專利名稱：一種三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合耐磨襯板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一般破碎、研磨、粉碎、浮選領(lǐng)域的耐磨襯板及其制備方法，特別涉及 一種多層復(fù)合的超耐磨襯板及其制備方法。
背景技術(shù)：
耐磨襯板廣泛應(yīng)用于礦山、機(jī)械、煤炭、電力等行業(yè)，往往要求具有優(yōu)良的耐磨損 性能。目前生產(chǎn)廠家一直采用高強(qiáng)鋼以及鉻錳鑄鋼等材料來(lái)抵抗這種惡劣的高磨損，但效 果及綜合成本一直不理想。因此，開(kāi)發(fā)一種硬度高耐磨性好的耐磨襯板，直接加工至要求形 狀的內(nèi)襯于磨損嚴(yán)重的部位，既利于檢修，又大幅度降低成本，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有十分重要的意義。
專利201110325429. 4公開(kāi)了一種含孔型金屬耐磨襯板，板體開(kāi)孔，板體和孔型壁 外表面是耐磨層，耐磨層為淬硬層調(diào)質(zhì)層，通過(guò)調(diào)質(zhì)和淬火處理?？仔捅诘哪湍优c板體的 耐磨層共同構(gòu)成金屬襯板的耐磨骨架結(jié)構(gòu)，節(jié)省了金屬基體材料并提高了襯板的硬度和耐 磨性。上述方法仍然需要復(fù)雜的熱處理工藝。
專利200510041674. 7公開(kāi)了一種三元復(fù)合材料耐磨襯板及其制備工藝，它由納 米結(jié)構(gòu)金屬絲網(wǎng)、高硬度陶瓷棒、聚氨酯彈性體三部分復(fù)合而成，陶瓷棒鑲嵌在納米結(jié)構(gòu)金 屬絲網(wǎng)網(wǎng)孔中，用聚氨酯復(fù)合成為一體。該發(fā)明解決了大塊陶瓷在沖擊下的碎裂、單一金屬 材料抗腐蝕性差、純聚氨酯在磨損工況下成片撕裂和磨礦效率低的問(wèn)題。然而聚氨酯高分 子材料的耐溫和耐老化性能有限，較大程度上限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。
目前多采用高強(qiáng)鋼以及鉻錳鑄鋼等材料來(lái)制備襯板或者采用堆焊方法修復(fù)襯板， 而焊前需要的前處理工藝包括退火、機(jī)加工、著色探傷、預(yù)熱等，還可能由于堆焊層與基體 金屬成分相差較大，線脹系數(shù)也相差較大，從而引起較大的內(nèi)應(yīng)力，使得堆焊層在冷卻過(guò)程 中產(chǎn)生裂紋和剝離。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種耐沖擊、耐磨損、服役壽命長(zhǎng)且制備工藝簡(jiǎn) 單的多層復(fù)合耐磨襯板。
為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。
一種三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合耐磨襯板，其特征在于，該襯板由底材支撐層、粘結(jié)過(guò)渡層和 表面硬質(zhì)耐磨層三部分復(fù)合而成，該耐磨襯板制備方法包括以下步驟(1)切割選用的鋼板，經(jīng)過(guò)冷壓形成底材支撐層；(2)上述底材支撐層表面經(jīng)過(guò)除銹和粗化之后，采用自熔性合金材料通過(guò)膠粘劑涂覆 于其表面，再經(jīng)過(guò)預(yù)熱和火焰重熔成型形成粘結(jié)過(guò)渡層；(3)將陶瓷合金材料通過(guò)膠粘劑涂覆于上述粘結(jié)過(guò)渡層表面，經(jīng)過(guò)預(yù)熱和火焰重熔成 型形成表面硬質(zhì)耐磨層。
進(jìn)一步的，所述耐磨襯板制備步驟(I)中選用的鋼板為Q550高強(qiáng)度鋼，其具體組分(Wt. %)是C 彡 O. 20%, Si 彡 O. 80%, Mn 彡1. 70%, P 彡 O. 025%，S 彡 O. 015%, Cu 彡 O. 50%, Cr (1. 50%, Ni ( 2. 00%, Mo ( O. 70%, B 彡 O. 0050%, V 彡 O. 12%, Nb ( O. 06%, Ti ( O. 05%, Fe為余量；所述耐磨襯板制備步驟(2)中的自熔性合金材料為鎳基自熔性合金粉末N1-15， 其具體組分(Wt. %)是C 彡 O. 10%, Fe ( 6. 00%，B 為 O. 8 1. 4%, Si 為1. 6 2. 4%, Ni 為余量； 所述耐磨襯板制備步驟(3)中的陶瓷合金材料為鎳基自熔性合金粉末N1-60和鈷包碳化鎢合金粉末WC-17%Co的混合粉體，其質(zhì)量比為4:1，上述兩種粉末具體組分(Wt. %)分別如下 N1-60 組分是 Fe ( 8%, C 為 O. 5 1. 0%, Cr 為 14 19%，Si 為 3. 5 5. 0%, B 為 3. 0 4· 5%, Ni 為余量；WC-17%Co組分是Co為16 18%，F(xiàn)e ( O. 3%, C為5 6%，O為彡O. 2%, W為余量。
本發(fā)明耐磨復(fù)合襯板由底材支撐層、粘結(jié)過(guò)渡層和表面硬質(zhì)耐磨層梯度功能材料復(fù)合而成。底材支撐層通過(guò)壓制成型，不需要常規(guī)的澆注成型；粘結(jié)過(guò)渡層通過(guò)自熔性合金材料火焰重熔成型，與底材浸潤(rùn)性好、結(jié)合強(qiáng)度高；表面硬質(zhì)耐磨層通過(guò)陶瓷合金材料火焰重熔成型，粘結(jié)性能優(yōu)且耐磨強(qiáng)度高。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果如下(1)本發(fā)明底材支撐層是由冷壓成型，避免澆注成型的能源消耗；(2)本發(fā)明耐磨襯板匯集了金屬材料的高韌性與陶瓷合金材料的高耐磨性優(yōu)點(diǎn)；(3)本發(fā)明涂層材料和工藝可控性強(qiáng)，避免了合金鑄造過(guò)程中復(fù)雜的熱處理工藝，使用壽命比普通鋼質(zhì)襯板提高十倍以上；(4)本發(fā)明可以適用于各類襯板材料的制備和磨損的襯板材料表面氧乙炔重熔形成粘結(jié)過(guò)渡層和硬質(zhì)耐磨層實(shí)現(xiàn)修復(fù)等，實(shí)用性強(qiáng)。


圖1為復(fù)合襯板結(jié)構(gòu)示意圖；其中1、2、3分別代表底材支撐層、粘結(jié)過(guò)渡層和表面硬質(zhì)耐磨層。
圖2為實(shí)施例1基體與涂層磨損量對(duì)比圖。
圖3為實(shí)施例2基體與涂層磨損量對(duì)比圖。
圖4為實(shí)施例3基體與涂層磨損量對(duì)比圖。
圖5為實(shí)施例1基體與涂層磨損試驗(yàn)之后表面形貌掃描電鏡對(duì)比圖；圖中(a)為基體，(b)為涂層。具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明不局限于下述實(shí)施例。
實(shí)施例1取Q550鋼切割加工，冷壓形成所需襯板形狀，表面噴砂；將膠粘劑與N1-15粉末比例為 1:20，用酒精調(diào)至粘稠狀，涂覆于試樣表面，置于電阻爐中150°C烘干I h。先使用氧-乙炔焰使試樣預(yù)熱至780V 8200C ;然后進(jìn)行火焰重熔，采用氧-乙炔焰中性偏碳火焰對(duì)上述樣品進(jìn) 行重熔處理，噴槍與工件表面距離約25 30 mm，與試樣平面呈75°角，重熔槍行進(jìn)速度12(Tl40mm /min，氧氣壓力O. 30MPa，乙炔壓力O.lOMPa;當(dāng)表面出現(xiàn)/鏡面反光時(shí)，空冷。再采用與上述相同的工藝涂覆含有N1-60和WC-17%Co (比例為4:1)，兩次重熔后涂層厚度約為1. 2 1. 6mm。
采用MPX-200A型盤(pán)銷式磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)基體材料和涂層進(jìn)行干摩擦磨損性能測(cè)試。采取銷-盤(pán)接觸摩擦形式。圓盤(pán)摩擦半徑為13_，銷直徑05_，試驗(yàn)條件為室溫，干摩擦，轉(zhuǎn)速260r/min，載荷50N，磨損時(shí)間均為lOmin，其涂層與底材基體磨損質(zhì)量對(duì)比如圖2所示。經(jīng)過(guò)涂層之后的磨損質(zhì)量從1593. 5mg降為63. 3mg,下降96. 0%。圖5為基體與涂層磨損試驗(yàn)之后表面形貌掃描電鏡對(duì)比圖，其中基體試樣(a)表面出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，表明在干摩擦條件下已經(jīng)由于摩擦表面發(fā)生局部粘聯(lián)而引發(fā)膠合磨損；而涂層試樣(b)表面局部也由于重負(fù)荷作用下表面金屬產(chǎn)生的接觸疲勞，形成顯微裂紋，形成點(diǎn)蝕磨損，但其絕大部分部位由于陶瓷增強(qiáng)體的存在形成耐磨層,尤其圖中高亮部位。
實(shí)施例2取Q235鋼切割加工，冷壓形成所需襯板形狀，表面噴砂；將膠粘劑與F-103粉末比例為1:20，用酒精調(diào)至粘稠狀，涂覆于試樣表面，置于電阻爐中150°C烘干I h。先使用氧-乙炔焰使試樣預(yù)熱至780V 820°C ;然后進(jìn)行火焰重熔，采用氧-乙炔焰中性火焰對(duì)上述樣品進(jìn)行重熔處理，噴槍與工件表面距離約25 30 mm，與試樣平面呈75°角，重熔槍行進(jìn)速度 10(Tl20mm /min，氧氣壓力O. 30MPa，乙炔壓力0.06MPa;當(dāng)表面出現(xiàn)/鏡面反光時(shí)，空冷。再采用與上述相同的工藝涂覆含有Fe-65和WC-20%Ni (比例為4:1)，兩次重熔后涂層厚度約為O. 9 1. 2mmο
采用MPX-200A型盤(pán)銷式磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)基體材料和涂層進(jìn)行干摩擦磨損性能測(cè)試。采取銷-盤(pán)接觸摩擦形式。圓盤(pán)摩擦半徑為13mm,銷直徑05mm,試驗(yàn)條件為室溫, 干摩擦，轉(zhuǎn)速260r/min,載荷50N,磨損時(shí)間均為IOmin,其涂層與底材基體磨損質(zhì)量對(duì)比如圖3所示。經(jīng)過(guò)涂層之后的磨損質(zhì)量從1264. Omg降為110. Omg,下降91. 3%。
實(shí)施例3取1025鋼切割加工，冷壓形成所需襯板形狀，表面噴砂；將膠粘劑與F-1Ol粉末比例為 1:25，用酒精調(diào)至粘稠狀，涂覆于試樣表面，置于電阻爐中150°C烘干I h。先使用氧-乙炔焰使試樣預(yù)熱至780V 8200C ;然后進(jìn)行火焰重熔，采用氧-乙炔焰中性火焰對(duì)上述樣品進(jìn)行重熔處理，噴槍與工件表面距離約25 30 mm，與試樣平面呈75°角，重熔槍行進(jìn)速度 8(Tl00mm /min,氧氣壓力O. 30MPa，乙炔壓力O. 08MPa;當(dāng)表面出現(xiàn)/鏡面反光時(shí)，空冷。再采用與上述相同的工藝涂覆含有N1-21和WC-20%Ni (比例為4:1)，兩次重熔后涂層厚度約為1. 2^1. 5mm。
采用MPX-200A型盤(pán)銷式磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)基體材料和涂層進(jìn)行干摩擦磨損性能測(cè)試。采取銷-盤(pán)接觸摩擦形式。圓盤(pán)摩擦半徑為13mm,銷直徑05mm,試驗(yàn)條件為室溫, 干摩擦，轉(zhuǎn)速260r/min,載荷50N,磨損時(shí)間均為IOmin,其涂層與底材基體磨損質(zhì)量 對(duì)比如圖4所示。經(jīng)過(guò)涂層之后的磨損質(zhì)量從1122. 9mg降為96. 5mg,下降91. 4%。
權(quán)利要求
1.一種三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合耐磨襯板，其特征在于，該襯板由底材支撐層、粘結(jié)過(guò)渡層和表面硬質(zhì)耐磨層三部分組成，該耐磨襯板制備方法包括以下步驟(1)切割選用的鋼板，經(jīng)過(guò)冷壓形成底材支撐層；(2)上述底材支撐層表面經(jīng)過(guò)除銹和粗化之后，采用自熔性合金材料通過(guò)膠粘劑涂覆于其表面，再經(jīng)過(guò)預(yù)熱和火焰重熔成型形成粘結(jié)過(guò)渡層；(3)將陶瓷合金材料通過(guò)膠粘劑涂覆于上述粘結(jié)過(guò)渡層表面，經(jīng)過(guò)預(yù)熱和火焰重熔成型形成表面硬質(zhì)耐磨層。
2.如權(quán)利要求1所述的一種三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合耐磨襯板，其特征在于，所述耐磨襯板制備步驟(I)中選用的鋼板為Q550高強(qiáng)度鋼，其具體組分(Wt. %)是:C≤O. 20%, Si (≤ O. 80%， Mn≤1. 70%, P ≤ O. 025%, S ≤ O. 015%, Cu ≤O. 50%, Cr ^1. 50%, Ni ≤ 2. 00%, Mo ≤ O. 70%, B^≤O. 0050%, V^≤O. 12%，Nb ≤ O. 06%, Ti ≤ O. 05%, Fe為余量；所述耐磨襯板制備步驟(2)中的自熔性合金材料為鎳基自熔性合金粉末N1-15，其具體組分(Wt.%)是C ( O. 10%， Fe ( 6. 00%, B為O. 8 1. 4%，Si為1. 6 2. 4%，Ni為余量;所述耐磨襯板制備步驟(3)中的陶瓷合金材料為鎳基自熔性合金粉末N1-60和鈷包碳化鎢合金粉末WC-17%Co的混合粉體，其質(zhì)量比為4:1，上述兩種粉末具體組分(Wt. %)分別如下N1-60組分是Fe ( 8%，C為 O. 5 1. 0%, Cr 為 14 19%，Si 為 3. 5 5. 0%, B 為 3. 0 4· 5%, Ni 為余量；WC-17%Co 組分是 Co 為 16 18%，F(xiàn)e≤O. 3%, C為5 6%，O≤O. 2%≤ W為余量。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種三明治結(jié)構(gòu)多層復(fù)合超耐磨襯板及其制備工藝，屬于耐磨襯板制備領(lǐng)域。該耐磨襯板由底材支撐層、粘結(jié)過(guò)渡層和表面硬質(zhì)耐磨層梯度功能材料復(fù)合而成，底材支撐層通過(guò)壓制成型，不需要常規(guī)的澆注成型；粘結(jié)過(guò)渡層通過(guò)自熔性合金材料火焰重熔成型，與底材浸潤(rùn)性好、結(jié)合強(qiáng)度高；表面硬質(zhì)耐磨層通過(guò)陶瓷合金材料火焰重熔成型，粘結(jié)性能優(yōu)且耐磨強(qiáng)度高。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)勢(shì)是匯集了金屬材料高韌性與陶瓷合金材料的高耐磨性等優(yōu)點(diǎn)，底材成型工藝簡(jiǎn)單且成本較低，涂層材料和工藝可控性強(qiáng)，避免了合金鑄造過(guò)程中復(fù)雜的熱處理工藝，使用壽命比普通鋼質(zhì)襯板提高十倍以上。
文檔編號(hào)B32B15/04GK103057207SQ2013100328
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者田雪梅, 喬紅斌, 鄒李華, 吳勝華, 古緒鵬, 楊建國(guó), 陳國(guó)昌, 鄭祎群 申請(qǐng)人:安徽工業(yè)大學(xué)