一种高韧性涂层磨段

摘要

本发明公开了一种高韧性涂层磨段，包括基质和涂层，基质的组分按重量百分比包括：碳：1.3-1.6％，铬：19-23％，钙：0.5-1.2％，锰：0.9-1.1％，铝：1.2-2.3％，硼：0.2-0.5％，硅：0.9-1.3％，镁：0.7-1.2％，钛：1.1-1.4％，硫：0.01-0.04％，磷：0.02-0.03％，余量为铁和杂质；利用等离子喷涂系统在基质表面喷涂厚度为105-109μm的纯镍结合层和厚度为208-212μm的Al₂O₃/AlN陶瓷层得到高韧性涂层磨段。本发明耐热耐腐蚀，可在多种环境下使用，耐磨性能好，硬度可达70HRC以上，冲击韧性可达7J/cm²，满足实际使用过程中对磨段的要求。

主权项

一种高韧性涂层磨段，其特征在于，按照如下步骤制得：S1、熔炼：将废钢、铬铁合金、水泥、生铁、锰锭、铝锭和硼砂依次放入感应炉中，向感应炉中通入氩气使感应炉中氧含量小于4％，氩气流速为20‑25L/min,关闭炉门后将感应炉温度升至2500‑2700℃，待上述原料全部熔化后，打开炉门加入镁锭、钛锭、粒径为55‑60μm的碳粉和粒径为30‑50μm的硅粉，再次关闭炉门将感应炉温度升至2700‑3000℃保温3‑4h，保温过程中抽真空维持负压为0.3‑0.4kPa，再次打开炉门捞出浮在液体表面的炉渣后，感应炉中剩余液体为基质合金液；S2、检测：检测基质合金液的组分含量，按重量百分比由下述各元素组成：碳：1.3‑1.6％，铬：19‑23％，钙：0.5‑1.2％，锰：0.9‑1.1％，铝：1.2‑2.3％，硼：0.2‑0.5％，硅：0.9‑1.3％，镁：0.7‑1.2％，钛：1.1‑1.4％，硫：0.01‑0.04％，磷：0.02‑0.03％，余量为铁和不可避免的杂质；S3、浇注：将基质合金液出炉向模具中进行浇注，浇注温度为2400‑2500℃，冷却至320‑350℃得到圆柱型合金基质A；S4、热处理：将圆柱型合金基质A放入电炉内，向电炉内通入氩气使电炉中氧含量小于5％，氩气流速为5‑8L/min，将电炉温度升温至1200‑1300℃，升温过程符合T＝20+lg(t‑1)，T为温度，T单位为℃，t为时间，t单位为min，保温3‑5h后，将保温后的圆柱型合金基质A取出置于温度为160‑200℃的硝酸盐溶液中，待硝酸盐溶液的温度升至260‑320℃进行保温，保温时间为Xmin，然后取出空气冷却至室温得到圆柱型合金基质B，X＝2.4R+(3～6)，其中R为圆柱型合金基质A的半径，R的单位为mm，所述硝酸盐溶液为按摩尔份数将1‑3份硝酸镁、2‑6份硝酸钾和3‑7份硝酸钠加入8‑15份水中充分搅拌所得；S5、预处理：将圆柱型合金基质B在室温下浸入水中5‑10min，取出干燥后浸入丙酮中并用超声清洗机进行清洗，清洗时间为15‑20min，清洗温度为55‑65℃，再次取出干燥后在室温下浸入乙醚中10‑15min，然后取出置于真空室中进行干燥后，用喷砂机对表面进行粗化处理得到圆柱型合金基质C，圆柱型合金基质C的粗糙度为4‑6μm；S6、喷涂涂层：利用等离子喷涂系统在圆柱型合金基质C表面喷涂一层厚度为105‑109μm的纯镍结合层后，再在纯镍结合层的表面喷涂一层厚度为208‑212μm陶瓷层得到高韧性涂层磨段，其中纯镍结合层的原料为粒径20‑30μm的镍粉，陶瓷层的原料为粒径45‑55μm的Al₂O₃和AlN混合粉料，Al₂O₃和AlN的质量比为45‑50：50‑55，等离子喷涂系统的参数如下：电流600‑650A，电压为50V，氩气的流量为50‑52L/min，氢气的流量为25‑26L/min，原料送粉率为1.6‑1.8kg/h。