專利名稱：一種合金粉末材料的制備及其熔敷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐磨材料的制備及其熔敷方法，特別是一種合金粉末材料的制備及其熔敷方法。
背景技術(shù)：
目前，采煤機(jī)是以旋轉(zhuǎn)工作機(jī)構(gòu)破煤，運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，受力較大，常會(huì)出現(xiàn)滾筒旋葉板和弧形擋煤板耐磨失效，將導(dǎo)致采煤機(jī)停機(jī)檢修，影響煤炭生產(chǎn)。隨著煤炭生產(chǎn)技術(shù)、采掘裝備的現(xiàn)代化，煤炭開采強(qiáng)度不斷增大，對(duì)滾筒旋葉板和弧形擋煤板的耐磨性提出了更高的要求。為解決煤礦機(jī)械的磨損，采用一些耐磨合金粉末，其熔敷后的合金大致分為鉻一錳一鎢合金系、鉻一錳一鉬合金系、鉻一錳一硼合金系、鉻一鎢一硼合金系、鉻一錳一鈦合金系。所述的合金系價(jià)格昂貴，成本高；而工作在煤層中的采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板受到煤的劇烈磨損，使用壽命短，需要更加耐磨的合金系來替代。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種合金粉末材料的制備及其熔敷方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中的合金系價(jià)格昂貴，成本高；而工作在煤層中的采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板受到煤的劇烈磨損，使用壽命短的問題。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的合金粉末塊的制備及熔敷方法，合金粉末塊的制備包括如下步驟
1.材料的選擇選擇釩鐵、鈦鐵、鎢鐵、鉬鐵、硅鐵和中碳硼鐵的鐵合金及金紅石粉和白云石粉為原材料；
2.鐵合金塊的破碎采用顎式破碎機(jī)，將鐵合金破碎到直徑為1 IOmm的顆粒；
3.鐵合金塊的球磨將破碎到直徑為1 IOmm的鐵合金顆粒，通過球磨機(jī)球磨，用200 目的篩子過篩，得到200目以下的鐵合金粉末；
4.粉末的配制以重量百分比配料釩鐵48%、鈦鐵18<%、鎢鐵8%、鉬鐵5(%、硅鐵 4 %、中碳硼鐵3 %、金紅石粉7 %和白云石粉7 %，金紅石粉和白云石粉均為200目，將上述粉未原料混合均勻；
5.壓塊在上述混合均勻的粉末中，加入3%—5%的水玻璃，混合均勻，水玻璃俗稱泡花堿Na20 ·η Si02，模數(shù)要求3. 5—3. 7，可溶固體彡99 ；然后放入事先做好的金屬模具中， 在液壓機(jī)上靜壓3 5秒鐘后，取出；
6.烘干將上述合金粉末塊放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中加熱烘干，加熱溫度為110°C，加熱時(shí)間為4 一 6小時(shí)；
7.合金粉末塊的熔敷方法如下將上述合金粉末塊擺放在采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板表面，采用逆變式直流弧焊機(jī)，合金電流參數(shù)為210安培，用直徑為8mm碳棒做電極，采用手弧焊接；在合金粉末塊的邊上的母材上引弧，先使?jié)L筒旋葉板或弧形擋煤板表面熔化，然后合金粉末塊熔化，逐步向前推進(jìn)，直到合金粉末塊熔化在采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板表面，形成高耐磨合金塊。有益效果由于采用了上述方案，本發(fā)明配制的合金粉末塊熔敷在采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板上后，形成的釩一鈦一鎢釩一鈦一鉬、釩一鈦一硼合金系，由于合金系中存在大量的合金，合金粉末塊熔敷后在空氣下冷卻即可獲得馬氏體基體，由于加入了大量的釩和鈦，而釩和鈦是強(qiáng)碳化物形成元素，易在合金馬氏體基體上形成大量的碳化釩和碳化鈦，碳化釩和碳化鈦具有高硬度和高的耐磨，釩一鈦一硼合金系中有少量碳化硼的形成， 而碳化硼的硬度僅次于金剛石，釩一鈦一鎢和釩一鈦一鉬合金系中、有少量碳化鎢和碳化鉬形成，使合金系硬度和耐磨性提高。由于合金元素釩、鈦、鎢、鉬又是細(xì)化晶粒的元素，使熔敷后形成合金的強(qiáng)度、韌性提高。又由于加入了金紅石粉用作脫氧劑、除氣劑，并可減少熔敷后合金的偏析，改善熔敷后合金質(zhì)量。硅鐵用作脫氧劑，可以擴(kuò)散脫氧。熔敷后合金中存在一定數(shù)量的硅，能顯著提高熔敷后合金的的強(qiáng)度、硬度和彈性，白云石屬三方晶系的碳酸鹽礦物，化學(xué)成分為CaMgC032。用作造渣劑，在熔敷過程中要降低有害元素硫，磷的含量.使所含雜焊渣的形式排除.提高熔敷后合金的強(qiáng)度和韌性。采用碳棒引弧點(diǎn)不在合金粉末塊上，而是在合金粉末塊的邊上(母材上)引弧工藝，先使?jié)L筒旋葉板或弧形擋煤板表面熔化，然后合金粉末塊熔化，減少對(duì)合金粉末中合金的燒損，有利于熔敷后形成高硬度和強(qiáng)度高合金。解決了現(xiàn)有技術(shù)中的合金系價(jià)格昂貴，成本高；而工作在煤層中的采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板受到煤的劇烈磨損，使用壽命短的問題，達(dá)到本發(fā)明的目的。優(yōu)點(diǎn)突破了以往的合金系，采用價(jià)格低廉的鐵碳合金為原料，制出了高釩耐磨的合金系釩一鈦一鎢合金系、釩一鈦一鉬合金系，釩一鈦一硼合金系，該合金系的硬度達(dá)到 HRC64-66，耐磨性是16Mn的12. 8倍，煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板表面，大大提高了滾筒旋葉板或弧形擋煤板的耐磨保護(hù)，從而提高采煤機(jī)滾筒的使用壽命。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板耐磨合金粉末材料的制備及其熔敷方法采用價(jià)格低廉的鐵合金為原材料，通過破碎、球磨、篩分、配比、壓塊、烘干、熔敷，得到高釩耐磨合金。實(shí)施例1
1.材料的選擇。選擇價(jià)格低廉的鐵合金作為原材料，選擇釩鐵、鈦鐵、鎢鐵、鉬鐵、硅鐵和中碳硼鐵的鐵合金及金紅石粉和白云石粉為原材料；而不是選擇價(jià)格昂貴純金屬粉末為原料，其中釩鐵的市場(chǎng)價(jià)格為110元/公斤，而200目的純釩粉末市場(chǎng)價(jià)格為3600元/公斤。鈦鐵的市場(chǎng)價(jià)格為25元/公斤，而200目的純釩粉末市場(chǎng)價(jià)格為3800元/公斤；鐵合金作為原材料制造的合金粉末價(jià)格低廉；
2.鐵合金塊的破碎。采用顎式破碎機(jī)，將鐵合金破碎到直徑為1 IOmm的顆粒。顎式破碎機(jī)的型號(hào)為RK/PEF100X 125型。3.鐵合金塊的球磨。將破碎到直徑為1 IOmm的鐵合金顆粒，通過球磨機(jī)球磨， 用200目的篩子過篩，得到200目以下的鐵合金粉末。球磨機(jī)的型號(hào)為RK/ZQM00160X60型。4.粉末的配制重量百分比釩鐵48%、鈦鐵18%、鎢鐵8%、鉬鐵5%、硅鐵4%、中碳硼鐵3 %、金紅石粉7 %和白云石粉7 %，金紅石粉和白云石粉均為200目，將上述粉未原料混合均勻；(1)釩鐵的牌號(hào)為FeV50-B、(2)鈦鐵的牌號(hào)為i^Ti30_A、(3)鎢鐵、(4)鉬鐵的牌號(hào)為M060-70、(5)硅鐵的牌號(hào)為i^eSi75-A、(6)中碳硼鐵的牌號(hào)為i^eB16Cl. 0 ；
5.壓塊在上述混合均勻的粉末中，加入3%—5%的水玻璃，混合均勻，水玻璃俗稱泡花堿Na20 ·η Si02，模數(shù)要求3. 5—3. 7，可溶固體彡99 ；然后放入事先做好的金屬模具中， 在液壓機(jī)上靜壓3 5秒鐘后，取出；根據(jù)金屬模腔尺寸長(zhǎng)X寬X高，可以壓制不同尺寸的合金粉末塊。選用 80mmX40mmX4mm UOOmmX50mmX6mm、120mmX60mmX8mm不同大小和厚度的合金粉末制成的合金粉末塊材料。6.烘干將上述合金粉末塊放入101A-1型電熱鼓風(fēng)干燥箱中加熱烘干，加熱溫度為110°C，加熱時(shí)間為4 — 6小時(shí)。7、熔敷方法將上述合金粉末塊擺放在采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板表面，采用ZS7-400逆變式直流弧焊機(jī)，合金電流參數(shù)為210安培，用直徑為8mm碳棒做電極，采用手弧焊接。為了減少對(duì)合金粉末中合金的燒損，碳棒引弧點(diǎn)不在長(zhǎng)方形合金粉末塊上，而是在長(zhǎng)方形合金粉末塊的邊上(母材上)引弧，先使?jié)L筒旋葉板或弧形擋煤板表面熔化，然后長(zhǎng)方形合金粉末塊熔化，逐步向前推進(jìn)，直到長(zhǎng)方形合金粉末塊熔化在采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板表面，形成釩一鈦一鎢高釩耐磨合金塊，通過洛氏硬度計(jì)的測(cè)量，上述耐磨合金的硬度達(dá)到HRC65。通過MM—200耐磨試驗(yàn)機(jī)耐磨對(duì)比試驗(yàn)表明耐磨性是16Mn (采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板的材料大多采用16Mn鋼板做材料)的12. 8倍。合金塊通過這種方法間隔地熔敷采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板表面，提高采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板的使用壽命。實(shí)施例2:
1.材料的選擇。選擇價(jià)格低廉的鐵合金作為原材料，而不是選擇價(jià)格昂貴純金屬粉末 (例如釩鐵的市場(chǎng)價(jià)格為Iio元/公斤，而200目的純釩粉末市場(chǎng)價(jià)格為3600元/公斤。鈦鐵的市場(chǎng)價(jià)格為25元/公斤，而200目的純釩粉末市場(chǎng)價(jià)格為3800元/公斤)。鐵合金作為原材料制造的合合金粉末價(jià)格廉。2.鐵合金塊的破碎。采用顎式破碎機(jī)(型號(hào)為RK/PEF100X 125型)，將鐵合金破碎到直徑為1 IOmm的顆粒。3.鐵合金塊的球磨。將破碎到直徑為1 IOmm的鐵合金顆粒，通過球磨機(jī)(RK/ Ζ0ΜΦ160Χ60型)球磨，用200目的篩子過篩，得到200目以下的鐵合金粉末。4.粉末的配制重量百分比(1)48%釩鐵(牌號(hào)i^eV50-B )、(2) 18%鈦鐵(牌號(hào) FeTi30-A)、(3) 8%鉬鐵(牌號(hào) M060-70)、(4) 5%鎢鐵(牌號(hào) Feff70 )、(5) 4%硅鐵(牌號(hào) FeSi75-A)、( 6 ) 3 % 中碳硼鐵(牌號(hào)！^B 16C1. 0 )、( 7 ) 7 % 金紅石粉(200 g 粉末)、(8 ) 7 % 白云石粉(200目粉末)。將(1) (2) (3) (4) (5) (6 (7 (8)均勻混合。5.壓塊在上述均勻混合的粉末中，加入3%—5%的水玻璃(俗稱泡花堿Na20 ·η Si02，模數(shù)要求3. 5-3. 7，可溶固體彡99，)混合均勻。放入事先做好的金屬模具中，在液壓機(jī)上靜壓3 5秒鐘后，取出。根據(jù)金屬模腔尺寸長(zhǎng)X寬X高，可以壓制不同尺寸的合金粉末塊。例如 80mmX 40mmX 4mm UOOmmX 50mmX 6mm、120mmX 60mmX 8mm 等不同大小和厚度的合金粉末制成的材料(合金粉末塊)。6.烘干將上述合金粉末塊放入101A-1型電熱鼓風(fēng)干燥箱中加熱烘干，加熱溫度為110°C，加熱時(shí)間為4 — 6小時(shí)。7.熔敷方法將上述合金粉末塊擺放在采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板表面，采用ZS7-400逆變式直流弧焊機(jī)，合金電流參數(shù)為210安培，用直徑為8mm碳棒做電極，采用手弧焊接。為了減少對(duì)合金粉末中合金的燒損，碳棒引弧點(diǎn)不在長(zhǎng)方形合金粉末塊上，而是在長(zhǎng)方形合金粉末塊的邊上(母材上)引弧，先使?jié)L筒旋葉板或弧形擋煤板表面熔化，然后長(zhǎng)方形合金粉末塊熔化，逐步向前推進(jìn)，直到長(zhǎng)方形合金粉末塊熔化在采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板表面，形成釩一鈦一銷耐磨合金塊，通過洛氏硬度計(jì)的測(cè)量，上述耐磨合金的硬度達(dá)到HRC64。通過MM—200耐磨試驗(yàn)機(jī)耐磨對(duì)比試驗(yàn)表明耐磨性是16Mn (采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板的材料大多采用16Mn鋼板做材料)的12. 4倍。合金塊通過這種方法間隔地熔敷采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板表面，提高采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板的使用壽命。實(shí)施例3:
1.材料的選擇選擇價(jià)格低廉的鐵合金作為原材料，而不是選擇價(jià)格昂貴純金屬粉末 (例如釩鐵的市場(chǎng)價(jià)格為Iio元/公斤，而200目的純釩粉末市場(chǎng)價(jià)格為3600元/公斤。鈦鐵的市場(chǎng)價(jià)格為25元/公斤，而200目的純釩粉末市場(chǎng)價(jià)格為3800元/公斤)。鐵合金作為原材料制造的合合金粉末價(jià)格廉。2.鐵合金塊的破碎采用顎式破碎機(jī)(型號(hào)為RK/PEF100X 125型)，將鐵合金破碎到直徑為1 IOmm的顆粒。3.鐵合金塊的球磨將破碎到直徑為1 IOmm的鐵合金顆粒，通過球磨機(jī)(RK/ Ζ0ΜΦ160Χ60型)球磨，用200目的篩子過篩，得到200目以下的鐵合金粉末。4.粉末的配制重量百分比(1)50%釩鐵(牌號(hào)i^eV50-B )、(2) 23%鈦鐵(牌號(hào) FeTi30-A)、(3) 5%中碳硼鐵(牌號(hào) FeB16Cl. 0 )、(4) 3%鉬鐵(牌號(hào) M060-70)、(5) 3%鎢鐵(牌號(hào)Feff70 )、(6) 2%硅鐵(牌號(hào)FeSi75_A)、(7) 7%金紅石粉(200目粉末)、(8) 7%白云石粉(200目粉末)。將(1) (2) (3) (4) (5) (6 (7 (8)均勻混合。5.壓塊在上述均勻混合的粉末中，加入3%—5%的水玻璃(俗稱泡花堿Na20 ·η Si02，模數(shù)要求3. 5-3. 7，可溶固體彡99，)混合均勻。放入事先做好的金屬模具中，在液壓機(jī)上靜壓3 5秒鐘后，取出。根據(jù)金屬模腔尺寸長(zhǎng)X寬X高，可以壓制不同尺寸的合金粉末塊。例如 80mmX 40mmX 4mm UOOmmX 50mmX 6mm、120mmX 60mmX 8mm 等不同大小和厚度的合金粉末制成的材料(合金粉末塊)。6.烘干將上述合金粉末塊放入101A-1型電熱鼓風(fēng)干燥箱中加熱烘干，加熱溫度為110°C，加熱時(shí)間為4 — 6小時(shí)。7.熔敷方法將上述合金粉末塊擺放在采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板表面，采用ZS7-400逆變式直流弧焊機(jī)，合金電流參數(shù)為210安培，用直徑為8mm碳棒做電極，采用手弧焊接。為了減少對(duì)合金粉末中合金的燒損，碳棒引弧點(diǎn)不在長(zhǎng)方形合金粉末塊上，而是在長(zhǎng)方形合金粉末塊的邊上(母材上)引弧，先使?jié)L筒旋葉板或弧形擋煤板表面熔化，然后長(zhǎng)方形合金粉末塊熔化，逐步向前推進(jìn)，直到長(zhǎng)方形合金粉末塊熔化在采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板表面，形成釩一鈦一硼耐磨合金塊，通過洛氏硬度計(jì)的測(cè)量，上述耐磨合金的硬度達(dá)到HRC66。通過MM—200耐磨試驗(yàn)機(jī)耐磨對(duì)比試驗(yàn)表明耐磨性是16Mn (采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板的材料大多采用16Mn鋼板做材料)的13. 2倍。合金塊通過這種方法間隔地熔敷采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板表面，提高采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板的使用壽命。
權(quán)利要求
1. 一種合金粉末材料的制備及其熔敷方法，其特征在于合金粉末塊的制備包括如下步驟(1).材料的選擇選擇釩鐵、鈦鐵、鎢鐵、鉬鐵、硅鐵和中碳硼鐵的鐵合金及金紅石粉和白云石粉為原材料；(2).鐵合金塊的破碎采用顎式破碎機(jī)，將鐵合金破碎到直徑為1 IOmm的顆粒；鐵合金塊的球磨將破碎到直徑為1 IOmm的鐵合金顆粒，通過球磨機(jī)球磨，用200目的篩子過篩，得到200目以下的鐵合金粉末；粉末的配制以重量百分比配料釩鐵48%、鈦鐵18%、鎢鐵8(%、鉬鐵5(%、硅鐵4(%、 中碳硼鐵3 %、金紅石粉7 %和白云石粉7 %，金紅石粉和白云石粉均為200目，將上述粉未原料混合均勻；壓塊在上述混合均勻的粉末中，加入3 %—5 %的水玻璃，混合均勻，水玻璃俗稱泡花堿Na20 ·η Si02，模數(shù)要求3. 5—3. 7，可溶固體彡99 ；然后放入事先做好的金屬模具中，在液壓機(jī)上靜壓3 5秒鐘后，取出；烘干將上述合金粉末塊放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中加熱烘干，加熱溫度為110°C，加熱時(shí)間為4 一 6小時(shí)；(7).合金粉末塊的熔敷方法是將上述合金粉末塊擺放在采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板表面，采用逆變式直流弧焊機(jī)，合金電流參數(shù)為210安培，用直徑為8mm碳棒做電極， 采用手弧焊接；在合金粉末塊的邊上的母材上引弧，先使?jié)L筒旋葉板或弧形擋煤板表面熔化，然后合金粉末塊熔化，逐步向前推進(jìn)，直到合金粉末塊熔化在采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板表面，形成高耐磨合金塊。
全文摘要
一種合金粉末材料的制備及其熔敷方法，屬于耐磨材料的制備及其熔敷方法。1.選擇鐵合金及金紅石粉和白云石粉為原材料；2.將鐵合金破碎到直徑為1～10mm的顆粒；3.通過球磨機(jī)球磨，得到200目以下的鐵合金粉末；4.以重量百分比配料，將粉未原料混合均勻；5.在混合均勻的粉末中，加入3％—5％的水玻璃，混合均勻，在液壓機(jī)上靜壓3～5秒鐘后，取出；6.加熱溫度為110℃，加熱時(shí)間為4－6小時(shí)烘干；熔敷方法將上述合金粉末塊擺放在采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板表面，采用逆變式直流弧焊機(jī)手弧焊接；使合金粉末塊熔化在采煤機(jī)滾筒旋葉板或弧形擋煤板表面，形成高耐磨合金塊。優(yōu)點(diǎn)該合金系的硬度達(dá)到HRC64-66，耐磨性是16Mn的12.8倍，提高采煤機(jī)滾筒的使用壽命。
文檔編號(hào)C23C24/10GK102560475SQ201110434758
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者應(yīng)鵬展, 張彥弘, 李清艷, 楊峰, 王強(qiáng), 王樹忠, 謝建軍, 郝建國(guó) 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué), 山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司