專利名稱：高含量碳化鎢梯度耐磨涂層的滲透釬焊制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滲透釬焊法制備的高含量碳化鎢梯度耐磨涂層的方法，屬于材料加工工程中的涂層制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磨擦磨損與腐蝕是各種機(jī)械設(shè)備中金屬工件失效的主要形式，由此導(dǎo)致的能源和材料消耗增加等所造成的經(jīng)濟(jì)損失是巨大的，故對(duì)金屬磨損和耐磨耐蝕材料的研究一直受到國(guó)內(nèi)外的廣泛重視。進(jìn)入21世紀(jì)以后，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，很多行業(yè)機(jī)械裝備的部件都有了更高的防磨、抗蝕或耐高溫的要求。如石油鉆井鉆桿、塑料加工成型擠壓零件、食品加工成型擠壓零件、以及電站的耐熱金屬部件如燃燒器、燃?xì)怙L(fēng)機(jī)、熱交換器、煤灰輸送設(shè)備、燃燒器 管道、粉磨機(jī)等零件的高溫腐蝕和磨損問(wèn)題都已成為這些設(shè)備安全運(yùn)行亟待解決的問(wèn)題。從某種意義上講，機(jī)械裝備可靠性的高低取決于其關(guān)鍵部件的抗腐蝕和抗磨損程度，防腐、抗磨問(wèn)題解決得如何，對(duì)機(jī)械裝備的安全性、可靠性及經(jīng)濟(jì)效益都具有舉足輕重的作用。因此，探索一種具有較好的耐磨蝕、耐高溫腐蝕的涂層是保證機(jī)械裝備正常運(yùn)行的當(dāng)務(wù)之急，也是符合21世紀(jì)綠色制造概念的前沿課題。經(jīng)查閱文獻(xiàn)，為了減緩機(jī)械裝備和電站設(shè)備中重磨蝕耐熱部件的高溫腐蝕和沖蝕，國(guó)內(nèi)外研究者采取了一系列措施對(duì)其進(jìn)行防護(hù)，傳統(tǒng)的表面涂層如預(yù)熔敷層、耐磨涂料、噴焊、堆焊、熱噴涂涂層等在耐磨成效、傳熱和運(yùn)轉(zhuǎn)要求方面尚有嚴(yán)重不足及弊端，只能提供單一和有限的保護(hù)，而且性能壽命有限，不能從根本上解決機(jī)械裝備和電站設(shè)備中重磨蝕耐熱部件的高溫腐蝕及磨損。比如堆焊WC、CrC時(shí)局部的高溫會(huì)導(dǎo)致基體受熱不均勻，溫度場(chǎng)梯度大，容易引起較大焊接殘余應(yīng)力及變形，焊接保護(hù)層會(huì)局部開(kāi)裂甚至形成貫穿裂紋，導(dǎo)致保護(hù)涂層脫落。而且堆焊層表面粗糙，機(jī)加工量大；噴焊鎳基合金主要提高了耐腐蝕性而耐磨蝕性一般。噴焊鈷基合金耐腐蝕性有限。熱噴涂的涂層厚度受到一定限制(O. 2-0. 6mm)且噴涂高鎳鉻層和噴焊時(shí)涂層與基體均為機(jī)械結(jié)合，涂層致密度也有限。涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度不高(30-50MPa)易造成脫落，壽命很短，少則甚至只有3個(gè)月。經(jīng)查閱文獻(xiàn)和查閱網(wǎng)站http://www. conformaclad. com/,美國(guó)利用該滲透釬焊的碳化物包覆涂層技術(shù)取代熱噴涂技術(shù)在石油鉆機(jī)軸及鉆桿表面上制備耐磨涂層，在內(nèi)燃機(jī)零件一汽門(mén)搖臂上開(kāi)發(fā)了 WC-Fe系涂層技術(shù)，但他們的技術(shù)也只是單層碳化鎢涂層技術(shù)，沒(méi)有提到梯度涂層的概念。北京有色金屬研究總院林晨光，楚建新，葉軍等在中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)(1996,6(1) :93 97)撰文《“金屬布”硬質(zhì)復(fù)合涂層的微觀組織及性能》，經(jīng)過(guò)幾年的研究，用單層貼“布”的方法己經(jīng)在鋼件平面制備WC-Ni系耐磨涂層，并在模具、密封件、鉆具上進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)[9]，并取得了很大的進(jìn)展。但是該技術(shù)只是單層貼“布”，對(duì)曲面零件容易在曲面特別是在有內(nèi)或外圓鋼件表面燒結(jié)硬質(zhì)耐磨層時(shí)經(jīng)常發(fā)生涂層脫落、開(kāi)裂等現(xiàn)象。在實(shí)際應(yīng)用中，曲面耐磨鋼件比平面多，上述問(wèn)題不解決，將極大的限制本技術(shù)的應(yīng)用。
中國(guó)科學(xué)院金屬研究所的陸善平，董秀中，吳慶，郭義，陳亮山等人(I、陸善平，董秀中，吳慶.NiCrBSi-WC耐磨釬焊涂層的制備[J],金屬學(xué)報(bào).1999，Vol. 35(1) :83-85 ;
2、陸善平，郭義，陳亮山.WC-17CO含量對(duì)(WC-17Co/NiCrBSi)復(fù)合釬焊涂層結(jié)合性能及耐磨性的影響[J]·材料導(dǎo)報(bào)，2001，Voll5(l) :65-68)用真空釬焊方法，在45鋼基體表面釬焊一層WC-17Co/NiCrBSi襯磨涂層(厚I. 5mm)。研究了 WC_17Co含量對(duì)涂層性能的影響。涂層自身結(jié)合強(qiáng)度隨WC-17C0含量的增加而增大，當(dāng)涂層中WC-17CO含量為69wt%時(shí)，涂層結(jié)合強(qiáng)度達(dá)184MPa。涂層的抗磨料磨損性能高于火焰堆焊WC-17Co/NiCrBSi涂層和CoCrW堆焊涂層。北京有色金屬研究總院的唐群在《稀有金屬》撰文《“雙層金屬布”硬質(zhì)涂層耐磨性能的研究》(2001，Vol. 25(6) :468-470)，將粘結(jié)相、硬質(zhì)相分別加入成型劑軋制成“布”，先將粘結(jié)層貼在鋼基體表面，再將硬質(zhì)層貼在粘結(jié)層表面，厚度總和為I. 5 mm。然后，將表面粘貼有金屬布涂層的鋼基體試樣進(jìn)行燒結(jié)，研究了涂層的耐磨性。該技術(shù)與本發(fā)明的區(qū)別是1、該技術(shù)所采用的工藝是粉末燒結(jié)工藝，其實(shí)質(zhì)類(lèi)似于硬質(zhì)合金制備所采用的粘 結(jié)相燒結(jié)熔化連接原理，而非真空滲透釬焊技術(shù)；2、該技術(shù)所采用的雙層技術(shù)，其實(shí)質(zhì)仍然是單層耐磨層，中間層是粘結(jié)層。發(fā)明人在博士后工作期間，2009年曾申請(qǐng)兩項(xiàng)專利(江西恒大為所有權(quán)人)
[1]晏建武，劉瑩，邵英平，段智，宋麗麗.一種用于金屬表面改性的金屬柔性布及其制備方法，國(guó)家發(fā)明專利，授權(quán)號(hào)ZL200910091045. 3
[2]晏建武，劉瑩，宋麗麗，李建敏.一種用滲透釬焊法制備碳化鎢耐磨蝕復(fù)合涂層的方法，國(guó)家發(fā)明專利，授權(quán)號(hào)ZL200910091044. 9
上述兩項(xiàng)專利具有以下缺點(diǎn)
1、申報(bào)時(shí)研究工作只是得到初步的進(jìn)展，涂層中WC含量最多只能達(dá)到50%，洛氏硬度低于HRC50，耐磨性較低，難以滿足很多機(jī)械裝備零件的要求。公開(kāi)專利與本發(fā)明的成分性能對(duì)比見(jiàn)表I。表I公開(kāi)專利與本發(fā)明成分與性能對(duì)比
成分與性能I本發(fā)明I公
碳化鶴含量(TungstenCarbide)，wt%51-7040%-50%
攝鉻合金粉(Ni83Crl7)，wt%~Q-27-
wt%—20%-25%~
wt%—20%-25%~
菊蔡劑、成型劑，wt%3-96-20%
落氏硬度，HRC|64-70|45-50
2、公開(kāi)專利所采用的只是單層技術(shù)，由于釬焊時(shí)的應(yīng)力收縮，涂層很易脫落。只能適用于平面零件，對(duì)曲面零件，該技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)碳化鎢涂層保護(hù)，根本難以貼合。3、公開(kāi)專利所采用的粘結(jié)相采用的是單質(zhì)鎳粉和鉻粉，其耐磨、耐蝕性與本專利相比顯著較差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用BNi-2釬焊料或者BNi-7釬焊料作為焊料，滲透釬焊法制備涂層，焊料從金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布的上面因毛細(xì)作用滲透進(jìn)入金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布的孔洞中并滲透擴(kuò)散進(jìn)入基體金屬形成涂層和基體金屬冶金結(jié)合界面；為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
所述高含量碳化鎢梯度耐磨涂層的滲透釬焊制備方法，包括以下步驟
I、將含有碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co、鎳鉻合金粉Ni-Cr的數(shù)層金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布依次用環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑黏貼在金屬基體上；該金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布可以是兩層以上，不同層中的碳化鎢WC、或者碳化鎢-鈷WC-Co的含量不同，從表面層到靠近鋼基體的柔性金屬絲網(wǎng)布，碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co的含量逐漸降低，形成碳化鎢-鈷含量梯度，以減小焊接應(yīng)力；
(1)表面層中碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co、經(jīng)機(jī)械合金化的鎳鉻Ni-Cr合金粉各物質(zhì)按重量份各占碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co 51-70份、經(jīng)機(jī)械合金化的鎳鉻Ni-Cr合金粉27-40份；成型劑和粘結(jié)劑總量共3-9份，成型劑由以下重量份的物質(zhì)組成橡膠2-3份、硬脂酸O. 5-3份，粘結(jié)劑為樹(shù)脂O. 5-3份；
(2)次表面層中碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co、經(jīng)機(jī)械合金化的鎳鉻合金粉Ni-Cr 各物質(zhì)按重量份各占碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co 25-35份、經(jīng)機(jī)械合金化的鎳鉻合金粉Ni-Cr 56-62份；成型劑和粘結(jié)劑總量共3_9份；成型劑由以下重量份的物質(zhì)組成橡膠2-3份、硬脂酸O. 5-3份；粘結(jié)劑為樹(shù)脂2-5份；
(3)鎳鉻Ni-Cr合金粉的成分配方可為Ni83Crl7；
(4)作為粘結(jié)相的鎳鉻Ni-Cr合金粉、碳化鎢WC或碳化鎢-鈷WC-Co，可以是經(jīng)機(jī)械合金化球磨工藝制備的納米晶鎳鉻合金粉，具有很好的焊接性能；
(5)所述耐磨柔性金屬絲網(wǎng)布的成型可采用一種將納米晶Ni-Cr合金粉末放置于二維網(wǎng)絡(luò)金屬絲網(wǎng)上，在輥壓設(shè)備中輥壓軋制成型的工藝，可減少有機(jī)物粘結(jié)劑、成型劑的含量，減少氣孔，提高涂層耐磨性能；
(6)所述金屬基體可以是鋼基體。2、采用BNi-2釬焊料或者BNi-7釬焊料作為焊料，滲透釬焊法制備涂層，焊料從金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布的上面因毛細(xì)作用滲透進(jìn)入金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布的孔洞中并滲透擴(kuò)散進(jìn)入基體金屬形成冶金結(jié)合界面；
將真空爐抽真空使真空度達(dá)到小于5 Pa，然后充入小于O. 05 Mpa氬Ar氣焊接制備涂
層；
釬焊時(shí)，加熱第一段在300-400 °C保溫20 min-40 min，并充入O. 05 MPa的氬氣，脫除含耐磨碳化鎢粒子的柔性金屬絲網(wǎng)布中的成型劑和粘結(jié)劑；
釬焊時(shí)，加熱第二段在1010-1170 °C保溫10 min-30 min，采用BNi_2釬焊料，或者925 1040°C保溫10 min-30 min，采用BNi_7釬焊料，使焊料熔化后滲透到含耐磨碳化鎢粒子的柔性金屬絲網(wǎng)布中最終形成涂層；
焊接加熱速度為10-20 V /min,冷卻速度為5-20 V /min。本發(fā)明的有益效果是與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明所研制的WC含量高達(dá)70%的涂層，洛氏硬度達(dá)到HRC 64-70，耐磨性顯著提高。具有如下顯著特征與優(yōu)點(diǎn)
I、本發(fā)明采用多于兩層的耐磨層，耐磨層中耐磨相成分梯度增加，由于采用了梯度涂層技術(shù)，產(chǎn)生的應(yīng)力較小，與基體粘結(jié)牢固，涂層致密度高。有些表面處理技術(shù)如鍍硬鉻、熱噴涂、以及前述技術(shù)所制備的涂層，當(dāng)表面層較厚時(shí)，容易產(chǎn)生脫落現(xiàn)象而引起零件質(zhì)量下降。有些表面硬化涂層中還會(huì)有大量的氣孔。采用“高含量碳化鎢梯度耐磨涂層的滲透釬焊法制備方法”，通過(guò)調(diào)整耐磨層成分，不會(huì)出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。而且涂層致密度高，基本上無(wú)氣孔，一般可達(dá)理論密度的99. 5%以上。2、本發(fā)明中作為粘結(jié)相鎳鉻合金粉是經(jīng)過(guò)機(jī)械合金化制備的納米晶合金粉，而不是公開(kāi)專利中的普通商品粉單質(zhì)鎳粉和鉻粉，耐磨耐蝕性和焊接性大幅提高。3、本發(fā)明中作為焊料的焊料粉是經(jīng)過(guò)機(jī)械合金化制備的納米晶合金粉，而不是公開(kāi)專利中的普通商品粉，其成型性和焊接性能可大幅提高。
4、一般的柔性涂層布都是加入大量成型劑連接粉末成型，本發(fā)明中耐磨柔性金屬絲網(wǎng)布的成型可采用一種二維網(wǎng)絡(luò)金屬絲網(wǎng)與碳化鎢(WC)粉、碳化鎢-鈷(WC-Co)粉、納米晶Ni-Cr合金粉末混合在輥壓設(shè)備中輥壓軋制成型工藝?？蓽p少有機(jī)物粘結(jié)劑、成型劑的含量。減少氣孔，提高涂層耐磨性能。5、公開(kāi)的專利成型劑由以下重量份的物質(zhì)組成橡膠3-10份、硬脂酸O. 5-3份、石蠟O. 5-2份。所述粘結(jié)劑為樹(shù)脂2-5重量份。粘結(jié)劑與成型劑的總量為6-20重量份，這會(huì)帶來(lái)大量的氣孔，而且橡膠極易變質(zhì)，失去塑性，而影響性能與釬焊性能。本發(fā)明粘結(jié)劑與成型劑的總量只需要3 wt%-9 wt%，橡膠的量最多只要3份，可以大幅提高性能。6、公開(kāi)專利中鎳鉻含量各占一半。本發(fā)明中鎳鉻合金粉(Ni- Cr)的成分配方為Ni83Crl7。按照相圖，過(guò)多的Cr不能形成鎳鉻合金，對(duì)涂層的焊接性及使用性能有不良影響，因此，本發(fā)明適當(dāng)減少了 Cr的含量，有利于提高涂層的質(zhì)量。7、涂層厚度較大并可調(diào)整。根據(jù)使用要求，硬貼面層的厚度可在O. 2 3_之間調(diào)整，耐磨壽命可得到大幅度提高。而其它技術(shù)如電鍍、熱噴涂、表面氮化、碳氮共滲、離子注入、化學(xué)氣相沉積及物理氣相沉積等方法，其涂層厚度一般在Imm以下；
8、涂層的性能可調(diào)。通過(guò)調(diào)整硬質(zhì)相的比例和成分，可以調(diào)整涂層的硬度及耐磨性能，例如增加碳化鎢、碳化鉻的含量可以提高貼面的耐磨性；選擇適當(dāng)粘結(jié)成分，可以改善材料的腐蝕及耐高溫性能等；
9、本發(fā)明技術(shù)采用滲透釬焊技術(shù)，釬焊料、粘結(jié)相與金屬基體形成冶金結(jié)合界面，結(jié)合強(qiáng)度高于其他已有技術(shù)制備的涂層。本發(fā)明所涉及的滲透釬焊法制備的高含量WC梯度耐磨蝕復(fù)合涂層，是一種在形狀復(fù)雜金屬工件表面制備復(fù)合涂層的新技術(shù)。當(dāng)釬料層被加熱到釬料熔化，液態(tài)釬料在母材表面潤(rùn)濕，鋪展，通過(guò)毛細(xì)作用流動(dòng)，并通過(guò)擴(kuò)散作用將耐磨粒子與粘結(jié)相鎳鉻合金及金屬工件基體連接起來(lái)并與母材相互熔解和擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)零件間的冶金連接，涂層結(jié)合強(qiáng)度遠(yuǎn)高于機(jī)械結(jié)合的噴涂層。可顯著提高金屬表面的耐磨蝕性。適合用于保護(hù)所有體積可裝入真空爐中的機(jī)械裝備中要求耐磨損的部件，可大幅度提高耐磨蝕性能，解決一般的金屬防護(hù)涂層厚度較薄、結(jié)合強(qiáng)度低的難題?？朔郧暗膶＠夹g(shù)耐磨性能較低的缺點(diǎn)。
附圖I為高含量碳化鎢梯度耐磨涂層的滲透釬焊制備方法的示意圖。
圖中1、釬料柔性金屬布2、高碳化鎢含量金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布3、低碳化鎢含量金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布4、鋼基體。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
本實(shí)施例所述的滲透釬焊法制備的碳化鎢耐磨蝕復(fù)合涂層的方法包括以下步
驟
(1)、將含有不同含量碳化鎢(WC)、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6)的兩層涂層金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布用環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑黏貼在金屬基體上，黏貼的次序是碳化鎢(WC)含量高的靠近表面，含量低的靠近基體；
(2)、將BNi-2釬焊料制備成焊料金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布黏貼在步驟(I)的涂層金屬粉末 柔性金屬絲網(wǎng)布上；
(3)、在真空爐中進(jìn)行滲透釬焊，釬焊時(shí)加熱第一階段脫除含耐磨碳化鎢粒子的柔性金屬絲網(wǎng)布中的成型劑和粘結(jié)劑，加熱第二階段使焊料熔化后滲透到含耐磨碳化鎢粒子的柔性金屬絲網(wǎng)布中將碳化鎢連接在一起形成涂層，焊料同時(shí)擴(kuò)散進(jìn)基體金屬中將涂層與基體金屬連接在一起，形成冶金結(jié)合的界面。步驟(I)中表面層碳化鎢(WC)、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6)按各物質(zhì)重量份各占碳化鎢(WC) 70份、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6) 21份。成型劑和粘結(jié)劑總量共9重量份。所述成型劑由以下重量份的物質(zhì)組成橡膠3份、硬脂酸3份。所述粘結(jié)劑為樹(shù)脂3重量份。步驟(I)中中間過(guò)渡層碳化鎢(WC)、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6)按各物質(zhì)重量份各占碳化鎢(WC) 35份、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6) 56份。成型劑和粘結(jié)劑總量共9重量份。所述成型劑由以下重量份的物質(zhì)組成橡膠3份、硬脂酸3份。所述粘結(jié)劑為樹(shù)脂3重量份。將真空爐抽真空使真空度達(dá)到5 Pa，然后充入小于O. 05 Mpa Ar氣焊接制備涂層。采用BNi-2釬焊料作為焊料，滲透釬焊法制備涂層，焊料從金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布的上面滲透進(jìn)入金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布并滲透擴(kuò)散進(jìn)入基體金屬形成冶金結(jié)合界面。釬焊時(shí)加熱第一段在400°C保溫20 min，脫除含耐磨碳化鎢粒子的柔性金屬絲網(wǎng)布中的成型劑和粘結(jié)劑。釬焊時(shí)加熱第二段在1170°C保溫10 min,使焊料熔化后滲透到含耐磨碳化鎢粒子
的柔性金屬絲網(wǎng)布中最終形成涂層。焊接加熱速度為10°C /min,冷卻速度為5°C /min。本發(fā)明中金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布是將選取的物質(zhì)在球磨機(jī)中混合并充分?jǐn)嚢?，在輥壓設(shè)備中輥壓成型，得到金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布。實(shí)施例2
本實(shí)施例所述的滲透釬焊法制備的碳化鎢耐磨蝕復(fù)合涂層的方法包括以下步
驟
(I)、將含有不同含量碳化鎢(WC)、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6)的兩層涂層金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布用環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑黏貼在金屬基體上，黏貼的次序是碳化鎢(WC)含量高的靠近表面，含量低的靠近基體；(2)、將BNi-2釬焊料制備成焊料金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布黏貼在步驟(I)的涂層金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布上；
(3)、在真空爐中進(jìn)行滲透釬焊，釬焊時(shí)加熱第一階段脫除含耐磨碳化鎢粒子的柔性金屬絲網(wǎng)布中的成型劑和粘結(jié)劑，加熱第二階段使焊料熔化后滲透到含耐磨碳化鎢粒子的柔性金屬絲網(wǎng)布中將碳化鎢連接在一起形成涂層，焊料同時(shí)擴(kuò)散進(jìn)基體金屬中將涂層與基體金屬連接在一起，形成冶金結(jié)合的界面。步驟(I)中表面層碳化鎢(WC)、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6)按各物質(zhì)重量份各占碳化鎢(WC) 62份、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6) 29份。成型劑和粘結(jié)劑總量共9重量份。所述成型劑由以下重量份的物質(zhì)組成橡膠3份、硬脂酸3份。所述粘結(jié)劑為樹(shù)脂3重量份。步驟(I)中中間過(guò)渡層碳化鎢(WC)、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6)按各物質(zhì)重量份各占碳化鎢(WC) 31份、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6) 60份。成型劑和粘結(jié)劑總量共9重量份。所述成 型劑由以下重量份的物質(zhì)組成橡膠3份、硬脂酸3份。所述粘結(jié)劑為樹(shù)脂3重量份。將真空爐抽真空使真空度達(dá)到5 Pa，然后充入小于O. 05 Mpa Ar氣焊接制備涂層。采用BNi-2釬焊料作為焊料，滲透釬焊法制備涂層，焊料從金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布的上面滲透進(jìn)入金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布并滲透擴(kuò)散進(jìn)入基體金屬形成冶金結(jié)合界面。釬焊時(shí)加熱第一段在350°C保溫30 min，脫除含耐磨碳化鎢粒子的柔性金屬絲網(wǎng)布中的成型劑和粘結(jié)劑。釬焊時(shí)加熱第二段在1100°C保溫20 min,使焊料熔化后滲透到含耐磨碳化鎢粒子
的柔性金屬絲網(wǎng)布中最終形成涂層。焊接加熱速度為10°C /min,冷卻速度為5°C /min。本發(fā)明中金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布是將選取的物質(zhì)在球磨機(jī)中混合并充分?jǐn)嚢?，在輥壓設(shè)備中輥壓成型，得到金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布。實(shí)施例3
本實(shí)施例所述的滲透釬焊法制備的碳化鎢耐磨蝕復(fù)合涂層的方法包括以下步
驟
(1)、將含有不同含量碳化鎢(WC)、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6)的兩層涂層金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布用環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑黏貼在金屬基體上，黏貼的次序是碳化鎢(WC)含量高的靠近表面，含量低的靠近基體；
(2)、將BNi-2釬焊料制備成焊料金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布黏貼在步驟(I)的涂層金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布上；
(3)、在真空爐中進(jìn)行滲透釬焊，釬焊時(shí)加熱第一階段脫除含耐磨碳化鎢粒子的柔性金屬絲網(wǎng)布中的成型劑和粘結(jié)劑，加熱第二階段使焊料熔化后滲透到含耐磨碳化鎢粒子的柔性金屬絲網(wǎng)布中將碳化鎢連接在一起形成涂層，焊料同時(shí)擴(kuò)散進(jìn)基體金屬中將涂層與基體金屬連接在一起，形成冶金結(jié)合的界面。步驟(I)中表面層碳化鎢(WC)、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6)按各物質(zhì)重量份各占碳化鎢(WC) 51份、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6) 40份。成型劑和粘結(jié)劑總量共9重量份。所述成型劑由以下重量份的物質(zhì)組成橡膠3份、硬脂酸3份。所述粘結(jié)劑為樹(shù)脂3重量份。步驟(I)中中間過(guò)渡層碳化鎢(WC)、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6)按各物質(zhì)重量份各占碳化鎢(WC) 25份、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6) 86份。成型劑和粘結(jié)劑總量共9重量份。所述成型劑由以下重量份的物質(zhì)組成橡膠3份、硬脂酸3份。所述粘結(jié)劑為樹(shù)脂3重量份。將真空爐抽真空使真空度達(dá)到5 Pa，然后充入小于O. 05 Mpa Ar氣焊接制備涂層。采用BNi-2釬焊料作為焊料，滲透釬焊法制備涂層，焊料從金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布的上面滲透進(jìn)入金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布并滲透擴(kuò)散進(jìn)入基體金屬形成冶金結(jié)合界面。釬焊時(shí)加熱第一段在300°C保溫40 min，脫除含耐磨碳化鎢粒子的柔性金屬絲網(wǎng)布中的成型劑和粘結(jié)劑。釬焊時(shí)加熱第二段在1010°C保溫30 min,使焊料熔化后滲透到含耐磨碳化鎢粒子
的柔性金屬絲網(wǎng)布中最終形成涂層。
焊接加熱速度為10°C /min,冷卻速度為5°C /min。本發(fā)明中金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布是將選取的物質(zhì)在球磨機(jī)中混合并充分?jǐn)嚢瑁谳亯涸O(shè)備中輥壓成型，得到金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布。實(shí)施例4
本實(shí)施例所述的滲透釬焊法制備的碳化鎢耐磨蝕復(fù)合涂層的方法包括以下步
驟
(1)、將含有不同含量碳化鎢(WC)、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6)的兩層涂層金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布用環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑黏貼在金屬基體上，黏貼的次序是碳化鎢(WC)含量高的靠近表面，含量低的靠近基體；
(2)、將BNi-2釬焊料制備成焊料金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布黏貼在步驟(I)的涂層金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布上；
(3)、在真空爐中進(jìn)行滲透釬焊，釬焊時(shí)加熱第一階段脫除含耐磨碳化鎢粒子的柔性金屬絲網(wǎng)布中的成型劑和粘結(jié)劑，加熱第二階段使焊料熔化后滲透到含耐磨碳化鎢粒子的柔性金屬絲網(wǎng)布中將碳化鎢連接在一起形成涂層，焊料同時(shí)擴(kuò)散進(jìn)基體金屬中將涂層與基體金屬連接在一起，形成冶金結(jié)合的界面。步驟(I)中表面層碳化鎢(WC)、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6)按各物質(zhì)重量份各占碳化鎢(WC) 62份、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6) 32份。成型劑和粘結(jié)劑總量共6重量份。所述成型劑由以下重量份的物質(zhì)組成橡膠2份、硬脂酸2份。所述粘結(jié)劑為樹(shù)脂2重量份。步驟(I)中中間過(guò)渡層碳化鎢(WC)、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6)按各物質(zhì)重量份各占碳化鎢(WC) 35份、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6) 59份。成型劑和粘結(jié)劑總量共6重量份。所述成型劑由以下重量份的物質(zhì)組成橡膠2份、硬脂酸2份。所述粘結(jié)劑為樹(shù)脂2重量份。將真空爐抽真空使真空度達(dá)到5 Pa，然后充入小于O. 05 Mpa Ar氣焊接制備涂層。采用BNi-2釬焊料作為焊料，滲透釬焊法制備涂層，焊料從金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布的上面滲透進(jìn)入金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布并滲透擴(kuò)散進(jìn)入基體金屬形成冶金結(jié)合界面。釬焊時(shí)加熱第一段在400°C保溫20 min，脫除含耐磨碳化鎢粒子的柔性金屬絲網(wǎng)布中的成型劑和粘結(jié)劑。釬焊時(shí)加熱第二段在1170°C保溫20 min，使焊料熔化后滲透到含耐磨碳化鎢粒子
的柔性金屬絲網(wǎng)布中最終形成涂層。
焊接加熱速度為10°C /min,冷卻速度為5°C /min。本發(fā)明中金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布是將選取的物質(zhì)在球磨機(jī)中混合并充分?jǐn)嚢?，在輥壓設(shè)備中輥壓成型，得到金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布。實(shí)施例5
本實(shí)施例所述的滲透釬焊法制備的碳化鎢耐磨蝕復(fù)合涂層的方法包括以下步
驟
(1)、將含有不同含量碳化鎢(WC)、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6)的兩層涂層金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布用環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑黏貼在金屬基體上，黏貼的次序是碳化鎢(WC)含量高的靠近表 面，含量低的靠近基體；
(2)、將BNi-2釬焊料制備成焊料金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布黏貼在步驟(I)的涂層金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布上；
(3)、在真空爐中進(jìn)行滲透釬焊，釬焊時(shí)加熱第一階段脫除含耐磨碳化鎢粒子的柔性金屬絲網(wǎng)布中的成型劑和粘結(jié)劑，加熱第二階段使焊料熔化后滲透到含耐磨碳化鎢粒子的柔性金屬絲網(wǎng)布中將碳化鎢連接在一起形成涂層，焊料同時(shí)擴(kuò)散進(jìn)基體金屬中將涂層與基體金屬連接在一起，形成冶金結(jié)合的界面。步驟(I)中表面層碳化鎢(WC)、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6)按各物質(zhì)重量份各占碳化鎢(WC) 62份、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6) 35份。成型劑和粘結(jié)劑總量共3重量份。所述成型劑由以下重量份的物質(zhì)組成橡膠2份、硬脂酸O. 5份。所述粘結(jié)劑為樹(shù)脂O. 5重量份。步驟(I)中中間過(guò)渡層碳化鎢(WC)、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6)按各物質(zhì)重量份各占碳化鎢(WC) 31份、鎳鉻合金粉(Ni3tlCr6) 66份。成型劑和粘結(jié)劑總量共3重量份。所述成型劑由以下重量份的物質(zhì)組成橡膠2份、硬脂酸O. 5份。所述粘結(jié)劑為樹(shù)脂O. 5重量份。將真空爐抽真空使真空度達(dá)到5 Pa，然后充入小于O. 05 Mpa Ar氣焊接制備涂層。采用BNi-2釬焊料作為焊料，滲透釬焊法制備涂層，焊料從金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布的上面滲透進(jìn)入金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布并滲透擴(kuò)散進(jìn)入基體金屬形成冶金結(jié)合界面。釬焊時(shí)加熱第一段在350°C保溫20 min，脫除含耐磨碳化鎢粒子的柔性金屬絲網(wǎng)布中的成型劑和粘結(jié)劑。釬焊時(shí)加熱第二段在1100°C保溫20 min，使焊料熔化后滲透到含耐磨碳化鎢粒子
的柔性金屬絲網(wǎng)布中最終形成涂層。焊接加熱速度為10°C /min,冷卻速度為5°C /min。本發(fā)明中金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布是將選取的物質(zhì)在球磨機(jī)中混合并充分?jǐn)嚢?，在輥壓設(shè)備中輥壓成型，得到金屬粉末柔性金屬絲網(wǎng)布。
權(quán)利要求
1.一種高含量碳化鎢梯度耐磨涂層的滲透釬焊制備方法，其特征是 (1)將含有碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co、鎳鉻合金粉Ni-Cr的數(shù)層金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布依次用環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑黏貼在金屬基體上；該金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布可以是兩層以上，不同層中的碳化鎢WC、或者碳化鎢-鈷WC-Co的含量不同，從表面層到靠近鋼基體的柔性金屬絲網(wǎng)布，碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co的含量逐漸降低，形成碳化鎢-鈷含量梯度，以減小焊接應(yīng)力； 所述金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布層的配方為 (A)表面層中碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co、經(jīng)機(jī)械合金化的鎳鉻合金粉Ni-Cr按各物質(zhì)按重量份各占碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co 51-70份、經(jīng)機(jī)械合金化的鎳鉻合金粉Ni-Cr 27-40份；成型劑和粘結(jié)劑總量共3_9份，成型劑由以下重量份的物質(zhì)組成橡膠2-3份、硬脂酸O. 5-3份，粘結(jié)劑為樹(shù)脂O. 5-3份； (B)次表面層中碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co、經(jīng)機(jī)械合金化的鎳鉻合金粉Ni-Cr按各物質(zhì)按重量份各占碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co 25-35份、經(jīng)機(jī)械合金化的鎳鉻合金粉Ni-Cr 56-62份；成型劑和粘結(jié)劑總量共3_9份；成型劑由以下重量份的物質(zhì)組成橡膠2-3份、硬脂酸O. 5-3份；粘結(jié)劑為樹(shù)脂2-5份； (2)采用BNi-2釬焊料或者BNi-7釬焊料作為焊料，滲透釬焊法制備涂層，焊料從金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布的上面因毛細(xì)作用滲透進(jìn)入金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布的孔洞中并滲透擴(kuò)散進(jìn)入基體金屬形成涂層和基體金屬冶金結(jié)合界面； 將真空爐抽真空使真空度達(dá)到小于5 Pa，然后充入小于O. 05 Mpa氬Ar氣焊接制備涂層； 釬焊時(shí)，加熱第一段在300-400°C保溫20 min-40 min，并充入O. 05 MPa的氬氣，脫除含耐磨碳化鎢粒子的金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布中的成型劑和粘結(jié)劑； 釬焊時(shí)，加熱第二段在1010-1170°C保溫10 min-30 min，采用BNi_2釬焊料，或者925 1040°C保溫10 min-30 min，采用BNi_7釬焊料，使焊料熔化后滲透到含耐磨碳化鎢粒子的金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布中最終形成涂層； 焊接加熱速度為10-20 V /min,冷卻速度為5-20 V /min。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高含量碳化鎢梯度耐磨涂層的滲透釬焊制備方法，其特征是 所述鎳鉻合金粉Ni- Cr的成分配方為Ni83Crl7 ;鎳鉻合金粉Ni- Cr、碳化鎢WC或碳化鎢-鈷WC-Co，是經(jīng)機(jī)械合金化工藝制備的納米晶鎳鉻合金粉，具有很好的焊接性能。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高含量碳化鎢梯度耐磨涂層的滲透釬焊制備方法，其特征是 所述耐磨柔性金屬絲網(wǎng)布的成型是采用一種二維網(wǎng)絡(luò)金屬絲網(wǎng)與納米晶Ni-Cr合金粉末混合在輥壓設(shè)備中輥壓軋制成型工藝，減少有機(jī)物粘結(jié)劑、成型劑的含量，減少氣孔，提高涂層耐磨性能。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高含量碳化鎢梯度耐磨涂層的滲透釬焊制備方法，其特征是所述金屬基體是鋼基體。
全文摘要
一種高含量碳化鎢梯度耐磨涂層的滲透釬焊制備方法，是將含有碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co、鎳鉻合金粉Ni-Cr的數(shù)層金屬絲網(wǎng)柔性復(fù)合布依次用環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑黏貼在金屬基體上；在真空爐中進(jìn)行滲透纖焊。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明所研制的WC含量高達(dá)70%的涂層，洛氏硬度達(dá)到HRC64-70，耐磨性顯著提高。
文檔編號(hào)C23C24/08GK102965663SQ20121054170
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者晏建武, 張晨曙 申請(qǐng)人:南昌工程學(xué)院