一種涂層耐磨球的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種涂層耐磨球，包括基質(zhì)和鍍層，基質(zhì)的組分按重量百分比包括：碳：1.3-1.6％，鉻：19-23％，稀土元素：1.2-2.3％，鈣：0.5-1.2％，錳：0.9-1.1％，硼：0.2-0.5％，硅：0.9-1.3％，鈦：1.1-1.4％，硫：0.01-0.04％，磷：0.02-0.03％，余量為鐵；利用陰極電弧蒸鍍將鈦鋁靶和氮氣進行沉積在基質(zhì)表面形成TiAlN涂層，涂層厚度為2-6μm，涂層中鈦、鋁、氮的摩爾比為11-12：8-10：18-19。本發(fā)明耐熱耐腐蝕，可在多種環(huán)境下使用，耐磨性能好，硬度可達70HRC以上，沖擊韌性可達7J/cm2，滿足實際使用過程中對耐磨球的要求。
【專利說明】一種涂層耐磨球

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及耐磨球【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種涂層耐磨球。

【背景技術(shù)】
[0002]球磨機是工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的高細磨機械之一。球磨機鋼球是球磨機設(shè)備研磨物料介質(zhì)，通過球磨機鋼球之間、鋼球與物料之間的碰撞摩擦產(chǎn)生磨削作用，從而將物料的粒徑進一步減小。現(xiàn)有技術(shù)中，球磨機的磨介鋼球主要是鉻系合金、錳系合金等球磨鑄鋼件或球磨鑄鐵件，如高鉻鋼球、低鉻鋼球、多元合金鋼球和釩鈦鉻合金鋼球等，其工作對象多為水泥、煤炭、礦石、煤渣等。磨煤機鋼球在使用時球的硬度和耐磨性是影響磨煤機整形效果的主要因素之一。為了提高破碎效率和鋼球的耐用度，需要鋼球表面有足夠的硬度和耐磨度。同時，在研磨過程中，鋼球與磨料、鋼球與襯板以及鋼球與鋼球之間發(fā)生的沖撞不可避免，因此，還要求鋼球有一定的韌性，避免破球，這就對鋼球的成分提出高等級的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基本【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種涂層耐磨球，耐熱耐腐蝕，可在多種環(huán)境下使用，耐磨性能好，硬度可達70HRC以上，沖擊韌性可達7J/cm2，滿足實際使用過程中對耐磨球的要求。
[0004]本發(fā)明提出的一種涂層耐磨球，由如下步驟制備得到:
[0005]S1、熔煉:將廢鋼、鉻鐵合金、稀土合金、水泥、生鐵、錳錠和硼砂依次放入感應(yīng)爐中，向感應(yīng)爐中通入氬氣20-30min，氬氣流速l_2L/s，關(guān)閉爐門后將感應(yīng)爐溫度升至2500-2700°C，待上述原料全部熔化后，打開爐門加入鈦錠、粒徑為55-60 μ m的碳粉和粒徑為30-50 μ m的硅粉，再次關(guān)閉爐門將感應(yīng)爐溫度升至2700-3000°C保溫3_4h，保溫過程中抽真空維持負壓為0.3-0.4kPa，再次打開爐門撈出浮在液體表面的爐渣后，感應(yīng)爐中剩余液體為基質(zhì)合金液；
[0006]S2、檢測:檢測基質(zhì)合金液的組分含量，各元素按重量百分比包括:碳:1.3-1.6 %，鉻:19-23 %,稀土元素:1.2-2.3 %，鈣:0.5-1.2 %，錳:0.9-1.1 %，硼:
0.2-0.5%，硅:0.9-1.3%，鈦:L 1-1.4%，硫:0.01-0.04%，磷:0.02-0.03%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；
[0007]S3、澆注:將基質(zhì)合金液出爐向模具中進行澆注，基質(zhì)合金液出爐溫度為2600-27000C，澆注溫度為2400-2500°C，冷卻至400_500°C得到球型合金基質(zhì)A ；
[0008]S4、熱處理:將球型合金基質(zhì)A放入電爐內(nèi)，向電爐內(nèi)通入氬氣20_30min，氬氣流速l-2L/s，將電爐溫度以10-15°C /min的升溫速度升至1100_1300°C，保溫3_5h后，將保溫后的球型合金基質(zhì)A取出置于溫度為160-200°C的硝酸鹽溶液中，待硝酸鹽溶液的溫度升至260-320°C進行保溫，保溫時間為Xmin，然后取出空氣冷卻至室溫得到球型合金基質(zhì)B，X=2.4R+(3?6)，其中R為球型合金基質(zhì)A的半徑，R的單位為mm，所述硝酸鹽溶液為按摩爾份數(shù)將1-3份硝酸鎂、2-6份硝酸鉀和3-7份硝酸鈉加入8-15份水中充分攪拌所得；
[0009]S5、預(yù)處理:將球型合金基質(zhì)B在室溫下浸入水中5-10min，取出干燥后浸入丙酮中并用超聲清洗機進行清洗，清洗時間為15-20min，清洗溫度為55-65°C，再次取出干燥后在室溫下浸入乙醚中10-15min，然后取出置于真空室中進行干燥得到球型合金基質(zhì)C ;
[0010]S6、鍍涂層:將球型合金基質(zhì)C置于陰極電弧設(shè)備中，抽真空維持負壓為5-8kPa，用Ar+粒子轟擊球型合金基質(zhì)C表面進行濺射清洗后，采用鈦鋁合金靶和氮氣進行沉積后冷卻得到涂層耐磨球，其中球型合金基質(zhì)C負偏壓為-120?-160V，沉積溫度為390-410°C，涂層耐磨球的涂層厚度為2-6 μ m，涂層中鈦、鋁、氮的摩爾比為11-12:8_10:18-19。
[0011]具體實施例中，基質(zhì)合金液的組分含量按重量百分比包括:碳:1.3 %>1.4%>1.5 %、1.6 %，鉻:19 %、20 %、21 %、22 %、23 %，稀土元素:1.2 %、1.3 %、1.4 %、1.5 %、1.6%U.7%U.8%U.9%,2.0%,2.1 %,2.2%,2.3%, 1?:0.5%,0.6%,0.7%,0.8%,
0.9%、1.0%、1.1%、1.2%，錳:0.90%、0.95%、1.0%、1.05%、1.10%，硼:0.2%、0.3%、
0.4 %、0.5 %，硅:0.9 %、1.0 %、1.I %、1.2 %、1.3 %，鈦:1.I %、1.2 %、1.3 %、1.4 %，硫:0.01 %、0.02 %、0.03 %、0.04 %，磷:0.020 %,0.022 %,0.024 %,0.026 %,0.028
0.030%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0012]優(yōu)選的，SI中，將廢鋼、鉻鐵合金、稀土合金、水泥、生鐵、錳錠和硼砂依次放入感應(yīng)爐中，向感應(yīng)爐中通入氬氣23-27min，氬氣流速1.2-1.8L/s，關(guān)閉爐門后將感應(yīng)爐溫度升至2600-2650°C，待上述原料全部熔化后，打開爐門加入鈦錠、粒徑為55-60 μ m的碳粉和粒徑為30-50 μ m的硅粉，再次關(guān)閉爐門將感應(yīng)爐溫度升至2800-2900°C保溫3.2-3.6h，保溫過程中抽真空維持負壓為0.34-0.37kPa，再次打開爐門撈出浮在液體表面的爐渣后，感應(yīng)爐中剩余液體為基質(zhì)合金液。
[0013]優(yōu)選的，S2中，檢測基質(zhì)合金液的組分含量，各元素按重量百分比包括:碳:
1.4-1.5 %,鉻:20-22 %，稀土元素:1.7-2.1 %，鈣:0.6-1.1 %，錳:0.95-1.00 %，硼:
0.3-0.4%，硅:1.0-1.2%，鈦:1.2-1.3%，硫:0.02-0.03%，磷:0.022-0.026%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0014]優(yōu)選的，陰極電弧設(shè)備包括真空系統(tǒng)、陰極電弧蒸發(fā)源、偏壓系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、節(jié)流閥系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)、工件轉(zhuǎn)架系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。
[0015]在由鐵礦石生產(chǎn)各種鐵或鐵合金時，由于鐵礦中往往伴生有磷、硫等金屬或非金屬礦，導(dǎo)致最終的鐵或鐵合金中含有磷、硫等元素以及難以避免的雜質(zhì)。
[0016]本發(fā)明采用廢鋼、鉻鐵合金、稀土合金、水泥、生鐵、錳錠、硼砂配合作為球型合金基質(zhì)的主料，完成本發(fā)明對于球型基質(zhì)密度高和沖擊韌性高的要求，提高耐磨球在使用中磨削效率，加強耐磨球的耐用性；在熔煉前通入的氬氣、鈦錠、粒徑為55-60 μ m的碳粉及粒徑為30-50 μ m的硅粉相互配合，可減少熔煉中與氧氣接觸，減少球型合金基質(zhì)中氧化物的含量，進一步提高耐磨球的的使用壽命；在熱處理中采用硝酸鹽溶液進行等溫淬火，先將溫度升高使球型合金基質(zhì)中的奧氏體均勻分布，利用硝酸鹽溶液的高比熱容進行快速降溫，使奧氏體轉(zhuǎn)化成貝氏體，大幅度提高球型合金基質(zhì)的韌性，經(jīng)多次試驗證明硝酸鎂、硝酸鉀、硝酸鈉和水的摩爾比為1-3:2-6:3-7:8-15時在260_320°C比熱容最大，可以大量吸收球型合金基質(zhì)的熱能，達到快速降溫的效果，而又通過多次試驗對比得出降溫時間與球型合金基質(zhì)的半徑存在線性函數(shù)關(guān)系，依據(jù)此線性函數(shù)得出的降溫時間，可使球型合金基質(zhì)的韌性達到最高；采用陰極電弧蒸鍍的方法在球型合金基質(zhì)表面鍍TiAlN涂層，TiAlN涂層厚度為2-6ym，TiAlN涂層中鈦、鋁、氮的摩爾比為11-12:8_10:18-19，利用氮化物提高耐磨球耐磨性能，滿足實際使用過程中對耐磨球的要求，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)耐磨球硬度可達70HRC以上，適用于大部分材料的研磨，而TiAlN涂層中鈦、鋁按上述摩爾比配合，在涂層表面形成致密的保護膜，顯著提高耐熱、耐腐蝕和耐氧化的性能，使本發(fā)明更適用于濕法研磨，還提高本發(fā)明的使用壽命，間接降低了使用成本。

【具體實施方式】
[0017]下面，通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。
[0018]實施例1
[0019]本發(fā)明提出的一種涂層耐磨球，由如下步驟制備得到:
[0020]S1、熔煉:將廢鋼、鉻鐵合金、稀土合金、水泥、生鐵、錳錠和硼砂依次放入感應(yīng)爐中，向感應(yīng)爐中通入氬氣30min，氬氣流速lL/s，關(guān)閉爐門后將感應(yīng)爐溫度升至2500°C，待上述原料全部熔化后，打開爐門加入鈦錠、粒徑為60 μ m的碳粉和粒徑為30 μ m的硅粉，再次關(guān)閉爐門將感應(yīng)爐溫度升至3000°C保溫3h，保溫過程中抽真空維持負壓為0.4kPa，再次打開爐門撈出浮在液體表面的爐渣后，感應(yīng)爐中剩余液體為基質(zhì)合金液；
[0021]S2、檢測:檢測基質(zhì)合金液的組分含量，各元素按重量百分比包括--碳:1.3%，鉻:23 %，稀土兀素:1.2 *%，韓:1.2 %,猛:0.9 *%，砸:0.5 %, --±:0.9 %，欽:1.4 %,硫:0.01 %,磷:0.03%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；
[0022]S3、澆注:將基質(zhì)合金液出爐向模具中進行澆注，基質(zhì)合金液出爐溫度為2600°C，澆注溫度為2500°C，冷卻至400°C得到球型合金基質(zhì)A ；
[0023]S4、熱處理:將球型合金基質(zhì)A放入電爐內(nèi)，向電爐內(nèi)通入氬氣30min，氬氣流速lL/s，將電爐溫度以10°C /min的升溫速度升至1300°C，保溫3h后，將保溫后的球型合金基質(zhì)A取出置于溫度為200°C的硝酸鹽溶液中，待硝酸鹽溶液的溫度升至260°C進行保溫，保溫時間為30min，然后取出空氣冷卻至室溫得到球型合金基質(zhì)B，所述硝酸鹽溶液為按摩爾份數(shù)將3份硝酸鎂、2份硝酸鉀和7份硝酸鈉加入8份水中充分攪拌所得；
[0024]S5、預(yù)處理:將球型合金基質(zhì)B在室溫下浸入水中l(wèi)Omin，取出干燥后浸入丙酮中并用超聲清洗機進行清洗，清洗時間為15min，清洗溫度為65°C，再次取出干燥后在室溫下浸入乙醚中l(wèi)Omin，然后取出置于真空室中進行干燥得到球型合金基質(zhì)C ;
[0025]S6、鍍涂層:將球型合金基質(zhì)C置于陰極電弧設(shè)備中，抽真空維持負壓為5kPa,用Ar+粒子轟擊球型合金基質(zhì)C表面進行濺射清洗后，采用鈦鋁合金靶和氮氣進行沉積后冷卻得到涂層耐磨球，其中球型合金基質(zhì)C負偏壓為-160V，沉積溫度為390°C，涂層耐磨球的涂層厚度為6 μ m,涂層中欽、招、氣的摩爾比為11: 10:18。
[0026]實施例2
[0027]本發(fā)明提出的一種涂層耐磨球，由如下步驟制備得到:
[0028]S1、熔煉:將廢鋼、鉻鐵合金、稀土合金、水泥、生鐵、錳錠和硼砂依次放入感應(yīng)爐中，向感應(yīng)爐中通入氬氣20min，氬氣流速2L/s，關(guān)閉爐門后將感應(yīng)爐溫度升至2700°C，待上述原料全部熔化后，打開爐門加入鈦錠、粒徑為55 μ m的碳粉和粒徑為50 μ m的硅粉，再次關(guān)閉爐門將感應(yīng)爐溫度升至2700°C保溫4h，保溫過程中抽真空維持負壓為0.3kPa，再次打開爐門撈出浮在液體表面的爐渣后，感應(yīng)爐中剩余液體為基質(zhì)合金液；
[0029]S2、檢測:檢測基質(zhì)合金液的組分含量，各元素按重量百分比包括:碳:1.6%，鉻:19 %，稀土兀素:2.3 *%，.丐:0.5 %，猛:1.1 *%，砸:0.2 %, --±:1.3 %,欽:1.1 %,硫:0.04%，磷:0.02%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；
[0030]S3、澆注:將基質(zhì)合金液出爐向模具中進行澆注，基質(zhì)合金液出爐溫度為2700°C，澆注溫度為2400°C，冷卻至500°C得到球型合金基質(zhì)A ；
[0031]S4、熱處理:將球型合金基質(zhì)A放入電爐內(nèi)，向電爐內(nèi)通入氬氣20min，氬氣流速2L/s，將電爐溫度以15°C /min的升溫速度升至1100°C，保溫5h后，將保溫后的球型合金基質(zhì)A取出置于溫度為160°C的硝酸鹽溶液中，待硝酸鹽溶液的溫度升至320°C進行保溫，保溫時間為60min，然后取出空氣冷卻至室溫得到球型合金基質(zhì)B，所述硝酸鹽溶液為按摩爾份數(shù)將I份硝酸鎂、6份硝酸鉀和3份硝酸鈉加入15份水中充分攪拌所得；
[0032]S5、預(yù)處理:將球型合金基質(zhì)B在室溫下浸入水中5min，取出干燥后浸入丙酮中并用超聲清洗機進行清洗，清洗時間為20min，清洗溫度為55°C，再次取出干燥后在室溫下浸入乙醚中15min，然后取出置于真空室中進行干燥得到球型合金基質(zhì)C ；
[0033]S6、鍍涂層:將球型合金基質(zhì)C置于陰極電弧設(shè)備中，抽真空維持負壓為8kPa,用Ar+粒子轟擊球型合金基質(zhì)C表面進行濺射清洗后，采用鈦鋁合金靶和氮氣進行沉積后冷卻得到涂層耐磨球，其中球型合金基質(zhì)C負偏壓為-120V，沉積溫度為410°C，涂層耐磨球的涂層厚度為2 μ m,涂層中欽、招、氣的摩爾比為12:8:19。
[0034]實施例3
[0035]本發(fā)明提出的一種涂層耐磨球，由如下步驟制備得到:
[0036]S1、熔煉:將廢鋼、鉻鐵合金、稀土合金、水泥、生鐵、錳錠和硼砂依次放入感應(yīng)爐中，向感應(yīng)爐中通入氬氣23min，氬氣流速1.2L/s，關(guān)閉爐門后將感應(yīng)爐溫度升至2650°C，待上述原料全部熔化后，打開爐門加入鈦錠、粒徑為55 μ m的碳粉和粒徑為50 μ m的硅粉，再次關(guān)閉爐門將感應(yīng)爐溫度升至2800°C保溫3.6h，保溫過程中抽真空維持負壓為
0.34kPa，再次打開爐門撈出浮在液體表面的爐渣后，感應(yīng)爐中剩余液體為基質(zhì)合金液；
[0037]S2、檢測:檢測基質(zhì)合金液的組分含量，各元素按重量百分比包括:碳:1.5%，絡(luò):20 *%，稀土兀素:2.1 % j:0.6%,猛:1.00 *%，砸:0.3 *%，娃:1.2 *%，欽:1.2 *%，硫:
0.03%，磷:0.022%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；
[0038]S3、澆注:將基質(zhì)合金液出爐向模具中進行澆注，基質(zhì)合金液出爐溫度為2680°C，澆注溫度為2450°C，冷卻至420°C得到球型合金基質(zhì)A ；
[0039]S4、熱處理:將球型合金基質(zhì)A放入電爐內(nèi)，向電爐內(nèi)通入氬氣22min，氬氣流速
1.2L/s，將電爐溫度以13°C /min的升溫速度升至1180°C，保溫4.6h后，將保溫后的球型合金基質(zhì)A取出置于溫度為170°C的硝酸鹽溶液中，待硝酸鹽溶液的溫度升至300°C進行保溫，保溫時間為42min，然后取出空氣冷卻至室溫得到球型合金基質(zhì)B，所述硝酸鹽溶液為按摩爾份數(shù)將2份硝酸鎂、4份硝酸鉀和4份硝酸鈉加入12份水中充分攪拌所得；
[0040]S5、預(yù)處理:將球型合金基質(zhì)B在室溫下浸入水中8min，取出干燥后浸入丙酮中并用超聲清洗機進行清洗，清洗時間為16min，清洗溫度為63°C，再次取出干燥后在室溫下浸入乙醚中l(wèi)lmin，然后取出置于真空室中進行干燥得到球型合金基質(zhì)C ；
[0041]S6、鍍涂層:將球型合金基質(zhì)C置于陰極電弧設(shè)備中，抽真空維持負壓為6kPa，用Ar+粒子轟擊球型合金基質(zhì)C表面進行濺射清洗后，采用鈦鋁合金靶和氮氣進行沉積后冷卻得到涂層耐磨球，其中球型合金基質(zhì)C負偏壓為-150V，沉積溫度為398°C，涂層耐磨球的涂層厚度為5 μ m，涂層中鈦、鋁、氮的摩爾比為56:49:92。
[0042]實施例4
[0043]本發(fā)明提出的一種涂層耐磨球，由如下步驟制備得到:
[0044]S1、熔煉:將廢鋼、鉻鐵合金、稀土合金、水泥、生鐵、錳錠和硼砂依次放入感應(yīng)爐中，向感應(yīng)爐中通入氬氣27min，氬氣流速1.8L/s，關(guān)閉爐門后將感應(yīng)爐溫度升至2600°C，待上述原料全部熔化后，打開爐門加入鈦錠、粒徑為60 μ m的碳粉和粒徑為30 μ m的硅粉，再次關(guān)閉爐門將感應(yīng)爐溫度升至2900°C保溫3.2h，保溫過程中抽真空維持負壓為
0.37kPa，再次打開爐門撈出浮在液體表面的爐渣后，感應(yīng)爐中剩余液體為基質(zhì)合金液；
[0045]S2、檢測:檢測基質(zhì)合金液的組分含量，各元素按重量百分比包括:碳:1.4%，絡(luò):22 *%，稀土兀素:1.7 *%，韓:1.1 %,猛:0.95 %，砸:0.4 %, --±: 1.0 %,欽:1.3 %,硫:
0.02%，磷:0.026%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；
[0046]S3、澆注:將基質(zhì)合金液出爐向模具中進行澆注，基質(zhì)合金液出爐溫度為2630°C，澆注溫度為2420°C，冷卻至460°C得到球型合金基質(zhì)A ；
[0047]S4、熱處理:將球型合金基質(zhì)A放入電爐內(nèi)，向電爐內(nèi)通入氬氣27min，氬氣流速
1.8L/s，將電爐溫度以11°C /min的升溫速度升至1250°C，保溫3.7h后，將保溫后的球型合金基質(zhì)A取出置于溫度為185°C的硝酸鹽溶液中，待硝酸鹽溶液的溫度升至280°C進行保溫，保溫時間為54min，然后取出空氣冷卻至室溫得到球型合金基質(zhì)B，所述硝酸鹽溶液為按摩爾份數(shù)將2份硝酸鎂、5份硝酸鉀和6份硝酸鈉加入14份水中充分攪拌所得；
[0048]S5、預(yù)處理:將球型合金基質(zhì)B在室溫下浸入水中6min，取出干燥后浸入丙酮中并用超聲清洗機進行清洗，清洗時間為17min，清洗溫度為58°C，再次取出干燥后在室溫下浸入乙醚中13min，然后取出置于真空室中進行干燥得到球型合金基質(zhì)C ；
[0049]S6、鍍涂層:將球型合金基質(zhì)C置于陰極電弧設(shè)備中，抽真空維持負壓為7kPa，用Ar+粒子轟擊球型合金基質(zhì)C表面進行濺射清洗后，采用鈦鋁合金靶和氮氣進行沉積后冷卻得到涂層耐磨球，其中球型合金基質(zhì)C負偏壓為-140V，沉積溫度為402°C，涂層耐磨球的涂層厚度為4 μ m,涂層中欽、招、氣的摩爾比為58 -Al:94。
[0050]實施例1-4中鍍涂層所使用的陰極電弧設(shè)備包括真空系統(tǒng)、陰極電弧蒸發(fā)源、偏壓系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、節(jié)流閥系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)、工件轉(zhuǎn)架系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。
[0051]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種涂層耐磨球，其特征在于，由如下步驟得到: 51、熔煉:將廢鋼、鉻鐵合金、稀土合金、水泥、生鐵、錳錠和硼砂依次放入感應(yīng)爐中，向感應(yīng)爐中通入氬氣20-30min，氬氣流速l_2L/s，關(guān)閉爐門后將感應(yīng)爐溫度升至2500-2700°C，待上述原料全部熔化后，打開爐門加入鈦錠、粒徑為55-60 μ m的碳粉和粒徑為30-50 μ m的硅粉，再次關(guān)閉爐門將感應(yīng)爐溫度升至2700-3000°C保溫3_4h，保溫過程中抽真空維持負壓為0.3-0.4kPa，再次打開爐門撈出浮在液體表面的爐渣后，感應(yīng)爐中剩余液體為基質(zhì)合金液； 52、檢測:檢測基質(zhì)合金液的組分含量，各元素按重量百分比包括:碳:1.3-1.6%，鉻:19-23 %，稀土 元素:1.2-2.3 %，鈣:0.5-1.2 %，錳:0.9-1.1 %，硼:0.2-0.5 %，硅:0.9-1.3%, It:1.1-1.4%，硫:0.01-0.04%，磷:0.02-0.03 %，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)； 53、澆注:將基質(zhì)合金液出爐向模具中進行澆注，基質(zhì)合金液出爐溫度為2600-2700°C，澆注溫度為2400-2500°C，冷卻至400-500°C得到球型合金基質(zhì)A ； 54、熱處理:將球型合金基質(zhì)A放入電爐內(nèi)，向電爐內(nèi)通入氬氣20-30min，氬氣流速l-2L/s，將電爐溫度以10-15°C /min的升溫速度升至1100-1300°C，保溫3_5h后，將保溫后的球型合金基質(zhì)A取出置于溫度為160-200°C的硝酸鹽溶液中，待硝酸鹽溶液的溫度升至260-320°C進行保溫，保溫時間為Xmin，然后取出空氣冷卻至室溫得到球型合金基質(zhì)B，X =2.4R+(3?6),其中R為球型合金基質(zhì)A的半徑，R的單位為mm，所述硝酸鹽溶液為按摩爾份數(shù)將1-3份硝酸鎂、2-6份硝酸鉀和3-7份硝酸鈉加入8-15份水中充分攪拌所得； 55、預(yù)處理:將球型合金基質(zhì)B在室溫下浸入水中5-10min，取出干燥后浸入丙酮中并用超聲清洗機進行清洗，清洗時間為15-20min，清洗溫度為55_65°C，再次取出干燥后在室溫下浸入乙醚中10-15min，然后取出置于真空室中進行干燥得到球型合金基質(zhì)C ； 56、鍍涂層:將球型合金基質(zhì)C置于陰極電弧設(shè)備中，抽真空維持負壓為5-8kPa，用Ar+粒子轟擊球型合金基質(zhì)C表面進行濺射清洗后，采用鈦鋁合金靶和氮氣進行沉積后冷卻得到涂層耐磨球，其中球型合金基質(zhì)C負偏壓為-120?-160V，沉積溫度為390-410°C，涂層耐磨球的涂層厚度為2-6 μ m，涂層中鈦、鋁、氮的摩爾比為11-12:8-10:18_19。
2.如權(quán)利要求1所述涂層耐磨球，其特征在于，SI中，將廢鋼、鉻鐵合金、稀土合金、水泥、生鐵、錳錠和硼砂依次放入感應(yīng)爐中，向感應(yīng)爐中通入氬氣23-27min，氬氣流速1.2-1.8L/s，關(guān)閉爐門后將感應(yīng)爐溫度升至2600-2650°C，待上述原料全部熔化后，打開爐門加入鈦錠、粒徑為55-60 μ m的碳粉和粒徑為30-50 μ m的硅粉，再次關(guān)閉爐門將感應(yīng)爐溫度升至2800-2900°C保溫3.2-3.6h，保溫過程中抽真空維持負壓為0.34-0.37kPa，再次打開爐門撈出浮在液體表面的爐渣后，感應(yīng)爐中剩余液體為基質(zhì)合金液。
3.如權(quán)利要求1所述涂層耐磨球，其特征在于，S2中，檢測基質(zhì)合金液的組分含量，各元素按重量百分比包括:碳:1.4-1.5 鉻:20-22 %,稀土元素:1.7-2.1 %,鈣:0.6-1.1 %，錳:0.95-1.00 %,硼:0.3-0.4 %，硅:1.0-1.2 %，鈦:1.2-1.3 %，硫:0.02-0.03%，磷:0.022-0.026%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1所述涂層耐磨球，其特征在于，陰極電弧設(shè)備包括真空系統(tǒng)、陰極電弧蒸發(fā)源、偏壓系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、節(jié)流閥系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)、工件轉(zhuǎn)架系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。
【文檔編號】C22C38/32GK104278202SQ201410225916
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年5月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月24日
【發(fā)明者】熊夏鳴 申請人:寧國市南方耐磨材料有限公司