耐磨复合涂层、高强耐磨复合钢板及其制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水泥、选矿行业耐磨易损件技术领域，具体涉及一种耐磨复合涂层、高 强耐磨复合钢板及其制作方法。
【背景技术】
[0002] 高强度耐磨钢板广泛应用于冶金、煤炭、水泥、电力、玻璃、矿山、建材等行业，耐磨 板强度一般大于1000兆帕，国外该种类的板材都在调质状态下供货，具有高强度、良好的 塑性和韧性。
[0003] 据统计，在工业发达国家，机械装备及零件的磨损所造成的经济损失占国民经济 总产值的4%左右，其中磨料磨损占金属磨损总量的50%。我国每年因磨料磨损所消耗的 钢材达百万吨以上，仅煤矿用刮板输送机中部槽每年就消耗6~8万吨钢板。因此，加强高 强度耐磨钢的开发应用，对国民经济的发展有着重要的意义。
[0004] 随着现代工业的发展，对耐磨钢板磨损应用机械的使用寿命和大修周期都提出了 更高的要求，用于机械设备耐磨部位的传统普通钢板已经不能满足寿命的要求，而更为耐 磨的铸造合金由于厚度空间的制约，特别是不能像钢板那样可以方便地焊接和冷加工成型 限制了应用。耐磨钢板恰好可以像钢板那样焊接和加工成型，同时还具有良好的耐磨性。
[0005] 当前国外生产耐磨钢板的著名厂家有：瑞典奥克隆德生产的HARD0X系列，硬度 达HB400、HB500、HB550和HB600 ;德国迪林根的400V和500V;德国蒂森克虏伯的XAR400、 XAR450、XAR500 ;日本的JFE-EH360、EH400和H1500等。我国在高强度耐磨钢的开发方面 起步较晚，在近10年陆续引进工程机械制造技术后，我国耐磨钢领域的技术发展取得了长 足进步，武钢、鞍钢、宝钢、舞阳、太钢等中厚板厂均能够稳定供应HB400强度级别以下的耐 磨钢，但是HB400以上强度级别耐磨钢仍主要依赖进口。我国耐磨钢产品强度级别、性能与 国外产品相比还有很大差距。因此高强耐磨钢板的研发和制备迫在眉睫。
[0006] 高强耐磨复合钢板是由耐磨复合涂层、普通钢板经过复合工艺而制备的多相材 料。该钢板具有极高的表面硬度和耐磨损性、同时具有可焊性、延展性、耐高温、耐酸碱腐 蚀，适用于处理磨蚀性较强的无机非金属材料、能源、化工和选矿生产设备的易损件，抗磨 寿命在3年以上。通过自主创新制备的高强耐磨复合钢板不仅安装更换简易快捷，降低成 本，节约资源，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益；还对于促进我国耐磨钢板行业 的发展，提高市场竞争力以及改变我国耐磨钢板大部分依赖进口的局面具有重大意义。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于克服目前耐磨钢板的不足，提供一种利用复合材料技术开发 的、制造满足于处理磨蚀性较强的无机非金属材料、能源、化工和选矿生产设备的易损件的 高强度耐磨钢板及耐磨复合涂层；本发明的另一个目的是，提供一种所述高强耐磨复合钢 板的制作方法。
[0008] 为实现以上目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
[0009] -种耐磨复合涂层，包括以下重量百分含量的各个组份：Si02s33%~45%， A1203 为 11. 8% ~15. 5%，B203 为 13. 3% ~19. 6%，P205 为 2. 0% ~3. 18%，Zn0 为 3. 4% ~ 5. 0%，1102为 1. 3%~2. 2%，密着剂为 3. 95%~6. 66%，助熔剂为 11. 15%~16. 2%。
[0010] 具体的，所述密着剂选自C〇0、NiO或Fe203中的任意一种或多种的混合。
[0011] 具体的，所述助熔剂选自Na2C03SNaF中的一种或两种的混合。
[0012] 优选的，耐磨复合涂层包括以下重量百分含量的各个组份：Si02s33%~45%， A1203为 11. 8 % ~15. 5%，B203为 13. 3 % ~19. 6%，P205为 2. 0 % ~3. 18 %，Na2C03为 10. 55%~15. 0%，ZnO为 3. 4%~5. 0%，1102为 1. 3%~2. 2%，C〇0 为 0? 63%~1. 1%， NiO为 1. 82%~2. 56%，Fe203为 1. 5%~3. 0%，NaF为 0? 62%~1. 2%。
[0013] 本发明还提供了一种高强耐磨复合钢板，包括钢板和附着在钢板上的上述耐磨复 合涂层。
[0014] 本发明还提供了一种高强耐磨复合钢板的制作方法，包括如下步骤：
[0015] 钢板的预处理
[0016] 具体的，钢板的预处理包括如下步骤：
[0017] a)将钢板加工成所需的形状，放入加热炉中升温至850~1000摄氏度保温1小 时~3小时，缓慢冷却至室温。
[0018] b)将钢板放入质量百分数为2%~20%的稀盐酸溶液中，静置2~10分钟，取出。
[0019] c)将钢板放入质量分数为2%~20%的稀石灰水溶液中，静置2~10分钟，取出。
[0020] d)用清水冲洗至表面清洁，再放入50~80摄氏度的干燥箱中15~30分钟。
[0021] 钢板可通过现有技术获得，如可以通过市售的方式购买得到，例如：国内的型号 为：舞钢WNM360、400、450、500 ;宝钢HARD360、400、450 ;以及国外型号为瑞典奥克隆德 HARD0X400、500、550和600 ;德国迪林根的400V和500V;德国蒂森克虏伯的XAR400、450、 500 ;日本的JFE-EH360、400 和 500 等的一种。
[0022] 耐磨复合涂层浆料的制备
[0023] a)按照配方比例配料。
[0024] b)然后放入球磨机粉磨24小时；粉磨后放入加热炉中，温度升至1150~1300摄 氏度，保温0.5~2小时。
[0025] c)迅速取出放入水中，放入80~110摄氏度的干燥箱中4~7小时。
[0026] d)球磨24小时，过325目筛，加水配制成可喷涂的浆体。
[0027] 钢板的预处理和耐磨复合涂层浆料的制备的顺序可以根据实际的生产情况进行 调整，并无严格的先后顺序。
[0028] 高强耐磨复合钢板的制备
[0029] a)浆体喷涂到经过处理钢板表面，其厚度为0. 2~0. 5毫米。
[0030] b)然后放入80~110摄氏度的干燥箱中30~90分钟。
[0031] c)将其放入850~980摄氏度加热炉中2~10分钟。
[0032] 所述的耐磨复合涂层由Si02、A1203、B203等组成，如表1所示；
[0033] 表1耐磨复合涂层化学成分质量分数（％ )
[0034]
[0035] 所述的钢板由C、Si、Mn、Cr、Mo、Ti等元素组成，如表2所示；
[0036] 表2普通钢板化学成分质量分数（％ )
[0037]
[0038] 本发明充分体现出无机非金属材料在金属耐磨材料制备中的应用，积极效果为： 采用硅硼酸盐（Si02-B203)体系作为耐磨复合涂层的基体，具有良好的化学稳定性和机械 性能，C〇0、NiO、Fe203等密着剂的引入极大地提高了普通钢板与耐磨复合涂层的结合强度， Na2C03、NaF、B203等助熔剂降低了热熔温度，ZnO能降低耐磨复合涂层的热膨胀系数，增强中 间层的抗张和抗压强度，1102的引入显著增强了耐磨复合涂层的耐磨性；同时该钢板具有 可焊性、延展性、耐高温、耐酸碱腐蚀，适用于处理磨蚀性较强的无机非金属材料、能源、化 工和选矿生产设备的易损件，抗磨寿命在3年以上，安装更换简易快捷。
[0039] 通过自主创新制备的高强耐磨复合钢板不仅安装更换简易快捷，降低成本，节约 资源，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益；还对于促进我国耐磨钢板行业的发展， 提高市场竞争力以及改变我国耐磨钢板大部分依赖进口的局面具有重大意义。
【具体实施方式】
[0040] 以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限 定本发明的范围。
[0041] 实施例1
[0042] (一）耐磨复合涂层的制备
[0043] 1.按质量分数配制原料Si〇A33%，A1 203为 15.5%，B203 为 19.6%，P205 为 3. 18%，Na2C03为 16. 2%，ZnO为 4. 3%，打02为 1. 56%，C〇0 为 6. 66%。
[0044] 2.将上述原料放入球磨机，球磨24小时，放入加热炉中升温至1150摄氏度，保温 2小时；
[0045] 3.取出后急速倒入水中，放入80摄氏度的干燥箱中7小时；
[0046] 4.球磨24小时，过325目筛，余0. 1 %备用，加水配制成可喷涂的浆体。
[0047] 所制备的耐磨复合涂层硬度为6500兆帕，耐冲击功为1. 887焦耳，耐磨等级为IV 级。
[0048] (二）高强耐磨复合钢板的制备
[0049] 5.将5毫米厚的WNM360钢板加工成5x10厘米的形状，放入加热炉中升温至850 摄氏度保温3小时，缓慢冷却至室温。
[0050] 6.然后钢板放入质量分数为20%的稀盐酸（HC1)溶液中，静置2分钟，取出。
[0051] 7.而后钢板放入质量分数为20%的稀石灰水（Ca(0H)2)溶液中，静置2分钟，取 出。
[0052] 8.用清水冲洗3分钟，放入50摄氏度的干燥箱中30分钟。
[0053] 9.将4制成的浆体喷涂到8预处理的普通钢板表面，其厚度为；0. 2