移弧焊覆 盖、热喷射等其他堆焊过程相比，也可以制造较厚涂层。作为另一例子，与其他过程(例如铸 造)相比，该系统和方法可使用较低的过热，造成填充材料和母体材料之间较小的反应，以 及展示高耐磨性和刚度的完好微结构。另外，较低程度的反应允许用于填充材料的较小的 颗粒尺寸或者多种颗粒尺寸，由此可以实现更大的硬填充材料密度。如上所述，也可以实现 母体材料的较大屈服强度和较大总体耐磨性。作为另一例子，该系统和方法中的惰性氛围 的使用减小或防止部件的氧化，并可以控制挥发元素从母体材料蒸发，减小飞溅。本领域普 通技术人员可以理解其他的优点和优势。
[0081] 这里已经描述和说明多种替代实施方式和例子。本领域普通技术人员将理解到单 独实施方式的特征以及部件的可能组合和变型。本领域普通技术人员可进一步理解到任何 实施方式可以与这里公开的其他实施方式组合地提供。理解到本发明可以其他具体形式体 现，而不偏离其精神或中心特征。因此本发明的例子和实施方式被认为在所有方面是示例 性的，而不是限制性的，并且本发明不局限于这里给出的细节。这里使用的例如"顶部"、"底 部"等相对术语只意图说明目的，并不以任何方式限制本发明。说明书中不应认为为了落入 本发明的范围而需要结构的具体三维取向，除非权利要求中明确指明。同样，建议读者的是 附图没有必要按照比例绘制。另外，这里使用的术语"多个"指的是大于1的任何数量(分离 性或组合性地，根据需要），直到无限数量。另外，这里术语的"提供"物品或设备广义地指的 是使得该物品对于将来在物品上所进行的动作来说可用或可以接近，并且不意味着提供该 物品的群组已经制造、生产或供应该物品，或意味着提供该物品的群组具有该物品的所有 权或控制。因此，虽然描述和说明【具体实施方式】，可以设想到多种改型，而不显著偏离本发 明的精神，并且保护范围只通过所附权利要求的范围限定。
【主权项】
1. 一种系统，包括： 衬底，其具有表面； 模具，其邻近衬底的表面定位，使得表面与模具腔连通； 多孔耐磨材料，其位于腔内，与所述表面邻近；以及 金属母体材料，其与腔连通，其中，母体材料包括球墨铸铁； 其中该系统能够： 将模具和母体材料加热到母体材料的熔点以上的温度，并且将温度保持长达母体材料 足以渗透熔融形式的耐磨材料并接触衬底的表面的时间； 冷却模具和母体材料以固化母体材料，并形成衬底表面上的耐磨合成涂层。2. 根据权利要求1所述的系统，其中，母体材料的球墨铸铁具有以重量百分比为单位的 如下组分:大约3.0-4.0%碳、大约1.8-2.8%硅、大约0.1-1.0%锰、大约0.01-0.03%硫和 大约0.01-0.1 %磷，余量是铁和偶有元素和杂质。3. 根据权利要求1所述的系统，其中，耐磨材料包括选自包括如下物质的组的一种或多 种材料:碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和过渡金属的金属间化合物及其组合。4. 根据权利要求3所述的系统，其中，耐磨材料包括选自包括如下物质的组的一种或多 种碳化物:WC、TiC、SiC、Cr3C2、VC、ZrC、NbC、TaC、（W，Ti)C、B4C和Mo2C及其组合。5. 根据权利要求3所述的系统，其中，耐磨材料包括选自如下物质的组的一种或多种氮 化物：TiN、BN、Si3N4、ZrN、VN、TaN、NbN、HfN、CrN、MoN和WN及其组合。6. 根据权利要求3所述的系统，其中，耐磨材料包括选自包括如下物质的组的一种或多 种硼化物:硼化钛、硼化铬、硼化钨、硼化镍、硼化锆、硼化铪、硼化钽、硼化铌、硼化钒、硼化 钼、硼化硅、硼化铝，以及过渡金属的其他硼化物，及其组合。7. 根据权利要求3所述的系统，其中，耐磨材料包括过渡金属的一种或多种硅化物。8. 根据权利要求1所述的系统，其中，多孔耐磨材料是由结合在一起以形成多孔预成型 件的颗粒材料形成的多孔预成型件的形式。9. 根据权利要求1所述的系统，其中，多孔耐磨材料是松散颗粒材料的形式。10. 一种制造物品，包括： 金属衬底，其具有表面，表面具有结合到表面的耐磨合成涂层，其中耐磨合成涂层包 括： 多孔耐磨材料； 金属母体材料，其与耐磨材料相互混合，母体材料进一步结合到衬底的表面，以便将耐 磨合成涂层结合到衬底，其中金属母体材料包括球墨铸铁。11. 根据权利要求10所述的物品，其中，金属母体材料的球墨铸铁具有以重量百分比为 单位的如下组分：大约3.0-4.0 %碳、大约1.8-2.8 %硅、大约0.1-1.0 %锰、大约0.01- 0.03 %硫和大约0.01-0.1 %磷，余量是铁和偶有元素和杂质。12. 根据权利要求11所述的物品，其中，金属母体材料的组分进一步包括多达37%重量 百分比的镍。13. 根据权利要求11所述的物品，其中，金属母体材料的组分进一步包括多达5.5%重 量百分比的铬。14. 根据权利要求11所述的物品，其中，金属母体材料的组分进一步包括多达5.5%重 量百分比的娃。15. 根据权利要求10所述的物品，其中，涂层具有至少7.5英寸的厚度。16. 根据权利要求10所述的物品，其中，涂层具有大于衬底厚度的厚度。17. 根据权利要求10所述的物品，其中，物品是用于土方设备的尖头。18. 根据权利要求10所述的物品，其中，耐磨材料是颗粒材料，并且金属母体材料将耐 磨材料结合在一起。19. 根据权利要求10所述的物品，其中，耐磨材料包括选自包括如下物质的组的一种或 多种材料:碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和过渡金属的金属间化合物及其组合。20. 根据权利要求19所述的物品，其中，耐磨材料包括选自包括如下物质的组的一种或 多种碳化物:沉、11(：、5丨(：、〇3〇2、￥(：、21(：、恥(：、了3(：、（￥，11)(：、84(：和]\1〇2(：及其组合。21. 根据权利要求19所述的物品，其中，耐磨材料包括选自包括如下物质的组的一种或 多种氮化物:TiN、BN、Si3N4、ZrN、VN、TaN、NbN、HfN、CrN、MoN和WN及其组合。22. 根据权利要求19所述的物品，其中，耐磨材料包括选自包括如下物质的组的一种或 多种硼化物：硼化钛、硼化铬、硼化钨、硼化镍、硼化锆、硼化铪、硼化钽、硼化铌、硼化钒、硼 化钼、硼化硅、硼化铝，以及过渡金属的其他硼化物，及其组合。23. 根据权利要求19所述的物品，其中，耐磨材料包括过渡金属的一种或多种硅化物。24. 根据权利要求10所述的物品，其中，衬底具有连接到表面并从表面向外延伸的多个 突出部，并且其中突出部嵌入耐磨合成涂层内。25. 根据权利要求24所述的物品，其中，突出部包括对称分布在衬底的外表面上的多个 肋部构件。26. -种用于土方设备的磨损构件，其包括作业部分和覆盖作业部分的合成涂层，涂层 包括多孔耐磨材料和与耐磨材料相互混合的球墨铸铁母体材料，其中母体材料将涂层结合 到作业部分。27. 根据权利要求26所述的磨损构件，其中，球墨铸铁具有以重量百分比为单位的如下 组分:大约3.0-4.0%碳、大约1.8-2.8%硅、大约0.1-1.0%锰、大约0.01-0.03%硫和大约 0.01-0.1 %磷，余量是铁和偶有元素和杂质。28. 根据权利要求27所述的磨损构件，其中，球墨铸铁的组分进一步包括多达37%重量 百分比的镍。29. 根据权利要求27所述的磨损构件，其中，球墨铸铁的组分进一步包括多达5.5 %重 量百分比的铬。30. 根据权利要求27所述的磨损构件，其中，球墨铸铁的组分进一步包括多达5.5 %重 量百分比的娃。31. 根据权利要求26所述的磨损构件，其中，耐磨材料是颗粒材料，并且金属母体材料 将耐磨材料结合在一起。32. 根据权利要求26所述的磨损构件，其中，耐磨材料包括选自包括如下物质的组的一 种或多种材料:碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和过渡金属的金属间化合物及其组合。33. 根据权利要求26所述的磨损构件，其中，衬底具有连接到作业部分并从作业部分向 外延伸的多个突出部，并且其中突出部嵌入合成涂层内。34. 根据权利要求33所述的磨损构件，其中，突出部包括对称分布在作业部分上的多个 肋部构件。35. 根据权利要求26所述的磨损构件，其中，涂层具有大于衬底厚度的厚度。36. 根据权利要求26所述的磨损构件，其中，涂层具有至少7.5英寸的厚度。37. -种方法，包括： 邻近衬底表面定位模具以限定腔； 将多孔耐磨材料放置在腔内； 与腔连通地放置金属母体材料； 通过在炉室内加热到母体材料熔点以上的温度，熔化母体材料以形成熔融母体材料， 其中熔化在真空下进行； 将温度保持在熔点以上，直到熔融母体材料渗透耐磨材料； 冷却母体材料以固化熔融母体材料并形成包括嵌入衬底表面上的母体材料内的耐磨 材料的耐磨合成涂层。38. 根据权利要求37所述的方法，其中，真空被保持，至少直到熔融母体材料渗透耐磨 材料。39. 根据权利要求37所述的方法，还包括： 在母体材料熔化之后，引入惰性气体进入室。40. 根据权利要求39所述的方法，其中，惰性气体具有大约0.050-0.100托的局部压力。41. 一种方法，包括： 邻近衬底表面定位模具以限定腔，其中模具具有可渗透部分； 将多孔耐磨材料放置在腔内，使得可渗透部分接触耐磨材料； 与腔连通地放置金属母体材料； 在惰性气体存在的情况下，通过在炉室内加热到母体材料熔点以上的温度，熔化母体 材料以形成熔融母体材料； 将温度保持在熔点以上，直到熔融母体材料渗透耐磨材料，其中耐磨材料中的残留气 体能够经过可渗透部分逃逸； 冷却母体材料以固化熔融母体材料并形成包括嵌入衬底表面上的母体材料内的耐磨 材料的耐磨合成涂层。42. 根据权利要求41所述的方法，其中，惰性气体具有大约0.050-0.100托的局部压力。43. 根据权利要求41所述的方法，还包括在引入惰性气体进入室之前排空室。44. 一种方法，包括： 邻近衬底表面定位模具以限定腔； 将多孔耐磨材料放置在腔内； 与腔连通地放置金属母体材料，其中母体材料相对于耐磨材料横向定位； 邻近母体材料与耐磨材料相对地放置位移介质； 通过加热到母体材料熔点以上的温度，熔化母体材料以形成熔融母体材料； 将温度保持在熔点以上，直到熔融母体材料渗透耐磨材料，其中位移介质支承熔融母 体材料并随着熔融母体材料渗透耐磨材料使熔融母体材料位移； 冷却母体材料以固化熔融母体材料并形成包括嵌入衬底表面上的母体材料内的耐磨 材料的耐磨合成涂层。45. 根据权利要求44所述的方法，其中，位移材料包括陶瓷珠。46. 根据权利要求44所述的方法，还包括在位移介质和母体材料之间放置屏障。47. 根据权利要求44所述的方法，其中，衬底包括管状结构，并且表面是管状结构的内 表面，使得熔融母体材料横向向外渗透以便在管状结构的内表面上形成合成涂层，并且其 中位移介质被放置在管状结构的中心处，并随着熔融母体材料渗透耐磨材料而向外位移。
【专利摘要】一种形成耐磨合成材料的系统和方法包括将多孔耐磨填充材料放置在模具腔内并通过加热到足以熔化母体材料的温度而用母体材料渗透填充材料，接着冷却组件以形成耐磨合成材料。该系统和方法可用来在例如挖掘设备的部件或其他机械部件的衬底表面上形成耐磨合成材料。一种适当母体材料可以是任何的多种球墨铸铁合金。
【IPC分类】B32B7/04, C22C1/10, B32B15/16, B22D23/06, C22C37/10, C22C37/04, C22C33/02, B22D19/08, B32B5/16
【公开号】CN105414532
【申请号】CN201511017655
【发明人】S·伯达帕蒂
【申请人】埃斯科公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2013年1月29日
【公告号】CA2860627A1, CN104093510A, EP2809466A1, EP2809466A4, US20130196169, WO2013116183A1