一種基于堆焊和氬弧熔覆制備耐磨涂層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于耐磨涂層及其工藝領(lǐng)域，特別是一種基于堆焊和氬弧熔覆制備耐磨涂層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)過程中對機械產(chǎn)品的性能要求越來越高，產(chǎn)品在高參數(shù)(如高溫、高壓、高速等)和惡劣的工況條件下長期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，必然對其表面的強度、耐磨性、耐蝕性等提出更高的要求。各種機械設(shè)備、儀器儀表、冶金零部件中的金屬零件，以及各種工具模具，在使用過程中往往首先從表面發(fā)生破壞和失效，破壞的原因很大一部分是由于表面磨損而造成的。因此，只要對零部件表面進行強化就能滿足性能的要求。
[0003]表面強化技術(shù)主要有熱噴涂、表面熔覆等工藝方法，表面熔覆技術(shù)使基體表面獲得耐磨性能的同時，覆層材料與基體間可形成牢固的冶金結(jié)合，因此在一些要求表面不僅具有抗磨性能，而且還需要承受強載荷作用的條件下，具有絕對優(yōu)勢。目前，表面熔覆技術(shù)廣泛應(yīng)用于冶金、航空、機械等行業(yè)舊件的修復(fù)和新產(chǎn)品的制造上。表面熔覆常用高密度熱源有激光、等離子弧、聚焦光束等，其特點是能量密度較高，被強化表面質(zhì)量好，但設(shè)備昂貴，操作復(fù)雜。非熔化極氬弧雖然能量密度較低，熔覆效率低，但其設(shè)備較為輕便、價廉、操作方便，易于在施工現(xiàn)場施焊，使得氬弧表面強化技術(shù)易于普及，但其基體稀釋率較大，因此在工業(yè)中應(yīng)用收到了限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的之一在于解決氬弧熔覆基體稀釋率大的問題，進而提供了一種基于堆焊和氬弧熔覆制備耐磨涂層的方法及一種耐磨涂層，利用CO2氣體保護焊焊接方法在Q235鋼表面堆焊耐磨涂層，在利用氬弧熔覆方法再在所述Q235鋼表面氬弧熔覆原位自生(Ti，Nb)C復(fù)合涂層，所述復(fù)合涂層由γ-Ni固溶體、TiC、M23Cjg組成。
[0005]為上述技術(shù)效果，所采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種基于堆焊和氬弧熔覆制備耐磨涂層的方法，包括如下步驟:
[0007]步驟一:制備堆焊層:在鋼表面進行除銹、除油處理；堆焊材料采用E410N1-Mo-l/4藥芯焊絲，采用的焊接方法為CO2氣體保護焊，堆焊以后對其表面進行清理；
[0008]步驟二:配制粉末成分:取C粉、Nb粉、Ti粉和Ni60A，其中各個物質(zhì)的質(zhì)量百分比為85 %的Ni60A，3 %的Ti粉，9 %的Nb粉，3 %的C粉；將C粉、Nb粉和Ti粉進行預(yù)混合，并與所述Ni60A放入球磨機中進行混合，得到混合物粉末；
[0009]步驟三:熔覆試樣:將所述步驟二得到的混合物粉末加入膠水混合成糊狀后，涂覆于所述步驟一的堆焊層表面，干燥，將熔覆前試樣放入干燥箱中進行烘干，然后用氬弧焊機熔覆于堆焊層表面。
[0010]進一步優(yōu)選的，所述步驟一:制備堆焊層:Q235鋼表面進行除銹、除油處理；堆焊材料采用E410N1-Mo-l/4藥芯焊絲，采用的焊接方法為C02氣體保護焊，焊接電流為200A，焊接速度為:300mm/min，氣體流量為:15L/min，堆焊以后對其表面進行清理；
[0011]進一步優(yōu)選的，所述步驟二為:配制粉末成分:所述的C粉、Nb粉、Ti粉和Ni60A稱量總質(zhì)量為5克。
[0012]進一步優(yōu)選的，所述步驟三為:熔覆試樣:將所述步驟二得到的混合物粉末放入玻璃器皿中加入膠水混合成糊狀后，涂覆于所述步驟一的堆焊層表面，涂層厚度控制在
1.4?1.6_，在空氣中自然干燥，熔覆前試樣放入干燥箱中進行烘干，烘干溫度為150°C，烘干時間為I個小時；然后用氬弧焊機熔覆于堆焊層表面。
[0013]進一步優(yōu)選的，所述步驟二中Ti粉和Nb粉的平均粒度為200目，純度大于99% ;C粉的平均粒度為300目，純度大于99% ；Ni60A的平均粒度為200目。
[0014]進一步優(yōu)選的，所述步驟三中熔覆電流為120A，熔覆速度為400mm/min，氬氣流量為 12L/min。
[0015]一種耐磨涂層，熔覆層厚度為900 μ m，涂層的組織由γ-Ni枝晶、M23CjP (Ti，Nb) C顆粒組成，涂層與基體呈冶金結(jié)合，結(jié)合界面無反應(yīng)物和附著相；(Ti，Nb) C顆粒分布均勻，呈粒狀、花瓣狀形態(tài)。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
[0017]克服了氬弧熔覆原位合成陶瓷涂層稀釋率高等不足，所制備的涂層與基體冶金結(jié)合，界面干凈無缺陷，涂層具有優(yōu)異的耐磨性能。
[0018]1、在預(yù)先堆焊耐磨涂層表面氬弧原位自生(Ti，Nb)C顆粒復(fù)合涂層，制備的涂層與基體冶金結(jié)合界面干凈，無反應(yīng)相和附著物，(Ti，Nb)C顆粒細小，均勻分布在基體中，涂層的硬度高達HV0.2-1100以上，其硬化機理為彌散強化、固熔強化、細晶強化；
[0019]2、所制得的涂層具有良好的耐磨性。
【附圖說明】
[0020]圖1所示為本發(fā)明界面金相照片:
[0021](Ι-a)為堆焊層界面金相照片；(1-b)為熔覆層界面金相照片。
[0022]圖2所示為本發(fā)明涂層組織形貌圖照片:
[0023](2-a)為堆焊層組織形貌照片；(2-b)為熔覆層組織形貌照片。
[0024]圖3為本發(fā)明熔覆涂層組織TEM照片。
[0025]圖4為本發(fā)明熔覆層X射線衍射圖。
[0026]圖5為本發(fā)明顯微硬度測試結(jié)果曲線。
[0027]圖6為本發(fā)明熔覆層與堆焊層的相對耐磨性柱狀圖。
[0028]圖7為本發(fā)明磨損表面形貌。
【具體實施方式】
[0029]下文將結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。應(yīng)當注意的是，下述實施例中描述的技術(shù)特征或者技術(shù)特征的組合不應(yīng)當被認為是孤立的，它們可以被相互組合從而達到更好的技術(shù)效果。
[0030]實施例:基于堆焊和氬弧熔覆制備耐磨涂層
[0031](I)制備堆焊層:Q235鋼表面進行除銹、除油處理；堆焊材料采用E410N1-Mo_l/4藥芯焊絲，采用的焊接方法為CO2氣體保護焊，其工藝參數(shù)為:焊接電流為200A ;焊接速度為:300mm/min，氣體流量為:15L/min，堆焊以后對其表面進行清理；
[0032](2)配制粉末成分:稱量質(zhì)量百分比為15% (C粉+Nb粉+Ti粉)和85% Ν?60Α,總質(zhì)量為5克。Ti和Nb粉的平均粒度為200目，純度大于99% ;C粉的平均粒度為300目，純度大于