传送带托辊梯度耐磨涂层及其制备方法

摘要

本发明公开了一种传送带托辊梯度耐磨涂层及其制备方法，它是在预处理的碳钢托辊表面喷焊一层NiCrBSi自熔性合金粉末作为过渡层，再在过渡层上同时喷焊NiCrBSi自熔性合金粉末和Fe、Ti、WC、B₄C混合粉末，从而在过渡层上形成一个以镍基自熔性合金作为粘结基相，以TiB₂、TiC、Fe₂B、Fe₃C、WC高硬度陶瓷颗粒作为耐磨强化相的陶瓷涂层。本发明在陶瓷涂层与碳钢托辊之间，采用镍基自熔性合金作为过渡层，浸润性好，与基体呈现良好的冶金结合，同时该过渡层缓解了涂层和基体材料的热应力，降低涂层中的残余应力，使涂层兼具有优异的耐磨损和耐腐蚀性能。

主权项

一种传送带托辊梯度耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述的传送带托辊梯度耐磨涂层，是在预处理的碳钢托辊表面喷焊一层NiCrBSi自熔性合金粉末作为过渡层，再在过渡层上同时喷焊NiCrBSi自熔性合金粉末和Fe、Ti、WC、B₄C混合粉末，从而在过渡层上形成一个以镍基自熔性合金作为粘结基相，以TiB₂、TiC、Fe₂B、Fe₃C、WC高硬度陶瓷颗粒作为耐磨强化相的陶瓷涂层；要求获得的陶瓷涂层平均显微硬度1135～1277HV_0.2，过渡层平均显微硬度877～967HV_0.2；该传送带托辊梯度耐磨涂层的制备方法为：第一步：原料的准备原料包括喷焊反应粉末原料和过渡层原料；取工业纯粉末Fe、Ti、WC、B₄C，要求Fe、Ti粉末粒径为61‑74μm，WC、B₄C粉末粒径为44‑53μm，按照摩尔比Fe：Ti：B₄C＝2:1:1或者3:2:2配料，分别标注为2‑1‑1体系和3‑2‑2体系；在2‑1‑1体系或3‑2‑2体系中加入WC，作为喷焊反应粉末原料，WC的加入量为喷焊反应粉末原料总质量的5～10％，将喷焊反应粉末原料放入混料机中球磨4h，取出后备用；取NiCrBSi自熔性合金粉末作为过渡层材料备用，粉末粒度为44‑74μm；第二步：托辊表面预处理托辊表面预处理分为清洗‑喷砂两个步骤：先使用丙酮或汽油彻底清除托辊表面的油污，再对托滚表面喷砂处理，除锈、除氧化皮,使表面呈银灰色；第三步：梯度涂层的制备第3.1步：将表面预处理后的托辊装入旋转工作台上，采用等离子喷焊设备制备涂层，双筒送粉器送粉，其中一个送粉筒装入NiCrBSi自熔性合金粉末，另一送粉筒装入自制的喷焊反应粉末原料；第3.2步：过渡层制备采用单筒送粉，在旋转工作台上的托辊表面先等离子喷焊一层NiCrBSi自熔性合金粉末；等离子喷焊反应工艺参数：镍基自熔性合金送粉量20g/min，转移弧电流150A，电压40V，工件转动表面线速度100mm/min，送粉气量6L/min,频摆50次/min，喷距7mm，涂层厚度控制在0.5‑1.0mm；第3.3步：耐磨陶瓷层制备采用双筒送粉器同时送粉，在带有过渡层的托辊表面同时喷焊镍基自熔性合金粉末和喷焊反应粉末原料，喷焊反应粉末原料Fe、Ti、WC、B₄C在等离子热源下加热作用下粉末中发生原位反应：Ti+B₄C→TiC+TiB₂Fe+B₄C→Fe₂B+Fe₃C 反应形成的TiB₂、TiC、Fe₂B、Fe₃C硬质相与未反应的WC复合一起，最终组成TiB₂‑TiC‑Fe₂B‑Fe₃C‑WC陶瓷涂层；等离子喷焊反应工艺参数：镍基自熔性合金送粉量5‑12g/min，等离子喷焊反应粉末原料送粉速率控制在20～30g/min，转移弧电流150A，电压40V，工件转动表面线速度100mm/min，送粉气量6L/min,频摆50次/min，喷距7mm，涂层厚度控制在1.0‑1.5mm；第3.4步：涂层修整待喷有涂层的工件冷却至室温后，表面采用SiC砂轮磨削托辊涂层表面，使托辊表面平整、外径达到设计尺寸即可。