一种新型金属表面复合材料及制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型金属表面复合材料及制备方法，主要是采用热丝等离子弧堆焊熔敷复合材料层工艺，来实现金属表面具备某些特定的性能，表面复合材料成分按照各元素质量百分比由以下成分组成：锰：0.5?2%，钼：0.8?1.8%，铬：3?8%，硼：0.5?1.5%，钨：0.7?1.5%，铜：0.5?2%，硫：0.001?0.01%，磷：0.001?0.01%，钴：0.01?0.05%，硅：0.3?0.8%，纳米碳粉：1.5?6%，钒：0.5?1.5%，镧系元素：0.05?0.25%，其余组分为铁。通过等离子弧堆焊技术，在金属表面形成上述合成涂层材料，材料表面的耐磨、耐蚀度均有较大的提升。
【专利说明】
一种新型金属表面复合材料及制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及金属材料表面处理技术领域，具体涉及一种新型金属表面复合材料及制备方法。
【背景技术】
[0002]随着人类文明的进步以及对科学和环境的探索，出于对成本及质量的要求，一些设备的工作条件要求越来越苛刻，因而要求材料具有耐磨、抗氧化、耐腐蚀以及特定的电气性能，简单的金属材料很难满足实际的工作要求.众多因素制约着材料的性能，例如钢材的组织成分、金属材料的硬度等.而优化材料基体本身的性能又不能根本解决大幅度提高材料性能的问题，同时一些性能优异的金属价值较高且稀少，如全部采用必将造成成本高及浪费，为降低物料对设备部件冲刷造成的磨损，在设备部件表面涂敷一层耐磨材料起到保护设备部件基材的作用。
[0003]等离子粉末堆焊是以等离子弧作为热源，应用等离子弧产生的高温将合金粉末与基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、凝固，等离子束离开后自激冷却，形成一层高性能的合金层，从而实现零件表面的强化与硬化的堆焊工艺，其中热丝等离子弧堆焊技术是一种以等离子弧为热源，以一定成分的合金粉末作为填充金属的表面强化技术。
【发明内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提供一种新型金属表面复合材料及制备方法，所述复合材料层显著改善基层表面的耐磨、耐蚀性能，在金属表面改性起着重要的作用，涂层稀释度小、通过等离子弧堆焊后的组织致密，复合材料层与基体结合好于目前金属涂层耐磨性的，且成本低，制备方法简单，便于实现，过程易实现机械化、自动化。
[0005]—种新型金属表面复合材料及制备方法，其表面复合材料成分按照各元素质量百分比由以下成分组成:锰:0.5-2%，钼:0.8-1.8%，铬:3-8%，硼:0.5-1.5%，钨:0.7-1.5%，铜:0.5-2%，硫:0.001-0.01%，磷:0.001-0.01%，钴:0.01-0.05%，硅:0.3-0.8%，纳米碳粉:1.5-6%，钒:0.5-1.5%，镧系元素:0.05-0.25%，其中镧系元素为镧、铈、镨、钕、钐、铕、镱、镥中的一种或几种组成，其余组分为铁。
[0006]—种新型金属表面复合材料及制备方法，其主要操作步骤如下:
(1)根据金属表面性能要求，按照比例称量合理的各组分复合材料基本元素备用；
(2)将上述材料混合后进行在烘箱中以80-200摄氏度的条件下，干燥2-24小时，然后再利用超细球磨机将其磨成粉状，粒度为100目-600目，然后通过烘箱中以50-100摄氏度的条件下，干燥5-10小时，得到纯净干燥的涂层粉末；
(3)对需进行表面复合材料的金属基材进行前处理，主要包括表面打磨以及除油处理，以100-200摄氏度的条件下，干燥1-5小时，处理干净后备用；
(4)将纯净干燥的复合材料粉末均匀的铺在处理过的金属基材表面，进行200-400摄氏度温度条件下预热处理0.5-2小时，通过热丝等离子弧堆焊将复合材料熔敷在金属基体表面，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体相结合形成表面涂层，得到所述表面复合涂层。
[0007]本发明的有益效果在于:
(1)、合理的搭配各种元素比例，形成坚固稳定的化合物复合涂层材料；
(2)、可在锈蚀及油污的金属零件表面不经复杂的前处理工艺，直接进行等离子堆焊，过程易实现机械化、自动化，与其他方法相比节能易操作，维修维护简单；
(3)、堆焊熔覆合金层与工件基体呈冶金结合，结合强度高，堆焊熔覆速度快，堆焊层组织致密，成型美观。
【具体实施方式】
[0008]实施例1
一种新型金属表面复合材料及制备方法，其表面复合材料成分按照各元素质量百分比由以下成分组成:锰:0.5%，钼:0.8%，铬:3%，硼:0.5%，钨:0.7%，铜:0.5%，硫:0.001%，磷:
0.001%，钴:0.01%，硅:0.3%，纳米碳粉:1.5%，钒:0.5%，镧系元素:0.05%，其中镧系元素为镧，其余组分为铁。
[0009]—种新型金属表面复合材料及制备方法，其主要操作步骤如下:
(1)根据金属表面性能要求，按照比例称量合理的各组分复合材料基本元素备用；
(2)将上述材料混合后进行在烘箱中以80摄氏度的条件下，干燥10小时，然后再利用超细球磨机将其磨成粉状，粒度为200目，然后通过烘箱中以50-100摄氏度的条件下，干燥8小时，得到纯净干燥的涂层粉末；
(3)对需进行表面复合材料的金属基材进行前处理，主要包括表面打磨以及除油处理，以100摄氏度的条件下，干燥I小时，处理干净后备用；
(4)将纯净干燥的复合材料粉末均匀的铺在处理过的金属基材表面，进行200摄氏度温度条件下预热处理0.5小时，通过热丝等离子弧堆焊将复合材料熔敷在金属基体表面，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体相结合形成表面涂层，得到所述表面复合涂层。
[0010]实施例2
一种新型金属表面复合材料及制备方法，其表面复合材料成分按照各元素质量百分比由以下成分组成:锰:2 %，钼:I.8 %，铬:8 %，硼:I.5 %，钨:I.5 %，铜:2 %，硫:0.0I %，磷:0.01%，钴:0.05%，硅:0.8%，纳米碳粉:6%，钒:1.5%，镧系元素:0.25%，其中镧系元素为镥，其余组分为铁。
[0011 ] 一种新型金属表面复合材料及制备方法，其主要操作步骤如下:
(1)根据金属表面性能要求，按照比例称量合理的各组分复合材料基本元素备用；
(2)将上述材料混合后进行在烘箱中以200摄氏度的条件下，干燥24小时，然后再利用超细球磨机将其磨成粉状，粒度为600目，然后通过烘箱中以100摄氏度的条件下，干燥10小时，得到纯净干燥的涂层粉末；
(3)对需进行表面复合材料的金属基材进行前处理，主要包括表面打磨以及除油处理，以200摄氏度的条件下，干燥5小时，处理干净后备用；
(4)将纯净干燥的复合材料粉末均匀的铺在处理过的金属基材表面，进行280摄氏度温度条件下预热处理I小时，通过热丝等离子弧堆焊将复合材料熔敷在金属基体表面，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体相结合形成表面涂层，得到所述表面复合涂层。
[0012]实施例3
一种新型金属表面复合材料及制备方法，其表面复合材料成分按照各元素质量百分比由以下成分组成:锰:0.6%，钼:0.9%，铬:3.8%，硼:0.6%，钨:0.8%，铜:0.7%，硫:0.001%，磷:
0.001%，钴:0.0I %，硅:0.3%，纳米碳粉:5%，钒:0.6%，镧系元素:0.15%，其中镧系元素为镧，
其余组分为铁。
[0013]—种新型金属表面复合材料及制备方法，其主要操作步骤如下:
(1)根据金属表面性能要求，按照比例称量合理的各组分复合材料基本元素备用；
(2)将上述材料混合后进行在烘箱中以120摄氏度的条件下，干燥24小时，然后再利用超细球磨机将其磨成粉状，粒度为500目，然后通过烘箱中以100摄氏度的条件下，干燥5小时，得到纯净干燥的涂层粉末；
(3)对需进行表面复合材料的金属基材进行前处理，主要包括表面打磨以及除油处理，以120摄氏度的条件下，干燥2.5小时，处理干净后备用；
(4)将纯净干燥的复合材料粉末均匀的铺在处理过的金属基材表面，进行300摄氏度温度条件下预热处理I小时，通过热丝等离子弧堆焊将复合材料熔敷在金属基体表面，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体相结合形成表面涂层，得到所述表面复合涂层。
【主权项】
1.一种新型金属表面复合材料及制备方法，其特征在于，表面复合材料成分按照各元素质量百分比由以下成分组成:锰:0.5-2%，钼:0.8-1.8%，铬:3-8%，硼:0.5_1.5%，钨:0.7-1.5%，铜:0.5-2%，硫:0.001-0.01%，磷:0.001-0.01%，钴:0.01-0.05%，硅:0.3-0.8%，纳米碳粉:1.5-6%,Ij1:0.5-1.5%,镧系元素:0.05-0.25%，其中镧系元素为镧、铺、镨、钕、钐、铕、镱、镥中的一种或几种组成，其余组分为铁。2.根据权利要求1所述，一种新型金属表面复合材料及制备方法，其特征在于，主要操作步骤如下: (1)根据金属表面性能要求，按照比例称量合理的各组分复合材料基本元素备用； (2)将上述材料混合后进行在烘箱中以80-200摄氏度的条件下，干燥2-24小时，然后再利用超细球磨机将其磨成粉状，粒度为100目-600目，然后通过烘箱中以50-100摄氏度的条件下，干燥5-10小时，得到纯净干燥的涂层粉末； (3)对需进行表面复合材料的金属基材进行前处理，主要包括表面打磨以及除油处理，以100-200摄氏度的条件下，干燥1-5小时，处理干净后备用； (4)将纯净干燥的复合材料粉末均匀的铺在处理过的金属基材表面，进行200-400摄氏度温度条件下预热处理0.5-2小时，通过热丝等离子弧堆焊将复合材料熔敷在金属基体表面，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体相结合形成表面涂层，得到所述表面复合涂层。
【文档编号】C22C38/18GK105861947SQ201610381382
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】程叙毅
【申请人】芜湖三刀材料科技有限公司