耐磨部件及設有該耐磨部件的物料機械分解裝置的製作方法

2023-06-02 00:57:41

本公開涉及一種用於顆粒物料的粉碎，例如破碎、磨碎、研碎的耐磨部件，其包括鋼質本體以及附接到所述鋼質本體的前部的硬質合金的前緣部分。

本公開還涉及一種設有該耐磨部件的物料機械分解裝置。

背景技術：

關於顆粒物質的破碎，諸如在藉助於破碎機破碎油砂相關物質的情況下，可以使用不同設計的耐磨部件。根據一個解決方案，耐磨材料製成的齒附接在成對轉鼓的外周表面上，該成對轉鼓沿相反方向旋轉，與此同時，將顆粒物質從上方引入所述轉鼓之間的間隙。這例如是油砂處理廠中用於破碎顆粒物質的所謂的二級和三級破碎機所用的原理，在該油砂處理廠中，瀝青被從油砂中提取出來。

由所述齒形成的耐磨部件可以包括鋼質本體，該鋼質本體的前部上附接有硬質合金製成的前緣部分。前緣部分因作為用以撞擊的部件的最前面的部分和首先的部分而負責大部分破碎並由此影響待破碎物質。除了前部之外，還存在需要保護免於磨損的鋼質本體上的其它表面。應當將耐磨塗層施加到這些表面。塗層需要足夠得硬，以承受其在撞擊待破碎物質時所經受的力，並且還應當是耐磨的，在這個意義上，其應該耐受由正在破碎或已經破碎並經過耐磨部件的物質引起的侵蝕、腐蝕和磨蝕。根據現有技術，這樣的塗層可類似於前緣部分，包括硬質合金，例如具有鈷基粘合劑和/或鎳基粘合劑的碳化鎢。因此，所述表面的至少部分覆蓋有與形成前緣部分的材料相同類型的材料。

然而，通過當代技術將硬質合金塗層施加鋼質本體上在技術上是困難的並且是耗時的。優選地，需要提供硬質合金作為例如通過支撐機械附接到鋼質本體的一個或多個物體。因此，旨在破碎顆粒物質的耐磨部件的現有技術設計的可替代例將對包括破碎顆粒物質的技術領域內的至少某些應用有大價值。

本公開一個方面是提出一種適合諸如破碎顆粒物質的應用的耐磨部件，其中，所述部件具有有利於其高效製造的設計。具體地說，耐磨部件應具有藉助於熱等靜壓工藝HIP促進所述部件的至少一個或多個部分的生產的設計。

技術實現要素：

因此，本公開涉及一種粉碎顆粒物料的耐磨部件，所述耐磨部件包括鋼質本體及附接到所述鋼質本體的前部的硬質合金製成的前緣部分，其中，所述部件包括金屬基質的複合材料製成的耐磨塗層，該耐磨塗層附接到與所述前緣部分相連的所述鋼質本體的至少一個表面，其特徵在於，耐磨塗層已經通過藉助於熱等靜壓(HIP)固結粉末混合物形成。HIP工藝將提供耐磨塗層與鋼質本體之間的更好粘附。在如上文或下文所限定的耐磨部件中，硬質合金製成的前緣部分以冶金的方式結合到所述鋼質本體的前部，並且所述部件包括金屬基質的複合材料製成的耐磨塗層，所述部件的耐磨塗層也以冶金方式結合到鋼質本體的至少一個表面。

此外，所得到的耐磨塗層將具有其中沒有熔融相的跡象的無孔微觀結構。

前緣部分可以是因HIP工藝而藉助於擴散結合機械附接到鋼質本體的前部的單獨部分，耐磨塗層和前緣部分兩者都藉助於HIP工藝附接到鋼質本體。

當耐磨部件安裝在破碎機等上並且破碎機等運行時，前緣部分是用以撞擊待破碎物質的耐磨部件的最前面的部分。金屬基質的複合材料因其能夠用HIP工藝附接到鋼質本體而適合作為在鋼質本體上的一個或多個表面上的塗層材料，在HIP工藝中，包括所述金屬基質的複合材料的組分的粉末混合物位於這樣的表面上並且藉助於在所述HIP工藝過程中施加的熱和壓力而固結。金屬基質的複合材料因此將以冶金方式粘附到鋼質本體。金屬基質的複合材料可由30-70體積％的碳化鎢顆粒和30-70體積％的金屬基合金的基質組成。前緣部分可直接附接到鋼質本體的前部上或附接到所述金屬基質的複合材料構成的塗層上，塗層則附接到鋼質本體的前部。

根據一個實施例，所述金屬基質的複合材料是鎳基的金屬基質的複合材料、鈷基的金屬基質的複合材料或鐵基的金屬基質的複合材料中的任一種。這樣的金屬基質的複合材料特別適合於HIP工藝並且也將產生具有高耐磨性的塗層。金屬基質的複合材料還可以包括在鎳基合金基質或鈷基合金基質或鐵基合金基質中的碳化鎢顆粒。碳化鎢顆粒可以離散的不互連的顆粒的形式分布在金屬基合金基質中。根據一個可替代實施例，大部分碳化鎢顆粒以離散的不互連的顆粒的形式分布在金屬基合金基質中。在耐磨塗層已經藉助於HIP工藝製造的部件中，金屬基合金中的離散的不互連的鎢顆粒的均勻分布將會造成延展性和在整個部件上的均勻硬度，並因此提供給部件高耐磨性和強度。

根據一個實施例，所述金屬基質的複合材料包括碳化鎢顆粒和鎳基合金的基質，其中鎳基合金包括：0–1.0重量％C；5-14.0重量％Cr；0.5–4.5重量％Si；1.25–3.0重量％B；1.0–4.5重量％Fe；餘量的Ni和不可避免的雜質。這種鎳基合金是堅固的和有延展性的，並且因此非常適合作為抗磨蝕應用中的基質材料。

碳與鉻和鐵一起形成在延展性鎳基合金的基質中析出的少量富金屬碳化物，例如M23C6和M7C3。所析出的碳化物通過阻止位錯擴散而強化基質。根據本公開，用於附接耐磨塗層的鎳基合金粉末包括至少0.25重量％碳，以確保富金屬碳化物充分析出。然而，過多碳可能降低鎳基合金基質的延展性，並且因此碳應限制在1.0重量％。因此，優選地，鎳基合金包括0.25–1.0重量％碳。例如，碳含量是0.25-0.35重量％或0.5–0.75重量％。

鉻對耐腐蝕以及確保富鉻碳化物和富鉻硼化物的析出而言是重要的。因此，鎳基合金的基質中所含的鉻量至少是5重量％。然而，鉻是強碳化物形成元素，並且因此高鉻含量導致碳化鎢顆粒溶解增加。因此，鉻應限制在14重量％。因此，優選地，鎳基合金包括5–14重量％鉻。例如，鉻含量是5.0-9.5重量％或11-14重量％。在某些應用中，需要完全避免碳化鎢顆粒溶解。在這種情況下，鎳基合金的基質中的鉻含量可以是<1.0重量％。

矽用於鎳基合金粉末的製造工藝中並且因此可存在於鎳基合金的基質中，通常含量是至少0.5重量％，例如2.5–3.25重量％或4.0–4.5重量％。矽可對M6C類型的富鎢碳化物有穩定作用並且因此矽含量應限制在4.5重量％。

硼形成富鉻硼化物，其有助於硬化並且提高鎳基合金的基質的耐磨性。硼應具有至少1.25重量％含量，以獲得顯著效果。然而，構成鎳基合金的基質中的主要元素的硼在鎳中的溶解度受到限制並且因此硼含量應不超過3.0重量％。例如，硼含量是1.25–1.8重量％或2.0–2.5重量％或2.5–3.0重量％。

鐵通常包含在廢金屬中，包含鎳基合金的粉末由該廢金屬製成。然而，高鐵含量可能導致碳化鎢顆粒溶解並且因此鐵應限制在4.5重量％。例如，鐵含量是1.0–2.5重量％或3.0–4.5重量％。

鎳構成鎳基合金的餘量。因為其是高延展性金屬並且也因為碳在鎳中的溶解度低，所以鎳適合作為基質材料。碳的低溶解度是基質材料中的重要特徵，以避免鎢顆粒溶解。

根據一個實施例，金屬基質的複合材料包括具有105–250μm粒徑的碳化鎢顆粒和擴散結合的鎳基合金顆粒構成的基質，其中，擴散結合的鎳基合金顆粒的粒徑是<32μm。碳化鎢顆粒可以是WC或W2C或WC和W2C的混合物。碳化鎢顆粒可以是球形或多面體形。鎢顆粒將提供耐磨性。結合的鎳基合金顆粒的粒徑可通過雷射衍射來確定，即通過雷射束穿過空氣中或液體中的分散顆粒時所產生的衍射光的「光暈」分析來確定。最大鎳基合金顆粒被選擇為32μm，以確保鎳基合金顆粒完全包圍每個較大碳化鎢顆粒。根據可替代實施例，鎳基合金顆粒的最大粒徑是30μm、28μm、26μm、24μm或22μm。重要的是，與碳化鎢顆粒的平均粒徑相比，鎳基合金顆粒的平均粒徑相對較小。這具有的效果是，包括所述顆粒的粉末混合物能夠以這樣的方式混合和處理，即：使得基本上所有碳化鎢顆粒都分別嵌入鎳基合金顆粒中並均勻分布在粉末混合物中。因此，基本上每個鎢顆粒完全被鎳基合金顆粒包圍。「所有」意思是，僅非常小部分的碳化鎢顆粒彼此接觸。術語「均勻」意思是，相鄰鎢顆粒之間的距離在整個粉末混合物體積中是近似不變的。

鎳基合金的基質還可包括析出的硼化物顆粒和碳化物顆粒，其中硼化物顆粒和碳化物顆粒在基質中分散為分離的單獨顆粒，並且硼化物顆粒和碳化物顆粒的粒徑是5-10μm。基質中存在的額外的小碳化物將保護鎳基合金的基質免於因研磨介質以高衝擊角和低衝擊角撞擊MMC而引起的侵蝕和磨蝕。所析出的顆粒可以是富鐵硼化物和/或富鉻硼化物和富鐵碳化物和/或富鉻碳化物。

根據可替代實施例，金屬基質的複合材料包括碳化鎢顆粒和鈷基合金的基質，其中鈷基合金包括：20–35重量％Cr、0–20重量％W、0–15重量％Mo、0–10重量％Fe、0-5Ni重量％、0.05–4重量％C以及餘量的Co。這種部件呈現非常高的耐侵蝕性和耐磨蝕性。良好耐磨性將部分地取決於分布在部件中的相對較大碳化鎢顆粒。然而，在沒有結合任何理論的情況下，認為是，高耐磨性，尤其是耐侵蝕磨損性是鈷基合金的基質和預定量的存在於部件基質中的小硬質碳化物，即1-4μm粒徑的硬質碳化物兩者的變形硬化特性的結果。基質中存在的額外的小碳化物會保護鈷基合金的基質免於因研磨介質以高衝擊角和低衝擊角撞擊MMC而引起的侵蝕。在沒有結合任何理論的情況下，認為是，所析出的顆粒因在HIP工藝期間第一粉末的碳化鎢顆粒與鈷基合金粉末的合金元素之間發生反應而形成。

根據另一實施例，鈷基合金包括27–32重量％Cr、0–2重量％W、4–9重量％Mo、0–2重量％Fe、2–4重量％Ni、0.1–1.7重量％C以及餘量的Co。根據替代實施例，鈷基合金包括：26–30重量％Cr、4–8重量％Mo、0-8重量％W、0-4重量％Ni、0–1.7重量％C以及餘量的Co。根據又一實施例，鈷基合金包括：26–29重量％Cr、4.5–6重量％Mo、2-3重量％Ni、0.25–0.35重量％C以及餘量的Co。

根據另一實施例，金屬基質的複合材料包括碳化鎢顆粒和鐵基合金的基質。鐵基合金在重量百分比上可包括：0.5–3重量％C；0–30重量％Cr；0–3重量％Si；0-10重量％Mo；0-10重量％W；0-10重量％Co；0-15重量％V；0–2重量％Mn；餘量的Fe和不可避免的雜質。根據一個實施例，鐵基合金在重量百分比上可包括：1–2.9重量％C；4–25重量％Cr；0.3–1.5重量％Si；4-8重量％Mo；4-8重量％W；0-8重量％Co；3-15重量％V；0.4–1.5重量％Mn；餘量的Fe和不可避免的雜質。

通常地但不是必要地是，所述前緣部分具有漸縮的橫截面並且在所述鋼質本體的前部處形成尖端或邊緣。根據本公開的一個實施例，所述鋼質本體包括底面和與所述底面相對的頂面，其中，金屬基質的複合材料的所述耐磨塗層附接到所述頂面。根據如上文或下文所述的耐磨部件，在所述底面和頂面之間，所述鋼質本體可以包括相對的側面，其中，金屬基質的複合材料的所述耐磨塗層附接到至少部分所述側面。根據可替代實施例，所述鋼質本體可以具有截頭圓錐或截頭金字塔或截頭楔的形狀，其中，所述前緣部分形成在所述截頭圓錐或截頭金字塔或截頭楔上的鼻部，並且所述表面是所述截頭圓錐或截頭金字塔或截頭楔的覆蓋面，並且金屬基質的複合材料的耐磨塗層附接到至少部分所述覆蓋面。

根據本公開，耐磨部件可以是研磨機或磨碎機的衝擊錘；或滾碎機齒；或初級破碎機和/或二級破碎機和/或三級破碎機的破碎齒；或破碎機的耐磨段；或破碎機的耐磨板；或漿料處理系統的部件；或磨碎機的刀片或刀具中的任一種。

本公開還涉及一種物料機械分解裝置，其特徵在於，其包括如上文或下文所限定的耐磨部件。裝置可以是破碎機或任一種用於會有破碎顆粒物質的任何應用中的破碎裝置，但其也可以是研磨機或磨碎機或用於粉碎物料，通常是粉碎顆粒物料的任一其它類型裝置中的任一種，如在本申請中的前面和下文所述並且如本領域技術人員所實現和理解的那樣。例如，物料機械分解裝置可以。待破碎顆粒物質可例如是關於採礦作業所得到的物質，或如下文將要例示的那樣，是關於從油砂的石油生產得到的物質。

如上文或下文所限定的物料機械分解裝置可包括至少一個旋轉元件和另一元件，其中，旋轉元件與所述另一元件之間有間隙，並且其特徵在於，在所述旋轉元件的外周表面上設置有至少一個如上文或下文所限定的耐磨部件，並且當所述旋轉元件旋轉時，耐磨部件會首先通過其前緣部分移動進入所述間隙，用於機械分解、優選地破碎存在於所述間隙中的顆粒物質。另一元件可以是另一旋轉元件，並且在所述另一旋轉元件的外周表面上可設置有至少一個如上文或下文所限定的耐磨部件，其中，當所述另一旋轉元件旋轉時，其上的耐磨部件會首先通過其前緣部分移動進入所述間隙，用於機械分解、例如破碎存在於所述間隙中的顆粒物質。

本公開的另外的特徵和優點將在下面的其實施例的詳細描述中介紹。

附圖說明

現將參照附圖介紹本公開的實施例，在附圖上：

圖1是根據本公開的物料機械分解裝置的側視圖，

圖2是根據本公開的物料機械分解裝置的一部分的透視圖，

圖3是根據本公開的耐磨部件的第一實施例的透視圖，

圖4是圖3中的耐磨部件的根據圖5中的IV-IV截取的剖視圖，

圖5是圖4所示的耐磨部件的俯視圖，

圖6是圖3所示的耐磨部件的根據圖5中的VI-VI截取的剖視圖，

圖7是根據本公開的耐磨部件的第二實施例的透視圖，

圖8是圖7所示的耐磨部件的俯視圖，

圖9是根據圖8中的IX–IX截取的剖視圖，

圖10是根據圖8中的X–X截取的剖視圖，

圖11是根據本公開的耐磨部件的第三實施例以及部件附接到的保持器的透視圖，

圖12是圖10至圖11所示的耐磨部件和保持器的俯視圖，以及

圖13是圖10至圖12所示的耐磨部件和保持器的根據圖12中的XIII-XIII截取的剖視圖。

定義

如本文所用的術語「粉碎」旨在包括意指固體物料從一個平均粒徑縮小到更小的平均粒徑的任何處理過程。「粉碎」的示例不限於研磨、破碎、磨碎和研碎。

術語「重量％」是指「重量百分比」，而術語「體積％」是指「體積百分比」。

術語「金屬基質的複合材料」(MMC)是指包括含有陶瓷材料分散體的金屬基質的材料，陶瓷材料的形狀的示例不限於顆粒、纖維、晶須(whisker)，包括碳化物、氮化物、氧化物和/或硼化物。此外，陶瓷材料不是金屬基質的合金元素之間的化學反應結果，而是被添加到金屬基質的複合材料。

硬質合金是通常包括具有WC顆粒的鈷或鈷合金基質的MMC材料。金屬基質也可包括鎳或鎳合金。除了WC碳化物外，其它碳化物或氮化物也可存在於硬質合金中，例如TiC、鉻碳化物、TaC和/或HfC。

具體實施方式

圖1示出了根據本公開的物料機械分解裝置1的實施例。在該情況中，裝置是破碎機。破碎機主要目的是用於採礦設備中，在採礦設備中，油砂被處理，以從其中提取出石油。然而，當然也可以設想其它類似應用，其中破碎機用於破碎顆粒物質。破碎機1包括第一旋轉元件2和另一第二旋轉元件3，其中，第一旋轉元件2與第二旋轉元件3之間有間隙。在所述旋轉元件2、3的外周表面上，設置有耐磨部件4，因此，當旋轉元件旋轉時，耐磨部件4會首先通過前緣部分移動進入所述間隙，以破碎存在於所述間隙中的顆粒物質。在圖1所示的實施例中，將從上方引入這樣的顆粒物質。耐磨部件4附接到伸長保持器5，保持器5附接到旋轉元件2、3並沿其縱向方向延伸。每個保持器5承載有多個如上文或下文所限定的耐磨部件並分別佔據每個旋轉元件2、3的外周的預定段。

圖1和2所示的耐磨部件4在圖3至圖6中更詳細示出，並且主要適用於從油砂提取石油的設備中的所謂的二級篩選器。然而，本公開不限於設有這些在圖7至13中例示的、特定的耐磨部件的破碎機，而是能夠在本公開的範圍內設有任何類型的耐磨部件。由此，破碎機也可適於除了上述二級篩選器應用外的其它應用，例如用於破碎更粗糙的顆粒物質的初級篩選器或用於破碎比在二級篩選器中的顆粒物質更精細的顆粒物質的三級篩選器。下文中將更詳細地描述根據本公開的旨在用於破碎機中的耐磨部件的不同實施例。

圖3至圖6示出了本公開的耐磨部件4的第一實施例。耐磨部件4包括鋼質本體6、附接到鋼質本體6的前部的前緣部分7以及與所述前緣部分7相連的所述鋼質本體6的至少一個表面的金屬基質的複合材料製成的耐磨塗層8。鋼質本體6包括底面9，所述底面9旨在支承在如圖1所示的保持器5一樣的保持器上。鋼質本體具有與底面9相對的頂面10。在底面9和頂面10之間設置有在鋼質本體6的每側上的側面11。因此，鋼質本體6包括兩個相對的側面11。在鋼質本體6的一端設置有楔狀前部12，在前部12的末端設置有由硬質合金製成的前緣部分7。前緣部分7是用以撞擊待藉助於耐磨部件4破碎的顆粒物質的耐磨部件4的最前面的部分。因此，前緣部分7是耐磨部件的最硬部分。在圖3至圖6所示的實施例中，前緣部分7通過形狀鎖合接頭附接到鋼質本體6，這裡，形狀鎖合接頭被定義為接合鋼質本體6的前部12中的凹部的前緣部分7的突起。

從前緣部分7到鋼質本體6的後表面13，鋼質本體的頂面被耐磨塗層8覆蓋。相對的側面11的上側部分也被耐磨塗層8覆蓋。鋼質本體6被耐磨塗層8覆蓋的部分是在如圖1至圖2所示的應用一樣的應用中被認為最受磨損的所述表面9至11的部分。可能地，側面11的較大部分或其整個區域可覆蓋有耐磨塗層8。如果認為對耐磨部件4的功能或對耐磨部件4的製造來說是必要的或有利的，則後表面12也可以覆蓋有耐磨塗層8。

耐磨塗層8包括由碳化鎢顆粒和鎳基合金、鈷基合金或鐵基合金中的任一種的金屬基質構成的金屬基質的複合材料。耐磨塗層已通過藉助熱等靜壓(HIP)固結粉末混合物而形成。根據一個實施例，碳化鎢顆粒以離散的不互連的顆粒的形式分布在金屬基合金的基質中。稍後將介紹優選金屬基合金的示例。

圖3至圖6所示的耐磨部件4包括用於螺栓(未示出)的孔14，部件4藉助於該螺栓可附接到如圖1所示保持器5一樣的保持器。孔14從鋼質本體6的頂面10延伸到底面9。

圖7至圖10示出了本公開的耐磨部件的可替代實施例，這裡用附圖標記15表示。該實施例的耐磨部件15也包括鋼質本體16、附接到鋼質本體16的前部的前緣部分17以及與所述前緣部分17相連的所述鋼質本體6的至少一個表面的金屬基質的複合材料製成的耐磨塗層18。如圖10所示，前緣部分17沒有直接附接到鋼質本體16的前部，而是附接到覆蓋鋼質本體16的前部的耐磨塗層17的部分。這種設計不是必要的。實際上，使前緣部分直接附接到鋼質本體16甚至可以是優選的。在這種情況下，鋼質本體16的前部不應被耐磨塗層18覆蓋，如圖7至圖10所示。

如前一實施例所述，前緣部分17包括硬質合金，並且耐磨塗層18包括金屬基質的複合材料，該金屬基質的複合材料又包括碳化鎢顆粒和鎳基合金、鈷基合金或鐵基合金中的任一種的金屬基質。

鋼質本體16包括底面19，底面19旨在支承在如圖1所示的保持器5一樣的保持器上。鋼質本體16具有與底面19相對的頂面20。在底面19和頂面20之間設置有在鋼質本體16的每側上的側面21。因此，鋼質本體16包括兩個相對的側面21。還設置有在鋼質本體16上的後表面22。頂面20以及鄰接頂面20的後表面22的上側部分被耐磨塗層18覆蓋。鄰接頂面20的每個側面21的上側部分也覆蓋有耐磨塗層18。鄰接底面19的側面21的下側部分沒有覆蓋耐磨塗層18，以促進耐磨部件15藉助於焊接附接到保持器。

圖7至圖10所示的耐磨部件15的主要目的是用於從油砂提取石油的設備中的所謂的三級篩選器中。

圖11至圖13示出了本公開的耐磨部件的另一實施例，這裡用附圖標記23表示。為了更清楚示出耐磨部分23如何被認為附接到保持器，還示出了保持器24。為了能附接到如圖11至圖13所示的耐磨部件23一樣設計的耐磨部件，圖1所示的保持器5因此能夠以如圖11至圖13所示的保持器23一樣設計。

耐磨部件23具有所述鋼質本體25，所述鋼質本體25在其前部中至少部分具有截頭圓錐的形狀。鋼質本體25還包括後部，該後部用於插入並附接到保持器24。在鋼質本體25的前部的最前面部分設置有前緣部分26，前緣部分26形成在所述截頭圓錐上的鼻部。金屬基質的複合材料製成的耐磨塗層27附接到所述截頭圓錐的覆蓋面28。當耐磨部件23插入並附接到保持器24時，鋼質本體25的表面都沒有暴露於外面。換言之，未被保持器24容納的鋼質本體25的所有表面均被耐磨塗層27和前緣部分26覆蓋。

圖11至圖13所示的耐磨部件主要目的是用於從油砂提取石油的設備中的所謂的初級篩選器的破碎機中。與圖3至圖10所示的耐磨部件4、15不同，其主要目的是破碎較粗糙的物質。

參照圖1至圖13描述的耐磨部件4、15、23都具有包括硬質合金、優選地硬質合金實心塊的前緣部分7、17、26。優選地，硬質合金包括碳化鎢和粘合劑相，所述粘合劑相通常是鈷粘合劑相。優選地，前緣部分直接連接到鋼質本體，但作為可替代例，其可以附接到施加到鋼質本體上的耐磨塗層。

耐磨塗層8、18、27藉助於熱等靜壓形成並附接到鋼質本體6、16、25，其中，包括耐磨塗層成分的粉末混合物被布置在待被塗層覆蓋的鋼質本體6、16、27的表面或多個表面上並例如通過玻璃包封或金屬包封而包覆在該位置上，其中，鋼質本體和包封形成供粉末混合物容納在其中的模具。此後，在通常被稱為熱等靜壓室(HIP室)的可加熱壓力室中，溫度和壓力根據預定的HIP循環增加。所施加的升高溫度和壓力以及升高溫度和壓力的施加持續時間根據具體組成和可能的其它相關特徵，例如粒徑和顆粒幾何形狀以及待固結的粉末混合物量進行調節。

加熱室用氣體、例如氬氣加壓至大於500bar的靜壓。通常靜壓是900-1200bar。熱等靜壓室被加熱到金屬基合金粉末的熔點之下的溫度。溫度越接近熔點溫度，形成熔化相和脆性碳化物網的不想要條紋的風險越高。因此，在熱等靜壓期間，熔爐中的溫度應儘可能低。然而，在低溫下，擴散過程減緩並且物料會包含殘餘孔隙，並且顆粒之間的冶金結合力變弱。因此，溫度優選地比金屬基合金的熔點低100-200°，例如，對於鈷基合金或鎳基合金，溫度是900-1150℃或1000-1150℃。填充模具在加熱室中保持在預定的壓力和預定的溫度下長達預定的時間段。在HIP期間，粉末顆粒之間發生的擴散過程是時間相關的，因此，長時間是優選的。然而，太長時間能夠導致過度WC溶解。優選的是，形體應熱等靜壓達0.5至3小時的時間段，例如1-2小時、例如1小時。

在熱等靜壓期間，金屬基合金粉末顆粒將塑性變形並且通過不同擴散過程與鎢顆粒彼此冶金結合，以便形成擴散結合的金屬基合金顆粒和碳化鎢顆粒的密實連貫部件。在冶金結合過程中，金屬表面與沒有諸如氧化物、夾雜物或其它汙染物的缺陷的界面完美結合在一起。

在粉末混合物固結之後，在最終製成的耐磨部件上不想要的可能包覆部分從具有其耐磨塗層的耐磨部件去除。

在用於熱等靜壓的粉末混合物中，根據本公開的耐磨塗層、所含粉末量被選擇成使得：第一WC粉末構成粉末混合物總體積的30-70體積％，第二金屬基合金粉末構成粉末混合物總體積的70-30體積％。例如，如果粉末混合物總體積的30體積％由WC粉末構成，則剩餘是70體積％金屬基合金粉末。「WC」是指純碳化鎢或鑄造共晶碳化物(WC/W2C)。與共晶WC/W2C碳化物相對的宏觀結晶純WC的使用是優選的。碳化鎢的WC相抵抗溶解能力比W2C好得多。共晶碳化鎢包括80-90體積％W2C並且因此比純碳化鎢對溶解更敏感。

形成在耐磨部件4、14、23的鋼質本體6、16、25上的耐磨塗層8、18、27的金屬基的基質的複合材料是鎳基金屬基質的複合材料或鈷基金屬基質的複合材料或鐵基金屬基質的複合材料。碳化鎢顆粒可作為離散的不互連的顆粒分布在金屬基合金基質中。

鎳基金屬基質的複合材料

在本公開的範圍內並適合藉助於HIP固結的鎳基合金的合適組成(以重量％的形式)的示例是：

C：0.1；Si：2.3；B：1.25；Fe：1.25；餘量的Ni和不可避免的雜質。

C：0.1；Si：2.3；B：1.75；Fe：1.25；餘量的Ni和不可避免的雜質。

C：0.1；Si：3.2；B：1.25；Fe：1.25；餘量的Ni和不可避免的雜質。

C：0.25；Cr：5.0；Si：3.25；B：1.25；Fe：1.0；餘量的Ni和不可避免的雜質。

C：0.35；Cr：8.5；Si：2.5；B：1.25；Fe：1.0；餘量的Ni和不可避免的雜質。

C：0.35；Cr：9.5；Si：3.0；B：2.0；Fe：3.0；餘量的Ni和不可避免的雜質。

C：0.5；Cr：11.5；Si：4.0；B：2.5；Fe：3.0；餘量的Ni和不可避免的雜質。

C：0.75；Cr：14.0；Si：4.0；B：2.0；Fe：4.5；餘量的Ni和不可避免的雜質。

鎳基合金顆粒具有大致球形形狀、或者變形的球形形狀。合金元素含量增加將會產生更硬和更脆性材料。上述示例在從大約14的硬度(Rc)至大約62的硬度(Rc)的範圍內。金屬合金的硬度是在某個程度上獲得耐磨金屬基質的複合材料的重要特性。然而，一定延展性也是合金的必需特性，因為這使金屬基質的複合材料更不容易斷裂。已經證明不易斷裂的金屬基質的複合材料具有比更易斷裂的相應金屬基質的複合材料更好的耐磨性。

在鎳基金屬基質的複合材料的情況下，具有在30-40、優選地33-37範圍內的硬度(Rc)的鎳基合金已經被證明是特別有利的，同時產生足夠硬且又有延展性的金屬基質的複合材料。上述在本公開範圍內的可能的鎳基合金的示例之中，下列組成(以重量％的形式)已經被證明產生因其硬度和延展性組合而具有非常好耐磨特性的金屬基質的複合材料，並且因此是優選的：

0.35C

8.5Cr

2.5Si

1.8B

2.5Fe

餘量的Ni和不可避免雜質。

為了產生所述金屬基質的複合材料，具有d90＝22μm粒徑的上述組成的粉末用於待熱等靜壓的粉末混合物，即90％的粉末顆粒具有小於22μm的粒徑。

優選的碳化鎢具有在105-250μm範圍內的粒徑。具有大約50體積％碳化鎢的金屬基質的複合材料是優選的。這對應於大約67重量％碳化鎢。因此，耐磨塗層由其中33重量％是金屬基質和67重量％是碳化鎢的金屬基質的複合材料形成。

鈷基金屬基質的複合材料

作為鎳基金屬基質的複合材料的替代，鈷基金屬基質的複合材料可以用作耐磨塗層。將鈷基合金用於金屬基質的複合材料中的主要優點是，這些合金具有引起合金的適當變形硬化行為的低層錯能。在沒有結合任何理論的情況下，這被認為是鈷基合金對以侵蝕性介質的高衝擊角的侵蝕有良好抵抗力的一個理由。

根據一個實施例，金屬基質的複合材料包括碳化鎢顆粒和鈷基合金的基質，其中鈷基合金包括：20–35重量％Cr、0–20重量％W、0–15重量％Mo、0–10重量％Fe、0-5Ni重量％、0.05–4重量％C以及餘量的Co和不可避免的雜質。鉻被添加用來抗腐蝕並確保硬碳化鉻通過與合金中的碳反應來形成。鎢和/或鉬也可以包含在鈷基合金中，用於碳化物形成和固溶體硬化。碳化物、即碳化鉻、碳化鎢和/或富鉬碳化物會增加延展性鈷相的硬度並由此增加其耐磨性。然而，太高含量的合金元素Cr、W和Mo會導致碳化物析出量過多，這會降低金屬基質的延展性。鐵被添加用來穩定合金的FCC晶體結構並因此提高合金的變形抗力。然而，太高含量的鐵可能負面影響力學特性、腐蝕特性和摩擦學特性。

根據另一實施例，鈷基合金可包括27–32重量％Cr、0–2重量％W、4–9重量％Mo、0–2重量％Fe、2–4重量％Ni、0.1–1.7重量％C以及餘量的Co。

根據替代實施例，鈷基合金可包括：26–30重量％Cr、4–8重量％Mo、0-8重量％W、0-4重量％Ni、0–1.7重量％C以及餘量的Co。

根據又一實施例，鈷基合金可包括：26–29重量％Cr、4.5–6重量％Mo、2-3重量％Ni、0.20–0.35重量％以及餘量的Co。

為了實現本公開，優選的金屬基質的複合材料包括大約50體積％WC顆粒和50體積％的鈷基合金，該鈷基合金包括：26-29重量％Cr、4.5-6重量％Mo和0.2-0.35％C以及餘量的Co和不可避免的雜質。這個組成藉助於HIP固結。由此，優選地是，具有100-200μm的平均粒徑的WC粉末和具有45-95μm的平均粒徑的鈷基合金粉末可形成待通過HIP固結的粉末混合物。

鐵基金屬基質的複合材料

作為鎳基金屬基質的複合材料或鈷基金屬基質的複合材料的替代，鐵基金屬基質的複合材料可以用作耐磨塗層。優選地，鐵基合金重量百分比上包括：0.5–3重量％C；0–30重量％Cr；0–3重量％Si；0-10重量％Mo；0-10重量％W；0-10重量％Co；0-15重量％V；0–2重量％Mn；餘量的Fe和不可避免的雜質。根據優選實施例，鐵基合金在重量％上包括：1–2.9重量％C；4–25重量％Cr；0.3–1.5重量％Si；4-8重量％Mo；4-8重量％W；0-8重量％Co；3-15重量％V；0.4–1.5重量％Mn；餘量的Fe和不可避免的雜質。

為了實現本公開，優選的鐵基金屬基質的複合材料包括大約50體積％WC顆粒和50體積％的鐵基合金，該鐵基合金在重量％上具有下述組成：1.9-2.1重量％C；26重量％Cr；0.6-0.8重量％Si；0.4-0.6重量％Mn；餘量的Fe和不可避免的雜質。這個組成藉助於HIP固結。由此，優選地是，具有100-200μm的平均粒徑的WC粉末和具有45-95μm的平均粒徑的鐵基合金粉末可以形成待通過HIP固結的粉末混合物。