[发明专利]一种等离子喷涂金刚石耐磨层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐磨涂层技术领域，特别是涉及一种制备方法。此外，本发明还涉及一种包括上述制备方法的等离子喷涂金刚石耐磨层。

背景技术

材料磨损是工程施工、煤炭及矿山开采、隧道施工等领域碰到的一个难题。比如，在市政、桥梁、高铁等桩基施工中已经广泛用到旋挖机，旋挖齿在碰到硬岩时磨损很快，此时导致旋挖钻筒也有一定的磨损。在煤炭开采中常用的采煤机截齿的磨损、耐磨板的磨损也是比较常见的问题。在地铁、公路、铁路、市政管网、水电等隧道工程领域已广泛应用到盾构机的滚刀、撕裂刀、先行刀、耐磨板等在碰到硬岩时磨损较快，在坚硬岩石的工况中，钻进时刀具消耗量极大，导致工程成本增加，停机换刀时间增加，工作效率低下。因此研究一种耐磨层来应对这些问题就显得尤为重要。

在现有技术中，等离子喷涂制备耐磨涂层的方法是先将所有喷涂材料混合均匀，再送料到焊枪中，然后进行等离子喷涂。如果把金刚石颗粒作为一种材料做耐磨涂层的话，该方法不能达到预期目的，因为金刚石在温度高于700℃时会发生碳化，变成炭，不再具备其良好的耐磨性能，而等离子喷涂过程中等离子焰的温度很高，其中心温度可达30000°k，喷嘴出口的温度可达15000～20000°k，远高于金刚石的存活温度。

因此，如何制备一种金刚石存活率高的金刚石耐磨层是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备方法，该制备方法能够制备一种金刚石存活率高的金刚石耐磨层；本发明的另一目的是提供一种通过上述制备方法制备的等离子喷涂金刚石耐磨层。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种等离子喷涂金刚石耐磨层的制备方法，包括如下：

筛选粒度为35—100目的金刚石，100—150目的镍基合金粉；

将筛选的金刚石和镍基合金粉同步送料进入等离子焊枪中；

使所述镍基合金粉在等离子弧的高温下从第一喷嘴中以第一设定角度喷射于工件表面形成熔池，使所述金刚石从第二喷嘴中以第二设定角度喷射入所述熔池中并包于熔覆镍基合金粉层中；

移动焊枪，在所述工件表面连续喷射形成金刚石耐磨涂层。

优选地，将所述镍基合金粉从直喷嘴中喷出且所述直喷嘴与所述工件表面垂直，将所述金刚石从倾斜喷嘴中喷出且所述倾斜喷嘴与所述工件表面成30-60°夹角。

优选地，将筛选的金刚石和镍基合金粉分别放进两个送料器，并在保护气体保护下同步送料进入所述等离子焊枪中。

优选地，所述直喷嘴在所述焊枪中间位置，所述倾斜喷嘴在所述焊枪侧面位置，在倾斜喷嘴中通入氩气。

本发明还提供一种等离子喷涂金刚石耐磨层，包括金刚石和镍基合金粉，所述镍基合金粉在等离子弧的高温下熔化形成熔池，所述金刚石在保护气体的压力以及自身的重力下射入所述熔池中并随着熔融金属的凝固被包在熔覆金属层中。

优选地，所述金刚石为带有镀层的金刚石，所述镀层金属包括铜、镍和钛，所述镀层金属中铜和镍的厚度为0.1～0.3μm，钛的厚度为0.2～0.7μm。

优选地，所述镍基合金粉为镍铬硼硅碳化钨合金粉末，其主成分镍占30～55％，碳化钨占15-45％。

优选地，所述镍铬硼硅碳化钨合金粉末为中硬度的镍基合金和碳化钨的合金粉，喷焊层硬度HRC大于50。

本发明所提供的等离子喷涂金刚石耐磨层的制备方法，包括如下：筛选粒度为35—100目的金刚石，100—150目的镍基合金粉，金刚石和镍基合金粉的粒度要适中。用到的金刚石具有比一般钢材，包括硬质合金高的多的硬度以及耐磨性，使用寿命是普通钢材或者模具钢以及硬质合金的成百上千倍。将筛选的粒度适中的金刚石和镍基合金粉同步送料进入等离子焊枪中，可以通过两个料斗分别进入离子焊枪中，不宜混合其它成分，较为纯净；也可以通过一个料斗进入离子焊枪中，结构简单。使镍基合金粉在等离子焊枪的等离子弧的高温下作用下，从第一喷嘴中以第一设定角度熔化喷射于工件表面，形成熔池。使金刚石在自身的重力作用下从第二喷嘴中以第二设定角度喷射入熔池中，随着熔融金属的凝固金刚石被均匀地包在熔覆金属镍基合金粉层层中。移动焊枪，在工件表面连续喷射，在工件表面形成厚度均匀的金刚石耐磨层。