本发明涉及耐磨材料技术领域，尤其涉及一种球磨机用低磨耗耐磨球及其制备方法。
背景技术：
耐磨球作为球磨机中的粉碎介质，其整体性能将直接影响待球磨机的工作效率及粉碎效果。随着工业的发展，各式大型球磨机的增加，耐磨球由于工作环境复杂，易出现磨损、腐蚀与开裂，影响耐磨球的使用寿命，增加了球磨机工作时的粉碎成本。因此，研制一种耐腐蚀、不易开裂、磨耗低，使用寿命长的耐磨球是目前急需解决的问题。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种球磨机用低磨耗耐磨球及其制备方法，得到的耐磨球具有良好的力学性能及耐腐蚀、不易开裂、磨耗低、使用寿命长等优点。
本发明提出了一种球磨机用低磨耗耐磨球，包括熔覆层与耐磨球基体，耐磨球基体按质量百分数包括以下组分：c：0.75-0.95％、b：0.02-0.06％、al：0.1-0.2％、mg：0.05-0.1％、ti：0.2-0.4％、si：1-1.2％、cr：6-10％、mn：0.62-0.95％、ni：0.22-0.34％、zr：0.08-0.16％、mo：0.12-0.22％、ce：0.08-0.15％、sm：0.06-0.12％、er：0.06-0.12％，其余为fe及不可避免的杂质。
优选地，熔覆层的原料按重量份包括：合金粉末12-20份、纳米陶瓷粉末2.4-4份。
优选地，合金粉末按质量百分数包括以下组分：c：0.15-0.3％、ti：0.1-0.25％、si：1.2-1.6％、cr：16-20％、w：0.2-0.6％、b：0.05-0.1％、mn：1.5-2.5％、ce：0.2-0.4％、nd：0.12-0.2％，其余为fe及不可避免的杂质。
优选地，纳米陶瓷粉末的原料按重量份包括：tio2：10-20份、b2o3：10-20份、nio：8-15份、wc：5-10份、si3n4：8-15份、tin：5-10份。
本发明还提出了一种球磨机用低磨耗耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
s1、将废钢、铬铁、锰铁、镍锭、硅铁、镁铝合金和稀土铁合金进行熔炼，除渣，检测，调整组成，得到合金液；
s2、将合金液浇注成型，得到铸件，经热处理，得到耐磨球基体；
s3、将耐磨球基体清洗，干燥，然后涂覆合金粉末，经激光熔覆得到镀层耐磨球a，再涂覆纳米陶瓷粉末，经等离子熔覆得到镀层耐磨球b，经激光重熔，得到镀层耐磨球c，然后热处理，得到球磨机用低磨耗耐磨球。
优选地，s2中，将合金液浇注成型，得到铸件，将铸件升温至520-560℃，保温1.5-2.5h，然后升温至720-760℃，保温30-60min，再升温至880-915℃，保温12-20min，以2.5-4℃/min的速度降温至420-460℃，保温1-2h，空冷至室温，得到耐磨球基体。
优选地，s3中，激光熔覆工艺参数如下：单道扫描，氩气保护激光池，扫描速度为5.5-6.5mm/s，功率为1.4-1.6kw，光斑直径为1.8-2.5mm。
优选地，s3中，等离子熔覆工艺参数如下：保护气体为氮气且氮气气体流量为6.5-8l/min，功率为1.8-2.2kw，扫描速度为200-240mm/min，光斑直径为1.5-2.5mm。
优选地，s3中，激光重熔工艺参数如下：单道扫描，氩气保护激光池，扫描速度为270-300mm/min，功率为2.2-2.5kw，光斑直径为1.8-2.5mm。
优选地，s3中，热处理具体步骤如下：将镀层耐磨球c升温至220-250℃，保温4.5-5.5h，然后升温至300-320℃，保温40-60min，空冷至室温后放置4-6d。
本发明中通过合理添加并控制耐磨球基体中cr、mn、ni、zr、mo的含量，生成的强化相在耐磨球基体弥散分布，为耐磨球基体具有良好的淬透性、力学性能及耐磨性等性能奠定了基础；通过控制耐磨球基体中b、al、mg、ti、si及稀土元素ce、sm、er的含量，其具有良好的脱氧、脱氢、脱硫、固氮效果，降低熔炼过程中合金液中有害物质的含量，有效净化合金液，同时对本发明制品起着良好的变质效果，消除本发明制品组织结构中枝晶紊乱形态，通过细化晶粒，净化晶界，提高位错密度，有效改善本发明组织结构，有效提高本发明制品耐磨、耐腐蚀、冲击韧性、硬度、疲劳强度和加工性能，有效延长本发明制品使用寿命；通过优化铸件热处理工艺，有效消除组织应力，破坏网状及枝状结构，细化晶粒，进一步提高本发明制品内部组织的位错密度，改善本发明制品显微组织，有效增强本发明制品耐磨、耐腐蚀、抗开裂、韧性、强度及硬度等性能，改善本发明制品性能稳定性，延长本发明制品使用寿命。熔覆层中选用纳米陶瓷粉末与合金粉末配合，并以合金粉末为内层，以纳米陶瓷粉末为外层，采用激光熔覆、等离子熔覆配合，再经激光重熔，优化熔覆工艺参数，熔覆层与耐磨球基体结合强度大，镀层均匀性好，成型美观，熔覆层不易开裂和脱落，并且熔覆层有效结合纳米陶瓷粉末与合金粉末的各自优点，充分利用纳米陶瓷粉末耐腐蚀、耐磨、抗氧化、性能稳定和合金粉末高韧性、高强度、高硬度等性能，镀层后再进行热处理，进一步优化熔覆层组织结构，有效消除组织应力，有效强化本发明制品外表面性能，显著降低本发明制品的磨耗，提高本发明制品的工作效率。本发明提出的一种球磨机用低磨耗耐磨球及其制备方法，得到的耐磨球具有良好的力学性能及耐腐蚀、不易开裂、磨耗低、使用寿命长等优点。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种球磨机用低磨耗耐磨球，包括熔覆层与耐磨球基体，耐磨球基体按质量百分数包括以下组分：c：0.75％、b：0.06％、al：0.2％、mg：0.05％、ti：0.4％、si：1％、cr：6％、mn：0.95％、ni：0.22％、zr：0.16％、mo：0.12％、ce：0.15％、sm：0.06％、er：0.12％，其余为fe及不可避免的杂质；熔覆层的原料按重量份包括：合金粉末12份、纳米陶瓷粉末4份。
其中，合金粉末按质量百分数包括以下组分：c：0.15％、ti：0.25％、si：1.2％、cr：20％、w：0.2％、b：0.1％、mn：1.5％、ce：0.4％、nd：0.12％，其余为fe及不可避免的杂质；
纳米陶瓷粉末的原料按重量份包括：tio2：10份、b2o3：20份、nio：8份、wc：10份、si3n4：8份、tin：5份。
本发明还提出的一种球磨机用低磨耗耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
s1、将废钢、铬铁、锰铁、镍锭、硅铁、镁铝合金和稀土铁合金进行熔炼，除渣，检测，调整组成，得到合金液；
s2、将合金液浇注成型，得到铸件，经热处理，得到耐磨球基体；
s3、将耐磨球基体清洗，干燥，然后涂覆合金粉末，经激光熔覆得到镀层耐磨球a，再涂覆纳米陶瓷粉末，经等离子熔覆得到镀层耐磨球b，经激光重熔，得到镀层耐磨球c，然后热处理，得到球磨机用低磨耗耐磨球。
实施例2
本发明提出的一种球磨机用低磨耗耐磨球，包括熔覆层与耐磨球基体，耐磨球基体按质量百分数包括以下组分：c：0.95％、b：0.02％、al：0.1％、mg：0.1％、ti：0.2％、si：1.2％、cr：10％、mn：0.62％、ni：0.34％、zr：0.08％、mo：0.22％、ce：0.08％、sm：0.12％、er：0.06％，其余为fe及不可避免的杂质；熔覆层的原料按重量份包括：合金粉末20份、纳米陶瓷粉末2.4份。
其中，合金粉末按质量百分数包括以下组分：c：0.3％、ti：0.1％、si：1.6％、cr：16％、w：0.6％、b：0.05％、mn：2.5％、ce：0.2％、nd：0.2％，其余为fe及不可避免的杂质；
纳米陶瓷粉末的原料按重量份包括：tio2：20份、b2o3：10份、nio：15份、wc：5份、si3n4：15份、tin：10份。
本发明还提出的一种球磨机用低磨耗耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
s1、将废钢、铬铁、锰铁、镍锭、硅铁、镁铝合金和稀土铁合金进行熔炼，除渣，检测，调整组成，得到合金液；
s2、将合金液浇注成型，得到铸件，将铸件升温至520℃，保温2.5h，然后升温至720℃，保温60min，再升温至915℃，保温12min，以2.5℃/min的速度降温至460℃，保温1h，空冷至室温，得到耐磨球基体；
s3、将耐磨球基体清洗，干燥，然后涂覆合金粉末，经激光熔覆得到镀层耐磨球a，再涂覆纳米陶瓷粉末，经等离子熔覆得到镀层耐磨球b，经激光重熔，得到镀层耐磨球c，然后将镀层耐磨球c升温至220℃，保温5.5h，然后升温至320℃，保温40min，空冷至室温后放置6d，得到球磨机用低磨耗耐磨球。
其中，激光熔覆工艺参数如下：单道扫描，氩气保护激光池，扫描速度为5.5mm/s，功率为1.4kw，光斑直径为2.5mm；
等离子熔覆工艺参数如下：保护气体为氮气且氮气气体流量为6.5l/min，功率为1.8kw，扫描速度为240mm/min，光斑直径为1.5mm；
激光重熔工艺参数如下：单道扫描，氩气保护激光池，扫描速度为270mm/min，功率为2.2kw，光斑直径为2.5mm。
实施例3
本发明提出的一种球磨机用低磨耗耐磨球，包括熔覆层与耐磨球基体，耐磨球基体按质量百分数包括以下组分：c：0.88％、b：0.04％、al：0.16％、mg：0.08％、ti：0.32％、si：1.1％、cr：8.2％、mn：0.78％、ni：0.28％、zr：0.11％、mo：0.16％、ce：0.12％、sm：0.09％、er：0.1％，其余为fe及不可避免的杂质；熔覆层的原料按重量份包括：合金粉末16份、纳米陶瓷粉末3份。
其中，合金粉末按质量百分数包括以下组分：c：0.22％、ti：0.18％、si：1.4％、cr：18％、w：0.4％、b：0.08％、mn：2.1％、ce：0.3％、nd：0.16％，其余为fe及不可避免的杂质；
纳米陶瓷粉末的原料按重量份包括：tio2：15.5份、b2o3：16份、nio：12份、wc：8份、si3n4：12份、tin：8份。
本发明还提出的一种球磨机用低磨耗耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
s1、将废钢、铬铁、锰铁、镍锭、硅铁、镁铝合金和稀土铁合金进行熔炼，除渣，检测，调整组成，得到合金液；
s2、将合金液浇注成型，得到铸件，将铸件升温至540℃，保温2h，然后升温至740℃，保温45min，再升温至900℃，保温16min，以3.2℃/min的速度降温至440℃，保温1.5h，空冷至室温，得到耐磨球基体；
s3、将耐磨球基体清洗，干燥，然后涂覆合金粉末，经激光熔覆得到镀层耐磨球a，再涂覆纳米陶瓷粉末，经等离子熔覆得到镀层耐磨球b，经激光重熔，得到镀层耐磨球c，然后将镀层耐磨球c升温至236℃，保温5h，然后升温至310℃，保温50min，空冷至室温后放置5d，得到球磨机用低磨耗耐磨球。
其中，激光熔覆工艺参数如下：单道扫描，氩气保护激光池，扫描速度为6mm/s，功率为1.5kw，光斑直径为2.2mm；
等离子熔覆工艺参数如下：保护气体为氮气且氮气气体流量为7.2l/min，功率为2kw，扫描速度为220mm/min，光斑直径为2mm；
激光重熔工艺参数如下：单道扫描，氩气保护激光池，扫描速度为300mm/min，功率为2.5kw，光斑直径为1.8mm。
实施例4
本发明提出的一种球磨机用低磨耗耐磨球，包括熔覆层与耐磨球基体，耐磨球基体按质量百分数包括以下组分：c：0.8％、b：0.03％、al：0.12％、mg：0.06％、ti：0.24％、si：1.05％、cr：6.8％、mn：0.68％、ni：0.25％、zr：0.1％、mo：0.14％、ce：0.1％、sm：0.08％、er：0.07％，其余为fe及不可避免的杂质；熔覆层的原料按重量份包括：合金粉末14份、纳米陶瓷粉末2.8份。
其中，合金粉末按质量百分数包括以下组分：c：0.18％、ti：0.15％、si：1.3％、cr：17.8％、w：0.3％、b：0.08％、mn：1.8％、ce：0.24％、nd：0.14％，其余为fe及不可避免的杂质；
纳米陶瓷粉末的原料按重量份包括：tio2：12份、b2o3：18份、nio：10份、wc：6.5份、si3n4：12份、tin：6份。
本发明还提出的一种球磨机用低磨耗耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
s1、将废钢、铬铁、锰铁、镍锭、硅铁、镁铝合金和稀土铁合金进行熔炼，除渣，检测，调整组成，得到合金液；
s2、将合金液浇注成型，得到铸件，将铸件升温至560℃，保温1.5h，然后升温至760℃，保温30min，再升温至880℃，保温20min，以4℃/min的速度降温至420℃，保温2h，空冷至室温，得到耐磨球基体；
s3、将耐磨球基体清洗，干燥，然后涂覆合金粉末，经激光熔覆得到镀层耐磨球a，再涂覆纳米陶瓷粉末，经等离子熔覆得到镀层耐磨球b，经激光重熔，得到镀层耐磨球c，然后将镀层耐磨球c升温至250℃，保温4.5h，然后升温至300℃，保温60min，空冷至室温后放置4d，得到球磨机用低磨耗耐磨球。
其中，激光熔覆工艺参数如下：单道扫描，氩气保护激光池，扫描速度为6.5mm/s，功率为1.6kw，光斑直径为1.8mm；
等离子熔覆工艺参数如下：保护气体为氮气且氮气气体流量为8l/min，功率为2.2kw，扫描速度为200mm/min，光斑直径为2.5mm；
激光重熔工艺参数如下：单道扫描，氩气保护激光池，扫描速度为280mm/min，功率为2.4kw，光斑直径为2.2mm。
实施例5
本发明提出的一种球磨机用低磨耗耐磨球，包括熔覆层与耐磨球基体，耐磨球基体按质量百分数包括以下组分：c：0.9％、b：0.05％、al：0.18％、mg：0.09％、ti：0.34％、si：1.15％、cr：9.2％、mn：0.88％、ni：0.3％、zr：0.15％、mo：0.2％、ce：0.12％、sm：0.1％、er：0.1％，其余为fe及不可避免的杂质；熔覆层的原料按重量份包括：合金粉末18份、纳米陶瓷粉末3.6份。
其中，合金粉末按质量百分数包括以下组分：c：0.26％、ti：0.2％、si：1.5％、cr：18.5％、w：0.5％、b：0.06％、mn：2.2％、ce：0.35％、nd：0.18％，其余为fe及不可避免的杂质；
纳米陶瓷粉末的原料按重量份包括：tio2：18份、b2o3：12.5份、nio：13份、wc：8.5份、si3n4：10份、tin：8份。
本发明还提出的一种球磨机用低磨耗耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
s1、将废钢、铬铁、锰铁、镍锭、硅铁、镁铝合金和稀土铁合金进行熔炼，除渣，检测，调整组成，得到合金液；
s2、将合金液浇注成型，得到铸件，将铸件升温至550℃，保温2.2h，然后升温至750℃，保温50min，再升温至895℃，保温16min，以3.5℃/min的速度降温至450℃，保温1.2h，空冷至室温，得到耐磨球基体；
s3、将耐磨球基体清洗，干燥，然后涂覆合金粉末，经激光熔覆得到镀层耐磨球a，再涂覆纳米陶瓷粉末，经等离子熔覆得到镀层耐磨球b，经激光重熔，得到镀层耐磨球c，然后将镀层耐磨球c升温至240℃，保温5.2h，然后升温至315℃，保温46min，空冷至室温后放置5.5d，得到球磨机用低磨耗耐磨球。
其中，激光熔覆工艺参数如下：单道扫描，氩气保护激光池，扫描速度为6mm/s，功率为1.55kw，光斑直径为2.2mm；
等离子熔覆工艺参数如下：保护气体为氮气且氮气气体流量为7.5l/min，功率为2.1kw，扫描速度为230mm/min，光斑直径为2.2mm；
激光重熔工艺参数如下：单道扫描，氩气保护激光池，扫描速度为290mm/min，功率为2.4kw，光斑直径为2mm。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。