專利名稱：一種原生TiCr₂表面復(fù)合金屬磨盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種原生TiCr2表面復(fù)合金屬磨盤，屬于金屬耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磨盤是研磨機(jī)上的一種模具，主要在電力、礦山、水泥、化工、煤炭等部門中的使用，用于煤炭、礦石等的粉磨。磨盤的耐磨性直接影響其使用壽命。當(dāng)前用于制作磨盤的材料主要為高合金鋼和鑄鐵等材料高合金鋼具有韌性好，但高溫下的硬度較低，因此抗磨性較差；采用鑄鐵材料，雖然耐磨性得到了保證，但究其韌性差的弊病，常在使用過程中發(fā)生斷裂，導(dǎo)致生產(chǎn)企業(yè)停工停產(chǎn)。雖然也有一些復(fù)合材料用于制作金屬磨盤，但仍未達(dá)到良好的使用效果。專利 CN101824635A公開了一種碳化鎢金屬磨盤及其生成方法，具有電鍍層和碳化鎢磨粒層。所以在生產(chǎn)的過程中涉及到兩個(gè)界面，一個(gè)是鍍層，另一個(gè)是磨粒層，將會(huì)嚴(yán)重影響碳化鎢金屬磨盤的使用壽命，而碳化鎢顆粒的添加，也會(huì)增加金屬磨盤中的鑄造缺陷，使用壽命降低，同時(shí)其生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。專利CN101585081A公開了一種復(fù)合材料磨輥與磨盤及其負(fù)壓鑄造方法，由于WC顆粒的添加，顯著的增加復(fù)合材料在制備過程中鑄造缺陷的出現(xiàn)，嚴(yán)重影響復(fù)合材料的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種表面原位復(fù)合TiCr2的耐磨金屬磨盤，采用高錳鋼、合金鋼、普通碳鋼及常用鋼種作為金屬磨盤本體，在金屬磨盤的工作部位表面復(fù)合TiCr2相，增強(qiáng)金屬磨盤的耐磨性能。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是在金屬磨盤的工作表面原位復(fù)合耐磨相，耐磨相為 TiCr20所述基體金屬是高錳鋼、合金鋼、普通碳鋼等常用鋼種，金屬磨盤的工作部位復(fù)合厚度為2 5mm的耐磨層。耐磨層為金屬元素Cr與Ti的混合物，Cr與Ti的摩爾比為2:1。本發(fā)明的表面原生TiCr2復(fù)合金屬磨盤，可采用以下步驟制作
(1)TiCr2的預(yù)制備按2:1的摩爾比，將金屬元素Cr粉與Ti粉均勻混合，各金屬元素粉末的粒徑為100 200目，然后按照現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行機(jī)械合金化；
(2)在步驟(1)預(yù)制備的TiCr2粉料中加入濃度為6%的聚乙烯醇，加入量為耐磨相重量的2 5%，攪拌混合均勻；
(3)采用現(xiàn)有技術(shù)，以聚苯乙烯泡沫制備金屬磨盤的消失模模型，然后將步驟(2)制備的混合粉料均勻涂抹在金屬磨盤的消失模模型表面(涂在耐磨盤工作部位)，涂抹厚度為 2 5mm，待涂抹層自然干燥后，安裝澆注系統(tǒng)，均勻涂上1 2mm厚的普通耐火材料，待其在40 60°C的干燥后用30 40目的干石英砂進(jìn)行消失模造型；
(4)用現(xiàn)有技術(shù)熔煉高錳鋼、合金鋼、普通碳鋼及常用鋼種鋼液，在溫度為1450 1550°C時(shí)澆入步驟(3)制備的消失模型腔內(nèi)，澆注速度為3 m^g/s，注滿為止，待其自然冷卻后，取出鑄件，清理鑄件表面的消失模涂料及其表面的氧化皮，即得到原生TiCr2表面復(fù)合耐磨金屬磨盤。本發(fā)明通過機(jī)械合金化使元素粉末相互過飽和固溶，在液態(tài)金屬基的高溫作用下，元素粉末發(fā)生熔解與溶化，原位反應(yīng)并和金屬液發(fā)生冶金化合反應(yīng)，同時(shí)由于元素粉末的吸熱作用，降低了局部的溫度，縮短了結(jié)晶過程，阻礙了元素粉末的進(jìn)一步擴(kuò)散，使元素粉末更容易在原位富集，結(jié)晶析出大量彌散的TiCr2，并與金屬基體形成良好的冶金結(jié)合， 界面結(jié)合強(qiáng)，解決了硬質(zhì)相易脫落、易破碎等難題，實(shí)現(xiàn)了高溫耐磨性與高強(qiáng)韌性的統(tǒng)一結(jié)合，使耐磨磨盤的整體性能顯著提高。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1.元素粉末配比可根據(jù)耐磨磨盤的使用要求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，成分可調(diào)，使用范圍廣。2.原料采用的是元素粉末，其渣滓等比較少，因此不會(huì)產(chǎn)生夾渣等缺陷，復(fù)合層的內(nèi)部組織優(yōu)良。3.復(fù)合成形工藝可控性強(qiáng)、成品率高、生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，便于大規(guī)模生產(chǎn)。4. TiCr2為整體原位反應(yīng)生成，避免了機(jī)械復(fù)合等工藝過程中常常出現(xiàn)的開裂現(xiàn)象和使用過程中的脫落現(xiàn)象。5.根據(jù)耐磨磨盤的實(shí)際使用情況，可以調(diào)節(jié)TiCr2在金屬基體中的比例，并保證分布均勻。6.根據(jù)高耐磨磨盤的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)表面區(qū)域復(fù)合和整體復(fù)合。7.能夠使耐磨磨盤的工作面既具有基體金屬的強(qiáng)度和韌性，又有TiCr2的高硬度和高耐磨性，能夠同時(shí)承受沖擊力、高頻循環(huán)載荷和強(qiáng)烈磨損，具有很高的性價(jià)比，非常適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，比一般材料的耐磨磨盤的使用壽命提高了 2、倍。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明 圖1是本發(fā)明金屬磨盤的立體結(jié)構(gòu)圖2是本發(fā)明原生TiCr2表面復(fù)合金屬磨盤的消失模模腔示意圖； 圖3是本發(fā)明金屬磨盤工作部位復(fù)合TiCr2的剖面示意圖； 圖2中，1-消失模模型的涂抹層剖面圖，2-消失模模腔，3-消失模砂型； 圖3中，4-金屬磨盤復(fù)合TiCr2層的剖視圖，5-金屬磨盤剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不限于所述范圍。實(shí)施例1
(DTiCr2的預(yù)制備按2 1的摩爾比，將Cr粉與Ti金屬粉均勻混合，各金屬粉末的粒徑為100目，然后按照現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行機(jī)械合金化；
(2)在步驟(1)制備的TiCr2粉末中加入濃度為6%的聚乙烯醇，加入量為耐磨相重量的2%，攪拌混合均勻；(參見圖1、圖3)(3)采用現(xiàn)有技術(shù)，以聚苯乙烯泡沫制備軋鋼機(jī)導(dǎo)衛(wèi)板消失模模型，然后
將步驟(2)制備的混合料均勻涂抹在消失模模型表面(涂在耐磨盤工作部位)上，涂抹厚度為2mm，待涂抹層自然干燥后，安裝澆注系統(tǒng)，均勻涂上Imm厚的普通耐火材料，待其在 40°C的條件下干燥后用30目的干石英砂造型；(參見圖2)
(4)用現(xiàn)有技術(shù)熔煉普通高錳鋼液，在溫度為1450°C時(shí)澆入步驟(3)制備的模型型腔內(nèi)，澆注速度為3kg/s，注滿為止，待其自然冷卻后，取出鑄件，清理鑄件表面的消失模涂料及其表面的氧化皮，即得到原生TiCr2表面復(fù)合耐磨磨盤。實(shí)施例2
(DTiCr2的預(yù)制備按2 1的摩爾比，將Cr粉與Ti金屬粉混合，各金屬粉末的粒徑為 150目，然后按照現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行機(jī)械合金化；
(2)在步驟(1)預(yù)制備的TiCr2粉末中加入濃度為6%的聚乙烯醇，加入量為耐磨相重量的3%，攪拌混合均勻；(參見圖1.圖3)
(3)采用現(xiàn)有技術(shù)，以聚苯乙烯泡沫制備軋金屬磨盤的消失模模型，然后將步驟(2)制備的混合料均勻涂抹在金屬磨盤的消失模模型表面(涂在耐磨盤工作部位)上，涂抹厚度為 4mm，待涂抹層自然干燥后，安裝澆注系統(tǒng)，均勻涂上1. 5mm厚的普通耐火材料，待其在50°C 的條件下干燥后用35目的干石英砂造型；(參見圖2)
(4)用現(xiàn)有技術(shù)熔煉普通碳鋼鋼液，在溫度為1540°C時(shí)澆入步驟(3)制備的模型型腔內(nèi)，澆注速度為4kg/s，注滿為止，待其自然冷卻后，取出鑄件，清理鑄件表面的消失模涂料及其表面的氧化皮，即得到原生TiCr2表面復(fù)合耐磨磨盤。實(shí)施例3:
(DTiCr2的預(yù)制備按2 1的摩爾比，將Cr粉與Ti金屬粉混合，各金屬粉末的粒徑為 200目，然后按照現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行機(jī)械合金化；
(2)在步驟(1)制備的TiCr2粉末中加入濃度為6%的聚乙烯醇，加入量為耐磨相重量的5%，攪拌混合均勻；(參見圖1.圖3)
(3)采用現(xiàn)有技術(shù)，以聚苯乙烯泡沫制備軋鋼機(jī)導(dǎo)衛(wèi)板消失模模型，然后將步驟(2)制備的混合料均勻涂抹在金屬磨盤的消失模模型表面(涂在耐磨盤工作部位)上，涂抹厚度為 5mm，待涂抹層自然干燥后，安裝澆注系統(tǒng)，均勻涂上2mm厚的普通耐火材料，待其在60°C干燥后用40目的干石英砂造型；(參見圖2)
(4)用現(xiàn)有技術(shù)熔煉普通合金鋼液，在溫度為1550°C時(shí)澆入步驟(3)制備的模型型腔內(nèi)，澆注速度為m^g/s，注滿為止，待其自然冷卻后，取出鑄件，清理鑄件表面的消失模涂料及其表面的氧化皮，即得到原生TiCr2表面復(fù)合耐磨磨盤。
權(quán)利要求
1.一種原生TiCr2表面復(fù)合金屬磨盤，其特征在于在金屬磨盤的工作部位原位復(fù)合 TiCr2耐磨表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所示的原生TiCr2表面復(fù)合金屬磨盤，其特征在于耐磨金屬磨盤表面復(fù)合的耐磨相主要為TiCr2，其厚度為2 5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1或2所述的原生TiCr2表面復(fù)合金屬磨盤，其特征在于金屬本體為常規(guī)高錳鋼、合金鋼和碳鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的原生TiCr2表面復(fù)合金屬磨盤，其特征在于耐磨相為Cr與 Ti組成的混合物，Cr與R的摩爾比為2:1。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種原生TiCr2表面復(fù)合金屬磨盤，屬于金屬耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域。采用高錳鋼、合金鋼、普通碳鋼及常用鋼種作為金屬磨盤本體，在金屬磨盤的工作部位復(fù)合TiCr2。既具有本體金屬的高強(qiáng)度和高韌性，又具有表面TiCr2的高溫耐磨性和高硬度性能，能夠同時(shí)承受高溫和高壓下的強(qiáng)烈磨損，具有使用壽命長、價(jià)格合理、制備簡單等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B22C3/00GK102274925SQ20111024845
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者周榮, 宋群玲, 李祖來, 蔣業(yè)華, 陳志輝 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)