耐磨復(fù)合涂層、高強(qiáng)耐磨復(fù)合鋼板及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水泥、選礦行業(yè)耐磨易損件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐磨復(fù)合涂層、高 強(qiáng)耐磨復(fù)合鋼板及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高強(qiáng)度耐磨鋼板廣泛應(yīng)用于冶金、煤炭、水泥、電力、玻璃、礦山、建材等行業(yè)，耐磨 板強(qiáng)度一般大于1000兆帕，國(guó)外該種類(lèi)的板材都在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下供貨，具有高強(qiáng)度、良好的 塑性和韌性。
[0003] 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，機(jī)械裝備及零件的磨損所造成的經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)民經(jīng)濟(jì) 總產(chǎn)值的4%左右，其中磨料磨損占金屬磨損總量的50%。我國(guó)每年因磨料磨損所消耗的 鋼材達(dá)百萬(wàn)噸以上，僅煤礦用刮板輸送機(jī)中部槽每年就消耗6~8萬(wàn)噸鋼板。因此，加強(qiáng)高 強(qiáng)度耐磨鋼的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的意義。
[0004] 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)耐磨鋼板磨損應(yīng)用機(jī)械的使用壽命和大修周期都提出了 更高的要求，用于機(jī)械設(shè)備耐磨部位的傳統(tǒng)普通鋼板已經(jīng)不能滿(mǎn)足壽命的要求，而更為耐 磨的鑄造合金由于厚度空間的制約，特別是不能像鋼板那樣可以方便地焊接和冷加工成型 限制了應(yīng)用。耐磨鋼板恰好可以像鋼板那樣焊接和加工成型，同時(shí)還具有良好的耐磨性。
[0005] 當(dāng)前國(guó)外生產(chǎn)耐磨鋼板的著名廠家有：瑞典奧克隆德生產(chǎn)的HARD0X系列，硬度 達(dá)HB400、HB500、HB550和HB600 ;德國(guó)迪林根的400V和500V;德國(guó)蒂森克虜伯的XAR400、 XAR450、XAR500 ;日本的JFE-EH360、EH400和H1500等。我國(guó)在高強(qiáng)度耐磨鋼的開(kāi)發(fā)方面 起步較晚，在近10年陸續(xù)引進(jìn)工程機(jī)械制造技術(shù)后，我國(guó)耐磨鋼領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展取得了長(zhǎng) 足進(jìn)步，武鋼、鞍鋼、寶鋼、舞陽(yáng)、太鋼等中厚板廠均能夠穩(wěn)定供應(yīng)HB400強(qiáng)度級(jí)別以下的耐 磨鋼，但是HB400以上強(qiáng)度級(jí)別耐磨鋼仍主要依賴(lài)進(jìn)口。我國(guó)耐磨鋼產(chǎn)品強(qiáng)度級(jí)別、性能與 國(guó)外產(chǎn)品相比還有很大差距。因此高強(qiáng)耐磨鋼板的研發(fā)和制備迫在眉睫。
[0006] 高強(qiáng)耐磨復(fù)合鋼板是由耐磨復(fù)合涂層、普通鋼板經(jīng)過(guò)復(fù)合工藝而制備的多相材 料。該鋼板具有極高的表面硬度和耐磨損性、同時(shí)具有可焊性、延展性、耐高溫、耐酸堿腐 蝕，適用于處理磨蝕性較強(qiáng)的無(wú)機(jī)非金屬材料、能源、化工和選礦生產(chǎn)設(shè)備的易損件，抗磨 壽命在3年以上。通過(guò)自主創(chuàng)新制備的高強(qiáng)耐磨復(fù)合鋼板不僅安裝更換簡(jiǎn)易快捷，降低成 本，節(jié)約資源，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益；還對(duì)于促進(jìn)我國(guó)耐磨鋼板行業(yè) 的發(fā)展，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力以及改變我國(guó)耐磨鋼板大部分依賴(lài)進(jìn)口的局面具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服目前耐磨鋼板的不足，提供一種利用復(fù)合材料技術(shù)開(kāi)發(fā) 的、制造滿(mǎn)足于處理磨蝕性較強(qiáng)的無(wú)機(jī)非金屬材料、能源、化工和選礦生產(chǎn)設(shè)備的易損件的 高強(qiáng)度耐磨鋼板及耐磨復(fù)合涂層；本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一種所述高強(qiáng)耐磨復(fù)合鋼 板的制作方法。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
[0009] -種耐磨復(fù)合涂層，包括以下重量百分含量的各個(gè)組份：Si02s33%~45%， A1203 為 11. 8% ~15. 5%，B203 為 13. 3% ~19. 6%，P205 為 2. 0% ~3. 18%，Zn0 為 3. 4% ~ 5. 0%，1102為 1. 3%~2. 2%，密著劑為 3. 95%~6. 66%，助熔劑為 11. 15%~16. 2%。
[0010] 具體的，所述密著劑選自C〇0、NiO或Fe203中的任意一種或多種的混合。
[0011] 具體的，所述助熔劑選自Na2C03SNaF中的一種或兩種的混合。
[0012] 優(yōu)選的，耐磨復(fù)合涂層包括以下重量百分含量的各個(gè)組份：Si02s33%~45%， A1203為 11. 8 % ~15. 5%，B203為 13. 3 % ~19. 6%，P205為 2. 0 % ~3. 18 %，Na2C03為 10. 55%~15. 0%，ZnO為 3. 4%~5. 0%，1102為 1. 3%~2. 2%，C〇0 為 0? 63%~1. 1%， NiO為 1. 82%~2. 56%，F(xiàn)e203為 1. 5%~3. 0%，NaF為 0? 62%~1. 2%。
[0013] 本發(fā)明還提供了一種高強(qiáng)耐磨復(fù)合鋼板，包括鋼板和附著在鋼板上的上述耐磨復(fù) 合涂層。
[0014] 本發(fā)明還提供了一種高強(qiáng)耐磨復(fù)合鋼板的制作方法，包括如下步驟：
[0015] 鋼板的預(yù)處理
[0016] 具體的，鋼板的預(yù)處理包括如下步驟：
[0017] a)將鋼板加工成所需的形狀，放入加熱爐中升溫至850~1000攝氏度保溫1小 時(shí)~3小時(shí)，緩慢冷卻至室溫。
[0018] b)將鋼板放入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為2%~20%的稀鹽酸溶液中，靜置2~10分鐘，取出。
[0019] c)將鋼板放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%~20%的稀石灰水溶液中，靜置2~10分鐘，取出。
[0020] d)用清水沖洗至表面清潔，再放入50~80攝氏度的干燥箱中15~30分鐘。
[0021] 鋼板可通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)獲得，如可以通過(guò)市售的方式購(gòu)買(mǎi)得到，例如：國(guó)內(nèi)的型號(hào) 為：舞鋼WNM360、400、450、500 ;寶鋼HARD360、400、450 ;以及國(guó)外型號(hào)為瑞典奧克隆德 HARD0X400、500、550和600 ;德國(guó)迪林根的400V和500V;德國(guó)蒂森克虜伯的XAR400、450、 500 ;日本的JFE-EH360、400 和 500 等的一種。
[0022] 耐磨復(fù)合涂層漿料的制備
[0023] a)按照配方比例配料。
[0024] b)然后放入球磨機(jī)粉磨24小時(shí)；粉磨后放入加熱爐中，溫度升至1150~1300攝 氏度，保溫0.5~2小時(shí)。
[0025] c)迅速取出放入水中，放入80~110攝氏度的干燥箱中4~7小時(shí)。
[0026] d)球磨24小時(shí)，過(guò)325目篩，加水配制成可噴涂的漿體。
[0027] 鋼板的預(yù)處理和耐磨復(fù)合涂層漿料的制備的順序可以根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)情況進(jìn)行 調(diào)整，并無(wú)嚴(yán)格的先后順序。
[0028] 高強(qiáng)耐磨復(fù)合鋼板的制備
[0029] a)漿體噴涂到經(jīng)過(guò)處理鋼板表面，其厚度為0. 2~0. 5毫米。
[0030] b)然后放入80~110攝氏度的干燥箱中30~90分鐘。
[0031] c)將其放入850~980攝氏度加熱爐中2~10分鐘。
[0032] 所述的耐磨復(fù)合涂層由Si02、A1203、B203等組成，如表1所示；
[0033] 表1耐磨復(fù)合涂層化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（％ )
[0034]
[0035] 所述的鋼板由C、Si、Mn、Cr、Mo、Ti等元素組成，如表2所示；
[0036] 表2普通鋼板化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（％ )
[0037]
[0038] 本發(fā)明充分體現(xiàn)出無(wú)機(jī)非金屬材料在金屬耐磨材料制備中的應(yīng)用，積極效果為： 采用硅硼酸鹽（Si02-B203)體系作為耐磨復(fù)合涂層的基體，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械 性能，C〇0、NiO、Fe203等密著劑的引入極大地提高了普通鋼板與耐磨復(fù)合涂層的結(jié)合強(qiáng)度， Na2C03、NaF、B203等助熔劑降低了熱熔溫度，ZnO能降低耐磨復(fù)合涂層的熱膨脹系數(shù)，增強(qiáng)中 間層的抗張和抗壓強(qiáng)度，1102的引入顯著增強(qiáng)了耐磨復(fù)合涂層的耐磨性；同時(shí)該鋼板具有 可焊性、延展性、耐高溫、耐酸堿腐蝕，適用于處理磨蝕性較強(qiáng)的無(wú)機(jī)非金屬材料、能源、化 工和選礦生產(chǎn)設(shè)備的易損件，抗磨壽命在3年以上，安裝更換簡(jiǎn)易快捷。
[0039] 通過(guò)自主創(chuàng)新制備的高強(qiáng)耐磨復(fù)合鋼板不僅安裝更換簡(jiǎn)易快捷，降低成本，節(jié)約 資源，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益；還對(duì)于促進(jìn)我國(guó)耐磨鋼板行業(yè)的發(fā)展， 提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力以及改變我國(guó)耐磨鋼板大部分依賴(lài)進(jìn)口的局面具有重大意義。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 以下對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限 定本發(fā)明的范圍。
[0041] 實(shí)施例1
[0042] (一）耐磨復(fù)合涂層的制備
[0043] 1.按質(zhì)量分?jǐn)?shù)配制原料Si〇A33%，A1 203為 15.5%，B203 為 19.6%，P205 為 3. 18%，Na2C03為 16. 2%，ZnO為 4. 3%，打02為 1. 56%，C〇0 為 6. 66%。
[0044] 2.將上述原料放入球磨機(jī)，球磨24小時(shí)，放入加熱爐中升溫至1150攝氏度，保溫 2小時(shí)；
[0045] 3.取出后急速倒入水中，放入80攝氏度的干燥箱中7小時(shí)；
[0046] 4.球磨24小時(shí)，過(guò)325目篩，余0. 1 %備用，加水配制成可噴涂的漿體。
[0047] 所制備的耐磨復(fù)合涂層硬度為6500兆帕，耐沖擊功為1. 887焦耳，耐磨等級(jí)為IV 級(jí)。
[0048] (二）高強(qiáng)耐磨復(fù)合鋼板的制備
[0049] 5.將5毫米厚的WNM360鋼板加工成5x10厘米的形狀，放入加熱爐中升溫至850 攝氏度保溫3小時(shí)，緩慢冷卻至室溫。
[0050] 6.然后鋼板放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的稀鹽酸（HC1)溶液中，靜置2分鐘，取出。
[0051] 7.而后鋼板放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的稀石灰水（Ca(0H)2)溶液中，靜置2分鐘，取 出。
[0052] 8.用清水沖洗3分鐘，放入50攝氏度的干燥箱中30分鐘。
[0053] 9.將4制成的漿體噴涂到8預(yù)處理的普通鋼板表面，其厚度為；0. 2