專利名稱：一種高精度輥件耐磨涂層的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高精度輥件耐磨涂層的制備方法，屬于耐磨涂層制備技術領域。
背景技術：
在工業(yè)生產中，常在工件表面制備高硬度的強化層以提高其耐磨性。目前，國內外通常采用熱噴涂和重熔技術制備耐磨層以實現(xiàn)工件表面的耐磨強化，主要包括超音速火焰噴涂(HVOF)、大氣等離子噴涂(APS)、等離子堆焊、高頻感應熔敷、真空熔結、噴焊等。單一采用熱噴涂技術如HVOF噴涂、APS噴涂制備的耐磨涂層與基體通常呈機械結合，其結合強度很難滿足實際工況的需求，在使用過程中涂層極易剝落；而高頻感應熔敷、真空熔結、堆焊等方法制備的涂層與基體雖能形成冶金結合，涂層具有較高結合強度，但工藝過程中熱影響較大，工件易產生形變，并且熔覆層極易產生裂紋，應用受限。相比較，感應重熔工藝是利用高頻感應加熱的一種重熔技術，該方法具有熱量集中在表面、加熱速度快、功率密度高等特點，熔覆后涂層不僅實現(xiàn)了冶金結合具有高結合強度，而且對基體熱影響區(qū)域小、加工成本低等諸多優(yōu)點，特別適合規(guī)則件的大批量生產，是一種十分理想的重熔工藝技術。采用高頻感應熔覆前需在工件表面預制涂層，通常采用的是手工涂敷的方法，存在以下問題1、工作量大，周期長；2、涂層不致密，厚度不均勻，導致后續(xù)熔覆時間長，使硬質相在熔覆時有足夠的時間因比重大而向底部聚集，造成熔覆后的涂層硬度不均勻。

發(fā)明內容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有單一采用超音速火焰噴涂、大氣等離子噴涂工藝使工件在使用過程中涂層極易剝落；高頻感應熔敷、真空熔結、堆焊等方法工藝過程中熱影響較大，工件易產生形變，并且熔覆層極易產生裂紋；高頻感應熔覆前需在工件表面預制涂層，通常采用的是手工涂敷的方法，工作量大，周期長，涂層不致密，厚度不均勻，導致后續(xù)熔覆時間長， 使硬質相在熔覆時有足夠的時間因比重大而向底部聚集，造成熔覆后的涂層硬度不均勻的問題，提供一種高精度輥件耐磨涂層的制備方法。本發(fā)明的制備方法如下通過超音速火焰噴涂在基體表面制備預制涂層；通過高頻感應重熔對所述預制涂層進行熔覆。本發(fā)明采用復合表面處理技術制備耐磨涂層，不僅確保了加工過程中工件不變形，制備的涂層致密、無裂紋、硬度均勻、結合強度高，提高了工件表面的耐磨性和抗沖擊性，而且該制備技術具有工藝簡單、熔覆效率高、加工成本低等優(yōu)點。加工后，涂層與基體結合強度> 70MPa，通過調整噴涂粉末中硬質相WC的添加量，涂層硬度可達HRB55 70。該制備方法可廣泛適用于使用工況惡劣的工業(yè)部件表面強化層制備中，如高頻摩擦付、造紙輥、 抽油桿、節(jié)箍等。
具體實施例方式本發(fā)明提供了下面兩個較佳的實施例實施例一針對鋼廠精軋用普通鋼輥，采用工業(yè)清洗劑對其表面進行除油清洗； 清洗烘干后，選用60 80目的氧化鋁砂進行吹砂粗化處理，粗化后工件表面粗糙度為 R4.0。噴涂前對工件進行預熱，溫度為150 200°C。選用的噴涂粉末為70%的NiCrBSi (Y 或Ce)和30%的Ni包覆WC，粉末粒度為45士 10 μ m,噴涂前在150 200°C的保溫箱烘干 3小時。通過超音速火焰噴涂在基體表面制備預制涂層，在超音速火焰噴涂過程中的工藝參數(shù)為180 210L/min，丙烷流量為55 62L/min，噴涂距離為190 210mm，空氣壓力為 0. 3 0. 4MPa，送粉量為50 80g/min。預制涂層后，采用高頻感應重熔設備對預制涂層進行熔覆，再將鋼輥安放在加工平臺上，調整感應加熱器與涂層表面的間隙為10 30mm，開啟感應重熔設備，工件移動速度為50 lOOmm/min。熔覆后，對加工后的涂層進行磨削加工至要求的表面光潔度。加工后經檢測，涂層硬度為HRB68，涂層與基體結合強度> 70MPa。實施例二 選用304鋼為發(fā)動機約束機構導板的坯料，加工成導板；采用工業(yè)清洗劑對導板表面進行除油清洗；清洗烘干后，對導板表面進行吹砂粗化處理，選用60 80目的氧化鋁砂，粗化后工件表面粗糙度為R4. 2。噴涂前對工件進行預熱，溫度為180 200°C。 選用的噴涂粉末為75 %的NiCrBSi (Y+Ce)和25 % Co包覆WC，粉末粒度為45 士 10 μ m,噴涂前在150 250°C的保溫箱中烘干3小時。通過超音速火焰噴涂在基體表面制備預制涂層， 其中預制涂層的厚度為0. 5 1. Omm，在超音速火焰噴涂過程中的工藝參數(shù)為180 210L/ min，丙烷流量為55 62L/min，噴涂距離為190 210mm，空氣壓力為0. 3 0. 4MPa，送粉量為50 80g/min。預制涂層后，采用高頻感應重熔設備對預制的涂層進行熔覆。將工件安放在加工平臺上，調整感應加熱器與涂層表面的間隙10 30mm，開啟感應重熔設備，工件移動速度為50 lOOmm/min。熔覆后，對加工后的涂層進行磨削加工至表面光潔。加工后經檢測，涂層硬度為HRB65，涂層與基體結合強度> 70MPa。本發(fā)明創(chuàng)新性地采用超音速噴涂預制出致密涂層，再經過高頻感應熔覆技術進行強化處理，制備出結合強度高、性能優(yōu)異的耐磨涂層。超音速火焰噴涂工藝效率高，便于自動化操作，可減少工作量，縮短生產周期；超音速火焰噴涂制備的涂層厚度均勻、硬質相分布均勻，可以解決涂覆法涂層不致密、厚度不均勻的問題。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求
1.一種高精度輥件耐磨涂層的制備方法，其特征在于，包括通過超音速火焰噴涂在基體表面制備預制涂層；通過高頻感應重熔對所述預制涂層進行熔覆。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過超音速火焰噴涂在基體表面制備預制涂層包括將預定比例的MCrBSi鎳基自熔合金粉末與WC的混合粉末噴涂在所述基體表面通過噴涂制備出厚度為0. 5 1. Omm的預制涂層。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，在所述預定比例的MCrBSi鎳基自熔合金粉末與WC的混合粉末中，所述WC占所述混合粉末總重量的25 40%。
4.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，在所述MCrBSi鎳基自熔合金粉末中添加有Y或Ce。
5.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述WC用M或Co包覆，并且所述預定比例的NiCrBSi鎳基自熔合金粉末與WC的混合粉末的粒度為45 士 10 μ m。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的超音速火焰噴涂工藝參數(shù)如下氧氣流量為180 210L/min，丙烷流量為55 62L/min，噴涂距離為190 210mm，空氣壓力為0. 3 0. 4MPa，送粉量為50 80g/min。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述熔覆的過程中，夾板感應加熱器與涂層表面的間隙為10 30mm，工件移動速度為50 lOOmm/min。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在通過超音速火焰噴涂在基體表面制備預制涂層之前還包括采用工業(yè)清洗劑對基體表面進行除油清洗，清洗并烘干后，選用60 80目的氧化鋁砂進行吹砂粗化處理，使粗化后的基體表面粗糙度為R4. O。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，在所述粗話后，再對基體進行預熱，所述預熱的溫度為150 200°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高精度輥件耐磨涂層的制備方法。本發(fā)明通過超音速火焰噴涂工藝制備鎳基(或鈷基)預制層，然后采用感應加熱的方法對預制層進行處理，從而提高涂層與基體的結合強度。本發(fā)明采用復合表面處理技術制備耐磨涂層，不僅確保了加工過程中工件不變形，制備的涂層致密、無裂紋、硬度均勻、結合強度高，提高了工件表面的耐磨性和抗沖擊性，而且該制備技術具有工藝簡單、熔覆效率高、加工成本低等優(yōu)點。加工后，涂層與基體結合強度≥70MPa，通過調整噴涂粉末中硬質相WC的添加量，涂層硬度可達HRB 55～70。該制備方法可廣泛適用于使用工況惡劣的工業(yè)部件表面強化層制備中，如高頻摩擦付、造紙輥、抽油桿、節(jié)箍等。
文檔編號C23C4/10GK102154609SQ20111007102
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權日2011年3月23日
發(fā)明者萬偉偉, 國俊豐, 張樂, 沈婕, 肖寧, 趙曉東, 陸在平, 高峰 申請人:北京礦冶研究總院