一种基于辊件耐磨抗蚀涂层的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于辊件耐磨抗蚀涂层的制备方法，首先通过刷涂/浸涂的工艺制备中等及以上厚度的碳化钨钴预涂层，然后采用高频感应加热的方法对预涂层进行熔渗处理，从而获得与基体具有较高结合强度的中厚硬质涂层。该制备方法采用高频感应加热、热电偶测温和砂型铸造相结合的复合制备技术硬质涂层，不仅确保了制备过程中工件不变形，制备的涂层较为致密、无表面裂纹、硬度高且均匀、提高了辊件表面耐磨性和抗蚀性，而且具有工艺简单，加工成本低等优点。该制备技术可广泛用于使用工况复杂，条件恶劣的工业零件表面强化层，如冶金轧辊、造纸输送辊、曲轴轴颈等。
【专利说明】
一种基于辊件耐磨抗蚀涂层的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种基于辊件耐磨抗蚀涂层的制备方法，属于机械零件表面强化技术领域。
【背景技术】
[0002]在工业生产中，国内外采用热喷涂和重熔技术制备强化层来提高工件表面硬度、耐磨、抗蚀性能。感应熔覆工艺是一种利用高频感应加热的重熔技术，该方法具有热量集中在表面、加热速度快、功率密度大、热影响区小等特点，熔覆层与基体不仅形成了冶金结合，而且能够大大降低强化成本，是较为理想的重熔工艺。但目前基体的预涂层往往是通过热喷涂工艺获得，粉末采用主要是Ni/Co基自熔性合金粉末，这样会造成硬质相WC的含量较低(< 40% )，预涂层的制备成本相对较高。
【发明内容】
[0003]为了解决现有在感应熔覆技术中采用热喷涂制备预涂层导致的硬质相含量过低、工艺成本高等问题，本发明提供了一种基于辊件耐磨抗蚀涂层的制备方法。
[0004]本发明采用的技术方案，其步骤是:
[0005]步骤S1:采用喷砂或粗车的方法使辊件表面粗化，用20%的盐酸清洗辊件基体表面油污，清洗后吹干。再用丙酮或酒精溶液清洗表面；
[0006]步骤S2:将一定量的WC-xvol.% Co非自熔性合金粉末和醋酸纤维素丙酮溶液配制成糊状涂料，通过刷涂/浸涂的方法在基体表面制备所需0.8?1.2mm厚的预制涂层；
[0007]步骤S3:在装有纤维轮/毛毡轮的多功能磨削抛光机上将预涂层表面抛均匀；
[0008]步骤S4:在预涂层外包覆一层石墨纸或石棉布作为保护层；或通过铸模制作圆筒状水玻璃/树脂砂型，砂型壁厚为4_，将砂型放入电阻炉内在200°C下烘干，将试样套在铸型内；
[0009]步骤S5:将包覆好的试样放在高频感应线圈内，通过高频感应炉对试样进行加热熔覆。
[0010]进一步地，在WC-xvol.% Co非自恪性合金粉末中添加B或Cr，Co的含量值x不大于20。
[0011]进一步地，WC与Co的混合粉末的粒度为200目(75±5μπι)，或者制备粒度为10nm以下的纳米涂层。
[0012]进一步地，熔覆工艺过程中，线圈/平板感应器与工件或铸型表面的间隙δ < 30mm。根据辊件材料的不同，工件移动速度也有所不同。
[0013]进一步地，高频感应炉需要进行一定的预热，预热的温度范围是150?230°C，工艺参数是:频率彡30KHz，功率彡20KW。
[0014]本发明具有的有益效果是:采用感应熔覆技术制备的耐磨抗蚀的硬质涂层，硬质涂层的硬度能达到1000HV，涂层的结合强度高>> 70MPa，抗热震次数远高于150次。该制备方法可广泛适用于使用工况复杂，环境恶劣的工业部件表面强化层的制备中，如冶金乳辊、造纸输送辊、曲轴轴颈以及抽油杆等。
[0015]【具体实施方式】I
[0016]针对工业用的冷乳辊，本发明利用9Cr2Mo钢作为基体，制备具体步骤如下:
[0017]S1:将9Cr2Mo钢试样放在车床上粗车，使表面粗化，然后使用体积分数20%的盐酸溶液酸洗表面，再用丙酮进行最后表面清洗；
[0018]S2:将WC-15CO和醋酸纤维素丙酮溶液混合，调配成糊状涂料；在基体表面采用刷涂的方式逐层固化之后再继续刷涂，获得厚度1.0mm的预涂覆层；
[0019]S3:将乳辊装夹在多功能磨削抛光机上进行抛光，直到表面基本均匀；
[0020]S4:在乳辊表面包覆石墨纸或者石棉布作为保护层；
[0021]S5:将包覆好的乳辊放在高频感应线圈内，启动感应炉。感应炉预热温度为2000C，频率为50KHz，功率为40KW ;工件以45mm/min的速度通过线圈，其表面和线圈感应器间隙为20mm。
[0022]【具体实施方式】2
[0023]针对造纸用的铸钢输送辊，本发明利用42CrMo钢作为基体，制备具体步骤如下:
[0024]S1:将42CrMo试样放在车床上粗车，使表面粗化，然后使用体积分数20 %的盐酸溶液酸洗表面，再用丙酮进行最后清洗；
[0025]S2:将WC-12CO和醋酸纤维素丙酮溶液与混合，调配成糊状涂料；将输送辊放入装有调配好的糊状涂料中浸涂，拿出固化后再进行重复浸涂，直到获得所需厚度1.3mm的预涂覆层；
[0026]S3:将输送辊装夹在多功能磨削抛光机上进行抛光，直到表面基本均匀；
[0027]S4:通过铸模制作圆筒状水玻璃/树脂砂型，砂型壁厚为4_，将砂型放入电阻炉内在200 °C下烘干，将试样套在铸型上；
[0028]S5:将包覆好的试样放在高频感应线圈内，启动感应炉。感应炉预热温度为2200C，频率为45KHz，功率为30KW ;工件以38mm/min的速度通过线圈，其表面和线圈感应器间隙为15mm。
【主权项】
1.一种辊件耐磨抗蚀涂层的制备方法，其步骤特征是: 步骤S1:采用喷砂或粗车的方法使辊件表面粗化，用20%的盐酸清洗辊件基体表面油污，清洗后吹干。再用丙酮或酒精溶液清洗表面； 步骤S2:将一定量的WC-xvol.% Co非自熔性合金粉末和醋酸纤维素丙酮溶液配制成糊状涂料，通过刷涂/浸涂的方法在基体表面制备所需0.8?1.2mm厚的预制涂层； 步骤S3:在装有纤维轮/毛毡轮的多功能磨削抛光机上将预涂层表面抛均匀； 步骤S4:在预涂层外包覆一层石墨纸或石棉布作为保护层；或通过铸模制作圆筒状水玻璃/树脂砂型，砂型壁厚为4_，将砂型放入电阻炉内在200°C下烘干，将试样套在铸型内； 步骤S5:将包覆好的试样放在高频感应线圈内，通过高频感应炉对试样进行加热熔覆。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是:高频感应炉需要进行一定的预热，预热的温度范围是150?230°C，工艺参数是:频率彡30KHz，功率彡20KW。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是:熔覆工艺过程中，线圈/平板感应器与工件或铸型表面的间隙S < 30mm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是:WC-xvol.% Co非自恪性合金粉末中添加B或Cr，所述Co的含量X的值不大于20。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是:WC与Co的混合粉末的粒度为200目(75±5 μπι)，或者制备粒度为10nm以下的纳米涂层。
【文档编号】C23C24/10GK105887078SQ201510189162
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年4月11日
【发明人】赵帅, 毕雅萱
【申请人】鹤壁汽车工程职业学院