[发明专利]基于304不锈钢基材的高接触疲劳强度涂层材料及涂层

说明书

技术领域

本发明涉及一种高接触疲劳强度涂层材料及涂层，特别是一种基于304不锈钢基材的高接触疲劳强度涂层材料及涂层。

背景技术

304不锈钢是不锈钢中常见的一种材质，密度为7.93g/cm³，业内也叫做18/8不锈钢，耐800度高温，具有加工性能好，韧性高的特点，广泛使用于工业行业。但在一些应用中，如大型齿轮、钢轨等重要零部件因长期承受滚动交变应力，对表面接触疲劳强度要求较高，失效件的修复亦缺乏有效途径，因此需要在其表面增加一层涂层，提高其接触疲劳强度。

传统的涂层材料大致可分为Co基、Ni基、Fe基粉末及其与硬质颗粒、稀土元素相符合的粉末，利用这些粉末制备的涂层可提高基材表面硬度、耐蚀性、滑动摩擦特性或高温力学性能，国内外专家、学者在这些领域也取得了较好的成果。但是，提高基材表面接触疲劳特性的涂层材料却少见报道，且传统的涂层通常是采用真空冶炼法制备，该方法使得制备工艺复杂，成本高昂、产能不足。因此，如何设计出一种涂层材料及涂层的制备方法，使这种材料制备的涂层具有高接触疲劳强度，制备方法更加简单，成本更低，且可进行批量生产就显得尤为重要了。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于304不锈钢基材的高接触疲劳强度涂层材料及涂层。本发明具有较高的接触疲劳强度，且制备工艺简单，造价低廉，可批量化生产。

本发明的技术方案：一种基于304不锈钢基材的高接触疲劳强度涂层材料，按重量百分比计，由Ni粉：3-15％、Cr粉：5-15％、Si粉：4-18％、Mn粉：20-40％、La₂O₃粉：0.1-2％、C粉：0-3％和余量的还原铁粉组成。

前述的基于304不锈钢基材的高接触疲劳强度涂层材料，按重量百分比计，由Ni粉：5-10％、Cr粉：7-14％、Si粉：6-15％、Mn粉：27-35％、La₂O₃粉：0.4-1.2％、C粉：0-2％和余量的还原铁粉组成。

前述的基于304不锈钢基材的高接触疲劳强度涂层材料，按重量百分比计，由Ni粉：8％、Cr粉：10％、Si粉：9％、Mn粉：32％、La₂O₃粉：0.8％、C粉：1％和余量的还原铁粉组成。

前述的基于304不锈钢基材的高接触疲劳强度涂层材料，所述Ni粉、Cr粉、Si粉、Mn粉、La₂O₃粉、C粉和还原铁粉均为分析纯或优级纯。

前述的基于304不锈钢基材的高接触疲劳强度涂层材料，所述涂层材料通过如下方法制备：

①取上述材料；

②将球磨介质与上述材料加入球磨罐，进行球磨，球磨时间4-6h，球磨转速为120-180r/min，得A品；

③将A品在100-150℃下进行真空干燥处理0.8-1.5h，得涂层材料。

前述的基于304不锈钢基材的高接触疲劳强度涂层材料，所述球磨介质为304不锈钢球磨介质或玛瑙球磨介质，所述的球磨罐为304不锈钢球磨罐或玛瑙球磨罐，磨球介质和材料的球料比为10:1。

前述的基于304不锈钢基材的高接触疲劳强度涂层材料，所述真空干燥处理的干燥温度为120℃，处理时间为1h。

使用前述涂层材料制备的涂层，通过如下方法制备：取所述涂层材料；将304不锈钢基材表面打磨平整；利用专用粉末预置工具将涂层材料平铺于304不锈钢基材表面；然后利用激光热处理设备对其进行激光熔覆，得涂层。

前述涂层材料制备的涂层，所述专用粉末预置工具为带有1mm宽的凹槽的刮条，平铺厚度为0.9-1.1mm。

前述涂层材料制备的涂层，所述激光热处理设备为HANS-TEL-10000型CO₂激光热处理成套设备，熔覆激光的光斑直径为3-3.5mm，激光输出功率为2.5-3.5kW，扫描速度为200-800mm/min，多道搭接率为40％-60％。

本发明的有益效果：本发明将Ni粉、Cr粉、Si粉、Mn粉、La₂O₃粉、C粉以及还原铁粉按一定比例混合后进行球磨，球磨后真空干燥处理，得到涂层材料，然后将涂层材料涂覆在304不锈钢基材表面，利用激光熔覆技术进行熔覆，得涂层，提高了304不锈钢基材表面的接触疲劳强度，其制备过程在大气环境下即可完成，制备工艺简单，造价低廉，且适合批量化生产。

为了进一步说明本发明的有益效果，发明人做了如下实验：