[发明专利]一种高耐磨金属陶瓷涂层

说明书

技术领域

本发明涉及耐磨钢技术领域，具体涉及一种高耐磨金属陶瓷涂层 及其制备方法。

背景技术

装载机铲刀刃作业时切削砂石等硬物料，发生强烈摩擦和撞击。 因此，要求铲刀刃具有良好的强度、韧性和硬度匹配。

我国开发的NM360耐磨钢系列或卡特皮勒公司认可的IE0921 系列，热处理后表面硬度可达HRC39～47，但应用于铲挖碎石块等 物料作业时，其硬度有待于进一步提高。日本小松公司开发的高硅强 韧性耐磨钢SHSC-3，热处理后表面硬度可达HRC50以上，但由于添 加了大量的硅元素，降低了塑性和韧性，钢板机械加工性能较差。公 开号为CN1669726A的中国发明专利公开了一种高耐磨钢制造方法， 其通过对钢进行离子注渗钨和渗碳淬火处理来提高耐磨性能。离子注 渗碳化钨层厚度1～2mm、表面硬度HRC56～60。然而，离子注渗 钨工艺复杂、成本高、生产效率低。

公开号为CN103205639A的中国发明专利公开了一种装载机铲 刀刃及其制备方法，通过加入多种合金化元素和特殊制备工艺，铲刀 刃钢的硬度可达50HRC以上，但应用于铲挖碎石块等物料作业时， 其硬度有待于进一步提高，同时，钢的摩擦系数较高(采用Si₃N₄球 作为对磨副，其摩擦系数可达0.9)，应用于铲挖碎石块等物料作业时 磨损较快。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题在于 提供一种高耐磨金属陶瓷涂层及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种高耐磨金属陶瓷涂层，以重量百分比计，该金属陶瓷涂层的 材料由如下成分组成：Ni基合金：10～20％，Si-Al-C-N非晶粒子： 80～90％；

所述的高耐磨金属陶瓷涂层按照如下工序制备：

1)以重量百分比计，将：Ni基合金粉末：10～20％，Si-Al-C-N 纳米非晶粒子：80～90％，混合后，放入高能球磨机上球磨2小时， 形成金属陶瓷粉末料浆；

2)将金属陶瓷粉末料浆均匀涂覆于普通钢表面，涂覆厚度为 0.3～2mm；

3)将涂覆金属陶瓷粉末的普通钢置于非氧化性气氛保护的工件 箱中并向激光光源移动，激光光源将金属陶瓷粉末熔覆，在普通钢表 面形成一条高耐磨金属陶瓷涂层带；

4)将普通钢旋转，使激光光源将金属陶瓷粉末熔覆，在已形成 的一条高耐磨金属陶瓷涂层带边再形成一条高耐磨金属陶瓷涂层带；

5)重复步骤4)，直至使普通钢表面涂覆的金属陶瓷粉末全部熔 覆形成高耐磨金属陶瓷涂层带，全部高耐磨金属陶瓷涂层带在普通钢 表面形成一层高耐磨金属陶瓷涂层；

6)重复步骤2)至步骤5)，在普通钢表面高耐磨金属陶瓷涂层 上再形成一层或多层高耐磨金属陶瓷涂层，使普通钢表面高耐磨金属 陶瓷涂层厚度为1～10mm。

所述的高耐磨金属陶瓷涂层材料Ni基合金中的元素重量百分 比：Ni：≥50％，Si≤2％，C≤2％，B：≤0.01％，P：≤0.1％，S：≤0.05％， 余量为除Ni以外常见金属元素的一种或多钟。

所述的高耐磨金属陶瓷涂层材料Ni基合金粉末：尺寸≤40μm。

所述的高耐磨金属陶瓷涂层材料Si-Al-C-N非晶粒子：尺寸 ≤20μm。

本发明通过在普通钢表面制备Ni基合金包覆Si-Al-C-N非晶粒子 的金属陶瓷涂层，提高了普通钢的表面硬度；采用激光熔覆工艺制备 金属陶瓷涂层，热影响区仅在普通钢表面，制备金属陶瓷涂层不降低 普通钢基体的强度和韧性；采用Si-Al-C-N非晶陶瓷粒子，降低了普 通钢金属陶瓷涂层的摩擦系数。

本发明有益效果是：(1)本发明采用激光熔覆制备的Ni基合 金包覆Si-Al-C-N非晶粒子金属陶瓷涂层硬度可达HV2000以上，同 时不降低普通钢的强度和韧性，金属陶瓷涂层摩擦系数低于0.4，使 普通钢具有良好的硬度、强度、韧性和摩擦系数匹配，耐磨性较不制 备金属陶瓷涂层的普通钢提高四倍以上；(2)本发明采用Ni基合金 作为Si-Al-C-N非晶粒子激光熔覆包覆材料，降低了成本；(3)本发 明降低了对特种钢的硬度、强度和韧性要求，可使用一般钢如45号 钢作为特种钢，使特种钢成本降低50％以上。

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细说明。