[发明专利]用于在金属表面上形成耐磨损层的方法

说明书

技术背景

技术领域

本申请总体上涉及用于在金属制品（即，基底）的表面上形成耐磨损层的方法。这些耐磨损层可以针对由磨蚀、撞击、侵蚀、腐蚀和/或热所造成的磨损提供耐受性。

技术背景说明

耐磨损材料可以作为涂层来施加以保护金属基底不由于机械、化学和/或环境条件而退化。例如，对金属基底进行涂覆或表面硬化的方法可以涉及将一种硬质耐磨损材料施加至该金属基底的表面上以减少由磨蚀、撞击、侵蚀、腐蚀和/或热所造成的磨损。可以采用多种常规方法来将耐磨损材料施加至金属基底的表面上。例如在表面硬化中，可以将一个耐磨损层焊接至金属基底的表面上。在另一种方法中，在升高的温度下使用粘稠糊剂（通常处于柔性片材或布的形式）将耐磨损层施加至金属基底的表面上。常规的耐磨损材料可商购自例如肯纳金属公司（Kennametal Inc.）（以商标名CONFORMA CLAD）、Innobraze有限责任公司（以商品名BRAZECOAT）、Gremada工业公司（以商品名LASERCARB）。这些耐磨损材料可以施加至受到磨损的物体上，例如挤出机、容器、齿轮箱、轴承、压缩机、泵、管道、管线、模口、阀、反应器皿、以及采矿和土方工程设备的部件。

用于将耐磨损材料施加至金属基底表面上的常规方法可能受到以下一项或多项限制：常规的耐磨损材料可能难以使用常规的涂覆方法涂覆至某些金属基底的内表面和几何形状复杂的表面上；常规方法可能限制了耐磨损层的厚度和覆盖面积；耐磨损材料的可能组成可能受到限制，因为许多常规的涂覆方法需要材料在涂覆过程中完全融化；并且常规的涂覆方法可能是耗时的且昂贵的。

因此，有利的是提供用于将耐磨损材料涂覆至金属基底的表面上的改进方法。

概述

根据本披露的一个非限制性方面是针对一种用于在金属基底上形成耐磨损层的方法。该方法总体上可以包括：邻近于该金属基底的表面的至少一个区域定位多个硬质颗粒、并且用一种金属粘结剂材料浸润这些硬质颗粒以形成以冶金学方式结合到该金属基底表面上的一个耐磨损层。在该方法的某些非限制性实施例中，浸润温度可以是比该金属粘结剂材料的液相线温度高出50℃至100℃。在该方法的某些非限制性实施例中，浸润时间可以小于一（1）小时。在该方法的某些非限制性实施例中，该耐磨损层可以形成在该金属基底的外表面和/或内表面上。在该方法的某些非限制性实施例中，其中该耐磨损层可以具有从1mm至100mm的厚度。该耐磨损层不是通过焊接或表面硬化而形成的。

根据本披露的另一个非限制性方面是针对包含用一种金属粘结剂材料浸润的硬质颗粒并且以冶金学方式结合到一个金属基底表面的至少一个区域上的一种耐磨损层。在某些非限制性实施例中，该金属基底包括以下各项中的一者：钢、镍、镍合金、钛、钛合金、铝、铝合金、铜、铜合金、钴、和钴合金、以及它们的组合。在某些非限制性实施例中，该金属粘结剂材料包括以下各项中的至少一者：铜、铜合金、铝、铝合金、铁、铁合金、镍、镍合金、钴、钴合金、钛、钛合金、镁、镁合金、青铜、和黄铜。在某些非限制性实施例中，硬质颗粒包括以下各项中的至少一者：碳化物颗粒、氮化物颗粒、硼化物颗粒、硅化物颗粒、氧化物颗粒、以及包含碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和氧化物中至少二者的固溶体的颗粒。在某些非限制性实施例中，这些硬质颗粒具有的固相线温度比该金属粘结剂材料的液相线温度高出了至少50℃。在某些非限制性实施例中，该耐磨损层包括10至90体积百分比的这些硬质颗粒。

根据本披露的另外的非限制性方面是针对一种制品，该制品包含根据本披露的、被布置在该制品的表面的至少一个区域上的一个耐磨损层。在某些非限制性实施例中，该制品可以是以下之一：管道、管子、阀、阀部件、法兰、轴承、钻头尖、钻地钻头尖、模口、容器、在土方工程设备中使用的零件或部件、或用于在石油/天然气勘探中使用的泥浆马达的径向轴承。根据本披露的制品的一个具体的非限制性实施例是用于传导磨蚀性和/或腐蚀性流体的管道，其中根据本披露的耐磨损层被布置在该管道的内表面的、与被传导通过该管道的流体相接触的至少一个区域上。

根据本披露的一个另外的非限制性方面是针对通过在金属表面的至少一个区域上提供一个根据本披露的耐磨损层来改善该金属表面的该区域对磨蚀、冲击、侵蚀、腐蚀和热中的至少一者的耐受性的一种方法。

应理解的是，在本说明书中披露和描述的发明不局限与在概述部分中所描述的这些实施例。

附图的简要说明

在此描述的各个非限制性实施例可以通过考虑以下结合一个或多个附图进行的说明而被更好地理解。