一種等離子噴塗金剛石耐磨層及其製備方法與流程
2023-05-21 20:16:31 2
本發明涉及耐磨塗層技術領域，特別是涉及一種製備方法。此外，本發明還涉及一種包括上述製備方法的等離子噴塗金剛石耐磨層。
背景技術：
材料磨損是工程施工、煤炭及礦山開採、隧道施工等領域碰到的一個難題。比如，在市政、橋梁、高鐵等樁基施工中已經廣泛用到旋挖機，旋挖齒在碰到硬巖時磨損很快，此時導致旋挖鑽筒也有一定的磨損。在煤炭開採中常用的採煤機截齒的磨損、耐磨板的磨損也是比較常見的問題。在地鐵、公路、鐵路、市政管網、水電等隧道工程領域已廣泛應用到盾構機的滾刀、撕裂刀、先行刀、耐磨板等在碰到硬巖時磨損較快，在堅硬巖石的工況中，鑽進時刀具消耗量極大，導致工程成本增加，停機換刀時間增加，工作效率低下。因此研究一種耐磨層來應對這些問題就顯得尤為重要。
在現有技術中，等離子噴塗製備耐磨塗層的方法是先將所有噴塗材料混合均勻，再送料到焊槍中，然後進行等離子噴塗。如果把金剛石顆粒作為一種材料做耐磨塗層的話，該方法不能達到預期目的，因為金剛石在溫度高於700℃時會發生碳化，變成炭，不再具備其良好的耐磨性能，而等離子噴塗過程中等離子焰的溫度很高，其中心溫度可達30000°k，噴嘴出口的溫度可達15000～20000°k，遠高於金剛石的存活溫度。
因此，如何製備一種金剛石存活率高的金剛石耐磨層是本領域技術人員亟待解決的問題。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種製備方法，該製備方法能夠製備一種金剛石存活率高的金剛石耐磨層；本發明的另一目的是提供一種通過上述製備方法製備的等離子噴塗金剛石耐磨層。
為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：
一種等離子噴塗金剛石耐磨層的製備方法，包括如下：
篩選粒度為35—100目的金剛石，100—150目的鎳基合金粉；
將篩選的金剛石和鎳基合金粉同步送料進入等離子焊槍中；
使所述鎳基合金粉在等離子弧的高溫下從第一噴嘴中以第一設定角度噴射於工件表面形成熔池，使所述金剛石從第二噴嘴中以第二設定角度噴射入所述熔池中並包於熔覆鎳基合金粉層中；
移動焊槍，在所述工件表面連續噴射形成金剛石耐磨塗層。
優選地，將所述鎳基合金粉從直噴嘴中噴出且所述直噴嘴與所述工件表面垂直，將所述金剛石從傾斜噴嘴中噴出且所述傾斜噴嘴與所述工件表面成30-60°夾角。
優選地，將篩選的金剛石和鎳基合金粉分別放進兩個送料器，並在保護氣體保護下同步送料進入所述等離子焊槍中。
優選地，所述直噴嘴在所述焊槍中間位置，所述傾斜噴嘴在所述焊槍側面位置，在傾斜噴嘴中通入氬氣。
本發明還提供一種等離子噴塗金剛石耐磨層，包括金剛石和鎳基合金粉，所述鎳基合金粉在等離子弧的高溫下熔化形成熔池，所述金剛石在保護氣體的壓力以及自身的重力下射入所述熔池中並隨著熔融金屬的凝固被包在熔覆金屬層中。
優選地，所述金剛石為帶有鍍層的金剛石，所述鍍層金屬包括銅、鎳和鈦，所述鍍層金屬中銅和鎳的厚度為0.1～0.3μm，鈦的厚度為0.2～0.7μm。
優選地，所述鎳基合金粉為鎳鉻硼矽碳化鎢合金粉末，其主成分鎳佔30～55％，碳化鎢佔15-45％。
優選地，所述鎳鉻硼矽碳化鎢合金粉末為中硬度的鎳基合金和碳化鎢的合金粉，噴焊層硬度hrc大於50。
本發明所提供的等離子噴塗金剛石耐磨層的製備方法，包括如下：篩選粒度為35—100目的金剛石，100—150目的鎳基合金粉，金剛石和鎳基合金粉的粒度要適中。用到的金剛石具有比一般鋼材，包括硬質合金高的多的硬度以及耐磨性，使用壽命是普通鋼材或者模具鋼以及硬質合金的成百上千倍。將篩選的粒度適中的金剛石和鎳基合金粉同步送料進入等離子焊槍中，可以通過兩個料鬥分別進入離子焊槍中，不宜混合其它成分，較為純淨；也可以通過一個料鬥進入離子焊槍中，結構簡單。使鎳基合金粉在等離子焊槍的等離子弧的高溫下作用下，從第一噴嘴中以第一設定角度熔化噴射於工件表面，形成熔池。使金剛石在自身的重力作用下從第二噴嘴中以第二設定角度噴射入熔池中，隨著熔融金屬的凝固金剛石被均勻地包在熔覆金屬鎳基合金粉層層中。移動焊槍，在工件表面連續噴射，在工件表面形成厚度均勻的金剛石耐磨層。
本發明所提供的等離子噴塗金剛石耐磨層的製備方法，把鎳基合金粉在等離子弧的高溫下熔化噴射到工件表面形成熔池，金剛石射入熔池中隨著熔融金屬的凝固被均勻地包在熔覆金屬層中，這樣避免金剛石在高溫下發生碳化，從而保證了金剛石存活於塗層中。操作簡單，實用性強，提高工件的壽命，金剛石耐磨層可以應用到各種材料磨損領域，可以應用在礦用設備的耐磨板、採煤機截齒及齒座和其他易磨損部位、旋挖鑽機的旋挖齒及齒座和鑽筒的易磨損部位、盾構機刀具包括硬巖的tbm、搗固鐵路石渣用的搗固鎬等需要提高耐磨性的地方。
本發明還提供一種等離子噴塗金剛石耐磨層，包括金剛石和鎳基合金粉，鎳基合金粉在等離子弧的高溫下熔化形成熔池，金剛石在保護氣體的壓力以及自身的重力下射入熔池中並隨著熔融金屬的凝固被包在熔覆金屬層中，該等離子噴塗金剛石耐磨層通過上述製備方法製備。由於上述的製備方法具有上述技術效果，通過上述製備方法製備的等離子噴塗金剛石耐磨層也應具有相應的技術效果。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明中一種具體實施方式所提供的製作等離子噴塗金剛石耐磨層示意圖；
圖2為兩種主要原料的線路圖。
附圖中標記如下：
1-工件、2-金剛石耐磨塗層、3-等離子噴槍、4-控制器、5-輸送管、6-金剛石料鬥、7-金剛石送料器、8-金剛石送料管、9-基合金粉送料管、10-基合金粉送料器、11-基合金粉料鬥。
具體實施方式
本發明的核心是提供一種製備方法，該製備方法能夠製備一種金剛石存活率高的金剛石耐磨層；本發明的另一核心是提供一種通過上述製備方法製備的等離子噴塗金剛石耐磨層。
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
請參考圖1和圖2，圖1為本發明中一種具體實施方式所提供的製作等離子噴塗金剛石耐磨層示意圖；圖2為兩種主要原料的線路圖。
在一種具體實施方式中，本發明所提供的等離子噴塗金剛石耐磨層的製備方法，包括如下：篩選粒度為35—100目的金剛石，100—150目的鎳基合金粉，金剛石和鎳基合金粉的粒度要適中。用到的金剛石具有比一般鋼材，包括硬質合金高的多的硬度以及耐磨性，使用壽命是普通鋼材或者模具鋼以及硬質合金的成百上千倍。將篩選的粒度適中的金剛石和鎳基合金粉同步送料進入等離子噴槍3中，可以通過兩個料鬥分別進入離子焊槍中，不宜混合其它成分，較為純淨；也可以通過一個料鬥進入離子焊槍中，結構簡單。使鎳基合金粉在等離子噴槍3的等離子弧的高溫下作用下，從第一噴嘴中以第一設定角度熔化噴射於工件1表面，形成熔池。使金剛石在自身的重力作用下從第二噴嘴中以第二設定角度噴射入熔池中，隨著熔融金屬的凝固金剛石被均勻地包在熔覆金屬鎳基合金粉層層中。移動焊槍，在工件1表面連續噴射，在工件1表面形成厚度均勻的金剛石耐磨塗層2。
本發明所提供的等離子噴塗金剛石耐磨層的製備方法，把鎳基合金粉在等離子弧的高溫下熔化噴射到工件1表面形成熔池，金剛石射入熔池中隨著熔融金屬的凝固被均勻地包在熔覆金屬層中，這樣避免金剛石在高溫下發生碳化，從而保證了金剛石存活於塗層中。操作簡單，實用性強，提高工件1的壽命，金剛石耐磨層可以應用到各種材料磨損領域，可以應用在礦用設備的耐磨板、採煤機截齒及齒座和其他易磨損部位、旋挖鑽機的旋挖齒及齒座和鑽筒的易磨損部位、盾構機刀具包括硬巖的tbm、搗固鐵路石渣用的搗固鎬等需要提高耐磨性的地方。
上述製備方法僅是一種優選方案，具體並不局限於此，在此基礎上可根據實際需要做出具有針對性的調整，從而得到不同的實施方式，將鎳基合金粉從直噴嘴中噴出且直噴嘴與工件1表面垂直，可以將鎳基合金粉均勻的噴射在工件1表面，噴射較為均勻、平整。將金剛石從傾斜噴嘴中噴出且傾斜噴嘴與工件1表面成30-60°夾角，可以將金剛石較好的包覆於鎳基合金粉中，防止金剛石在高溫下發生碳化，從而保證了金剛石存活於塗層中。
在上述具體實施方式的基礎上，本領域技術人員可以根據具體場合的不同，對製備方法進行若干改變，在控制器4控制下通過有氬氣等保護氣體的輸送管5，將篩選的金剛石和鎳基合金粉在保護氣體保護分別放進金剛石料鬥6和鎳基合金粉料鬥11，金剛石料鬥6和鎳基合金粉料鬥11分別與金剛石送料器7和鎳基合金粉送料器10連通，通過金剛石送料管8和鎳基合金粉送料管9金剛石和鎳基合金粉在保護氣體保護下同步送料進入等離子噴槍3中，操作簡單，工作效率較高。
顯然，在這種思想的指導下，本領域的技術人員可以根據具體場合的不同對上述具體實施方式進行若干改變，直噴嘴在噴槍中間位置，易於垂直噴射。傾斜噴嘴在噴槍側面位置，易於傾斜噴射，在傾斜噴嘴中通入氬氣提供壓力，易於金剛石噴射。
本發明還提供一種等離子噴塗金剛石耐磨層，包括金剛石和鎳基合金粉，鎳基合金粉在等離子弧的高溫下熔化形成熔池，金剛石在保護氣體的壓力以及自身的重力下射入熔池中並隨著熔融金屬的凝固被包在熔覆金屬層中，該等離子噴塗金剛石耐磨層通過上述製備方法製備。由於上述的製備方法具有上述技術效果，通過上述製備方法製備的等離子噴塗金剛石耐磨層也應具有相應的技術效果。
需要特別指出的是，本發明所提供的製備方法不應被限制於此種情形，金剛石為帶有鍍層的金剛石，鍍層金屬包括銅、鎳和鈦，鍍層金屬中銅和鎳的厚度為0.1～0.3μm，鈦的厚度為0.2～0.7μm，金剛石鍍鈦後可以有效防止在噴塗過程中的碳化現象，提高金剛石在塗層中的存活率。
本發明所提供的製備方法，在其它部件不改變的情況下，鎳基合金粉為鎳鉻硼矽碳化鎢合金粉末，其主成分鎳佔30～55％，碳化鎢佔15-45％，其餘為其它金屬。對於上述各個實施例中的製備方法，鎳鉻硼矽碳化鎢合金粉末為中硬度的鎳基合金和碳化鎢的合金粉，噴焊層硬度hrc大於50，噴塗後的塗層具有良好的抗磨粒磨損性能。
本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。