專利名稱：一種耐磨鑄鐵涂層及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼表面涂層保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種耐磨鑄鐵的熱浸鍍方法。
背景技術(shù)：
磨損是零件失效的主要形式之一，可造成設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率降低、工件更換或維修頻 繁、能源消耗增加等，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。目前提高零件耐磨性能的方法主要為表面 改性和涂層技術(shù)。其中涂層技術(shù)可用極少量的材料起到大量、昂貴的整體材料難以起 到的作用，極大地降低了產(chǎn)品的成本。
耐磨鑄鐵因具有優(yōu)良的耐磨性能而在礦山、建材、電力等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。耐 磨鑄鐵有多種，其中普通白口鑄鐵被稱為第一代耐磨鑄鐵，本世紀(jì)30年代發(fā)明了鎳 硬白口鑄鐵被稱為第二代耐磨鑄鐵，而發(fā)展較快的，號稱第三代耐磨禱鐵的鉻系白口 鑄鐵，尤其是高鉻鑄鐵，近些年倍受重視，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。最近幾年，硼系耐磨 鑄鐵巳從減磨材料拓展到抗磨材料，在鑄鐵中加入微量的硼就可以有效地提高鑄鐵的 硬度、耐腐蝕性和耐磨性，因此硼鑄鐵的出現(xiàn)引起了世界各國的重視。
在各類防磨措施中，堆焊及熱噴涂耐磨鑄鐵是應(yīng)用比較廣泛的兩種技術(shù)。它們都 是用熱源將耐磨鑄鐵材料熔融或加熱成半熔化狀態(tài)并覆蓋在基材上的表面處理方法。 它們的區(qū)別主要在于堆焊過程中基材也熔化并與焊層在一定厚度上熔合，從而形成冶 金結(jié)合，而熱噴涂則是過程中基材表面不熔化甚至只略高于室溫。堆焊相對熱噴涂來 說，工藝更簡單方便一些，但也有著許多的問題，如由于殘余應(yīng)力引起的裂紋，表面 粗糙等。對于這兩個(gè)缺點(diǎn)，也作了大量的研究加以改進(jìn)，主要是從焊條質(zhì)量和堆焊合 金上改進(jìn)^如對免預(yù)熱耐磨堆焊焊條的研究及通過焊條藥皮向,堆焊層金屬中擴(kuò)散合金 元素，提高其紅硬性，然后通過加入到焊條藥皮中的稀土氧化物改善堆焊層金屬的韌
性，達(dá)到高抗裂性。
熱浸鍍又稱熱鍍，是一種將要鍍的材料(如鋼鐵或其它合金)浸入熔化的涂層金 屬液中，保持基體的金屬表面與熔融金屬接觸一段時(shí)間后取出，使之粘附一層均勻的、表面光潔的，與基體牢固結(jié)合的鍍層金屬的保護(hù)方法。傳統(tǒng)材料熱浸鍍工藝在鋼鐵行 業(yè)廣泛應(yīng)用，如鋼鐵上熱浸鍍鋁、鋅、鋁鋅合金。這種制作涂層的方法比熱噴涂，堆 焊等工藝都顯得簡單，工藝上容易實(shí)施，成本低，鍍層的質(zhì)量也能得到保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種耐磨鑄鐵涂層及制備方法。將金屬基材(碳鋼，低合 金鋼)浸入鑄鐵熔液中，在穩(wěn)定的工藝參數(shù)下，以熱浸技術(shù)在較寬的溫度范圍、短時(shí) 間內(nèi)，制備出鋼表面具有一定厚度的耐磨鑄鐵層。
一種耐磨鑄鐵涂層及制備方法，其特征是以45#鋼作為基材，以耐磨鑄鐵作為涂 層原料。耐磨鑄鐵成分(wt。/。) 5%Ni， 2%Cr， (3.1%~3.3%)C， 0.8%Si， 1.5%B， 0.9%Mn， 余量Fe。
將45#鋼以兩種方式進(jìn)行表面處理: 表面打磨—堿洗(用10%NaOH煮沸清洗10 min)—水洗—酸洗(用36%HC1清洗5 min)—水洗—干燥。②表面噴砂。
將耐磨鑄鐵在中頻感應(yīng)爐中加熱熔化，熔化溫度在1080 °C 1200 'C之間，并 在此溫度區(qū)間進(jìn)行熱浸鍍。其間通入氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)。
將表面處理后的45#鋼浸入鑄鐵熔液中迸行熱浸鍍，浸入時(shí)間為5 30 s， 45#鋼 表面獲得厚度在0.5 10mm之間的耐磨鑄鐵層。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)在于制備涂層時(shí)間短，生產(chǎn)效率高。對設(shè) 備的要求不高。生產(chǎn)過程中無污染。工藝簡單，成本低。操作簡單易行，適合實(shí)際生 產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:
將,、45#鋼加工成尺寸為*30X200 mm的試樣以兩種方^進(jìn)行表面處理①表 面經(jīng)100#砂紙打磨—堿洗(用10%NaOH煮沸清洗10 min)—水洗—酸洗(用36%HC1 清洗5min)—水洗—常溫千燥。②表面噴砂，時(shí)間為5min。
將耐磨鑄鐵在功率為IOOKW中頻感應(yīng)爐內(nèi)加熱熔化，熔化過程采用的功率為 80KW。熔化完成后在1150 。C溫度下保溫，其間通入氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)。熔液中加入少量A1脫氧，隨后除去熔液表面浮渣。
將表面處理后的45#鋼浸入鑄鐵熔液中進(jìn)行熱浸鍍，浸入時(shí)間控制在5 30 s之間。
熱浸鍍后的45#鋼在靜止空氣中自然冷卻。這樣便在45#鋼表面形成冶金結(jié)合且 厚度在0.5 10 mm之間的耐磨鑄鐵層。
實(shí)施例2:
將45#鋼加工成尺寸為4 30X200 mm的試樣以兩種方式進(jìn)行表面處理①表面 經(jīng)100#砂紙打磨—堿洗(用10。/。NaOH煮沸清洗10min)—水洗—酸洗(用36%HC1清洗 5min)—水洗—常溫干燥。②表面噴砂，時(shí)間為5min。
將耐磨鑄鐵在功率為100KW中頻感應(yīng)爐內(nèi)加熱熔化，熔化過程采用的功率為 80KW。在1200 。C溫度下保溫，其間通入氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)。熔液中加入少量A1脫氧，
隨后除去熔液表面浮渣。
將表面處理后的45#鋼浸入鑄鐵熔液中進(jìn)行熱浸鍍，浸入時(shí)間控制在5 30 s之間。
熱浸鍍后的45#鋼在靜止空氣中自然冷卻。這樣便在45#鋼表面形成冶金結(jié)合且厚 度在0.5 i0 mm之間的耐磨鑄鐵層。
權(quán)利要求
1.一種耐磨鑄鐵涂層，其特征在于耐磨鑄鐵成分wt％5％Ni，2％Cr，(3.1％～3.3％)C，0.8％Si，1.5％B，0.9％Mn，余量Fe。
2. 如權(quán)利要求1所述一種耐磨鑄鐵涂層的制備方法，其特征在于以碳鋼、低合金鋼作為基材，以耐磨鑄鐵作為涂層原料，熱浸鍍耐磨鑄鐵的工藝先后分三個(gè)流程l)鋼基材表面處理；2)熔化耐磨鑄鐵；3)熱浸鍍；4)獲得耐磨鑄鐵層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種耐磨鑄鐵涂層的制備方法，其特征在于流程l)中鋼以兩種方式進(jìn)行表面處理①表面打磨—堿洗，用10MNaOH煮沸清洗10min—水洗—酸洗，用36^HCl清洗5min—水洗—干燥；②表面噴砂。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種耐磨鑄鐵涂層的制備方法，其特征在于流程2)中熔化耐磨鑄鐵所需設(shè)備采用功率為IOOKW的中頻爐。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種耐磨鑄鐵涂層的制備方法，其特征在于流程3)中熱浸鍍溫度范圍在1080 °C I200 °C，浸入時(shí)間為5 30s。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種耐磨鑄鐵涂層的制備方法，其特征在于流程4)中涂層的厚度為0.5 10mm。
全文摘要
一種耐磨鑄鐵涂層及制備方法，屬于鋼表面涂層保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。工藝包括鋼表面處理；在爐中惰性氣體保護(hù)下熔化耐磨鑄鐵原料，熔化溫度在1080℃～1200℃之間；將表面處理后的45^#鋼浸入耐磨鑄鐵熔液中，熱浸鍍時(shí)間為5～30s，耐磨鑄鐵成分wt％5％Ni，2％Cr，(3.1％～3.3％)C，0.8％Si，1.5％B，0.9％Mn，余量Fe。熱浸鍍后在靜置空氣中自然冷卻，工件表面可形成厚度在0.5～10mm之間的耐磨鑄鐵層。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于制備涂層時(shí)間短，生產(chǎn)效率高。對設(shè)備的要求不高。生產(chǎn)過程中無污染。工藝簡單，成本低。操作簡單易行，適合實(shí)際生產(chǎn)。
文檔編號C23C2/04GK101492799SQ200910079150
公開日2009年7月29日 申請日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者濤 林, 王立生, 驥 羅, 邵慧萍, 郝俊杰, 郭志猛, 高治山 申請人:北京科技大學(xué)