[发明专利]一种复合硬面材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及硬面材料技术领域，尤其涉及一种复合硬面材料及其制备方法。

背景技术

硬面技术是一种金属表面强化技术，包括：热喷涂、喷焊、堆焊等。硬面技术的实质在于利用复合材料制备金属机械零部件，使金属机械零部件具有较好的耐磨性能、耐腐蚀性能、耐高温性能。通过硬面技术制备的产品种类繁多，可广泛应用于钢铁、航空航天、汽车、通用机械、能源、石化、纺织、造纸等行业。

现有硬面技术中，硬面材料可以为铁基、镍基或碳化钨材料，这种硬面材料能满足一般机械零部件表面耐磨耐蚀及抗冲击性能的要求。但是，对于一些极端恶劣的工况条件或是一些需要超高耐磨耐腐等性能的零部件而言，如TC轴承、钻探工具、稳定器等，这些零件往往在高冲蚀、强酸、强碱等液体介质中工作，极易受到侵蚀与磨损，上述硬面材料无法满足其使用要求。

复合硬面材料具有较高的耐磨耐腐蚀性能，能够满足更高条件的使用要求，制备复合硬面材料的方法有烧结和喷焊两种方式。然而，烧结方式制备得到的复合硬面材料的基体由于烧结温度较高而使其硬度降低，容易使产品在使用过程中发生变形，影响各零部件之间的配合使用；喷焊方式制备得到的复合硬面材料，由于是半冶金结合，导致硬面层和基体的结合不够牢固，产品使用过程中容易出现硬面层的脱落，而且喷焊制备的材料中存在2％～5％的微孔，这会大大降低硬面层的耐磨损性能。因此，目前急需一种耐磨损性能好的复合硬面材料。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合硬面材料及其制备方法，本发明提供的方法制备得到的复合硬面材料具有较好的耐磨损性能。

本发明提供了一种复合硬面材料的制备方法，包括：

将多个硬质合金片分散固定在金属基体表面；

采用焊料将所述硬质合金片和金属基体进行堆焊，得到复合硬面材料；

所述焊料包括镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉。

优选的，将多个硬质合金片点焊分散固定在金属基体的表面。

优选的，将多个硬质合金片点焊分散固定在金属基体表面的方法包括以下步骤：

(1)、在金属基体表面放置金属丝网；

(2)、在所述金属丝网表面排布多个焊料片；

(3)、在每个所述焊料片表面放置硬质合金片；

(4)、将所述硬质合金片和金属基体进行点焊，使多个硬质合金片分散固定在金属基体表面，所述点焊的电流为700A～1000A。

优选的，在所述金属丝网表面排布多个焊料片的方法为：

在金属丝网表面放置模具，所述模具上具有多个与金属丝网表面连通的孔洞；

在每个孔洞中放置焊料片，使多个焊料片排布在金属丝网表面。

优选的，所述镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉的质量比为(30～55)：(45～70)：(0.2～0.5)。

优选的，所述堆焊的方法为等离子堆焊。

优选的，所述堆焊过程中的焊接电流为75A～85A，焊接电压为26V～30V。

优选的，所述堆焊过程中的离子气流量为1.3L/min～1.5L/min，送粉速率为40g/min～50g/min。

优选的，将硬质合金片和金属基体进行堆焊后，还包括：

将得到的堆焊产品进行磨削加工，得到复合硬面材料，所述磨削加工的方法为采用树脂结合剂金刚石砂轮进行磨削加工。

本发明提供的复合硬面材料的制备方法，在金属基体表面分散排布多个硬质合金片，能够使得到的复合硬面材料具有较好的耐磨损性能；而且本发明在制备复合硬面材料过程中采用的焊料包括镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉，镍基合金粉能够增加流动性以及防腐蚀性能，碳化钨颗粒能够提高硬度，氮化硼粉能够有效减小摩擦系数，这种焊料的流动性好、硬度高，可焊性好，采用这种焊料制备复合硬面材料能够进一步提高本发明制备得到的复合硬面材料的耐磨损性能。

本发明提供了一种上述技术方案所述的方法制备得到的复合硬面材料，包括：

金属基体；

通过焊料堆焊在金属基体表面的多个分散排布的硬质合金片，所述焊料包括镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉。

本发明提供的复合硬面材料为上述技术方案所述的方法制备得到的复合硬面材料，这种复合硬面材料表面分散排布有多个硬质合金片，而且焊料中含有镍基合金粉、碳化钨颗粒和氮化硼粉，硬质合金片和焊料形成的硬面层使其具有较好的耐磨损性能。

附图说明