[发明专利]一种具有激光熔覆表面层的耐火材料制品

说明书

技术领域

一种耐火材料制品，特别是具有熔覆表面层的耐火材料制品。 

背景技术

耐火材料制品表面，尤其是工作面，在其使用过程中是首当其冲的最薄弱部位，在恶劣的使用环境中，化学侵蚀、物理冲刷极易造成表面的迅速破坏，从而大大缩短耐火材料制品的使用寿命。目前提高耐火材料制品使用寿命的传统方法主要是整体提高其材质的纯度、密度和烧成温度。但这样做在工艺、设备以及成本方面存在着许多困难。如果我们能够用各种熔覆（尤其是激光熔覆）的工艺方法在耐火材料制品基材的表面（尤其是工作面）上加工制造出一层改性的熔覆层，将会很容易实现耐火材料制造领域对“高纯、高密和超高温”的工艺技术和理想产品追求，从而极大地提高耐火材料制品的使用性能和使用寿命、提高原材料的利用率并降低生产成本，从而可有效达到节省资源和能源的目的。 

发明内容

为此，本发明提供了一种具有激光熔覆表面层的耐火材料制品。其特征是：在耐火材料制品基材的工作面上复合有一层或数层用激光熔覆工艺加工制造的熔覆层，其熔覆表面层的材质可来自耐火材料制品基材表面自身的熔融，也可来自外加的改性材料熔融，或共同来自于上述二者共融。也就是说根据使用环境要求、工艺制造要求和性价比要求等，耐火材料制品基材熔覆后的工作面层可有三种结构材质，一是基材自身材质，二是基材与外加改性材料共融材质，三是完全外加的改性材料材质。 

激光熔覆工艺具有快速加热、冷凝、热输入量小、热影响区小，覆层稀释率低、覆层厚度可控、覆层与基体呈冶金结合等优点。快速加热、冷凝使熔覆层微观组织重新组合，晶粒在结晶的过程中得到明显的细化且均匀致密，这对提高耐火材料制品的耐磨耐蚀性十分有利；热输入量小、覆层稀释率低保证了基材的原有性质；覆层与基体呈冶金结合，显著提高了耐火材料制品的整体性能；激光可进行选区熔覆，特别适合小区域和难以接近区域（如各种冶金浇铸水口的内部工作面）的表面改性需要。以高性能的表面与基体冶金结合，获得更加优异的整体性能，以较少的能源和材料获得比基体更高的性能，具有卓越的性价比。近零排放、环境污染更小，加工速度快、加工精度高、覆层厚度可控，具有显著的优质高效、节能节材和环保的特点，是国家大力提倡的制造技术之一。 

上述耐火材料制品基材主要包括那些原材料及工艺成本高、使用环境恶劣、使用寿命短的产品如：各种冶金浇铸水口、各种窑炉池壁砖、换热室格子砖、钢包透气砖等。这些耐火材料制品基材可以是新制品，也可以是工作面已被侵蚀的、使用后的旧制品。 

对于各种耐火材料制品的被侵蚀工作面进行熔覆修复可极大地节省能源和资源。 

上述外加的改性材料主要有AL₂O₃、WC、TiC、SiC、ZrO₂等具有优异耐冲刷、耐侵蚀、耐高温、耐氧化特性的材料。 

为提高熔覆层的密度，整个激光熔覆加工过程可在真空状态下进行。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

图1是本发明实施例之一的激光熔覆结构剖面图。 

图2是本发明实施例之二的激光熔覆结构剖面图。 

图3是本发明实施例之三的激光熔覆结构剖面图。 

图4是本发明实施例之四的激光熔覆结构剖面图。 

图中1.耐火材料制品基材，2.基材自身熔覆层，3. 基材与外加改性材料共融表面层，4. 基材与外加改性材料内部共融层，5. 外加改性材料双层熔覆内层，5a. 外加改性材料单层熔覆表面层，6. 外加改性材料双层熔覆表面层。 

具体实施方式

在图一中，用激光扫描热熔的方式，将耐火材料制品基材（1）的工作面熔融，从而制造出基材自身熔覆层（2）作为工作面层，用以提高耐火材料制品的整体抗侵蚀能力，提高使用寿命。 

在图二中，用激光熔覆工艺，在将耐火材料制品基材（1）的工作面熔融时，同时将改性材料与之共熔，从而制造出基材自身熔覆层（2）、基材与外加改性材料的共融表面层（3），用以提高耐火材料制品的整体抗侵蚀能力和制品的使用寿命。 

在图三中，用激光熔覆工艺将足量的外加改性材料熔覆在耐火材料制品基材（1）的工作面上，在其上制造出基材自身熔覆层（2）、基材与外加改性材料内部共融层（4）和外加改性材料单层熔覆表面层（5a），用以提高耐火材料制品的整体抗侵蚀能力和制品的使用寿命。 

在图四中，用激光熔覆工艺将足量的双层外加改性材料熔覆在耐火材料制品基材（1）的工作面上，在其上制造出基材自身熔覆层（2）、基材与外加改性材料内部共融层（4）、外加改性材料双层熔覆内层（5）和外加改性材料双层熔覆表面层（6）用以提高耐火材料制品的整体抗侵蚀能力和制品的使用寿命。