權(quán)利要求

1.一種硬度可調(diào)控、結(jié)合強(qiáng)度高的耐磨涂層，其特征在于，所述耐磨涂層通過(guò)將金屬布Ⅰ和金屬布Ⅱ疊加輥壓成一塊梯度金屬布后，置于45鋼管表面并采用真空釬焊工藝獲得;其中，金屬布Ⅰ和金屬布Ⅱ均通過(guò)混粉、球磨、輥壓工藝制備，原料包括WC粉末、NiCrBSi粉末以及有機(jī)添加劑;其中，通過(guò)調(diào)節(jié)金屬布中WC粉與NiCrBSi粉末的比例，調(diào)控耐磨涂層的硬度，提高耐磨涂層與基材的結(jié)合強(qiáng)度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬度可調(diào)控、結(jié)合強(qiáng)度高的耐磨涂層，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述金屬布Ⅰ中，WC粉：NiCrBSi粉末=10%：90%~50%：50%;所述金屬布Ⅱ中，WC粉：NiCrBSi粉末=90%：10%~50%：50%;金屬布Ⅰ和金屬布Ⅱ中WC粉和NiCrBSi粉末組成的混合粉末與有機(jī)添加劑的質(zhì)量比均為30:1。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硬度可調(diào)控、結(jié)合強(qiáng)度高的耐磨涂層，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述金屬布Ⅰ中，WC粉：NiCrBSi粉末=10%：90%;所述金屬布Ⅱ中，WC粉：NiCrBSi粉末=90%：10%。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬度可調(diào)控、結(jié)合強(qiáng)度高的耐磨涂層，其特征在于，所述有機(jī)添加劑由2.4wt.%分散劑、9.6wt.%粘結(jié)劑、4wt.%增塑劑和84wt.%溶劑組成;所述分散劑為Hypermer KD-1;所述粘結(jié)劑為PVB;所述增塑劑為PEG和丙三醇;所述溶劑為無(wú)水乙醇和丁酮。

5.權(quán)利要求1~4任一所述硬度可調(diào)控、結(jié)合強(qiáng)度高的耐磨涂層中梯度金屬布的制備方法，其特征在于，步驟如下：

(1)按質(zhì)量百分比稱(chēng)取WC粉與NiCrBSi合金粉，混合后，得到混合粉末;

(2)步驟(1)得到的混合粉末與有機(jī)添加劑按照質(zhì)量比為30:1加入球磨機(jī)中，經(jīng)過(guò)球磨后，得到均勻混合體;

(3)將步驟(2)得到的均勻混合體放入模具，脫模后得到厚度在4~6mm的矩形塊;將矩形塊進(jìn)行輥壓，初步調(diào)整輥輪之間的距離4~5mm，軋制溫度為30~40℃，軋制速率0.2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)此步驟4~5次，得到厚度在4~5mm的矩形塊;

(4)再將輥輪之間的距離調(diào)節(jié)為1.2mm，軋制速率2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)輥壓，重復(fù)此步驟4~5次，得到1.2mm厚度的金屬布Ⅰ;將輥輪之間的距離調(diào)節(jié)為0.8mm，軋制速率2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)輥壓，重復(fù)此步驟4~5次，得到0.8mm厚度的金屬布Ⅱ;

(5)將步驟(4)得到的金屬布Ⅰ和金屬布Ⅱ疊加，將輥輪間距調(diào)節(jié)到1.5mm，輥壓形成一塊梯度金屬布。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述梯度金屬布的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，球磨的球料配比為5:1、轉(zhuǎn)速為230rmp，時(shí)間為1h;球磨的方式為正轉(zhuǎn)-逆轉(zhuǎn)交替運(yùn)行。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述梯度金屬布的制備方法，其特征在于，所述步驟(5)中，金屬布進(jìn)行疊加輥壓的方式為金屬布Ⅱ作為遠(yuǎn)離基材的一層、在上，金屬布Ⅰ作為靠近基材的一層、在下。

8.權(quán)利要求1~4任一所述硬度可調(diào)控、結(jié)合強(qiáng)度高的耐磨涂層中梯度金屬布在金屬表面加工中的應(yīng)用，方法為：通過(guò)真空釬焊的方法，在金屬基材表面制備出耐磨涂層。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，步驟如下：

(1)在DN50×10×50的45鋼管表面均勻涂抹有機(jī)硅環(huán)氧樹(shù)脂AB膠;將梯度金屬布剪切成50×160×1.5m的尺寸，將裁剪后的梯度金屬布包覆于45鋼管表面，再將耐高溫陶瓷纖維墊覆蓋金屬布表面，用鋼絲網(wǎng)進(jìn)行包扎和緊固;

(2)將裝備好的試樣整體立放于真空釬焊爐中，以10℃/min的升溫速率升至350℃，保溫30min后，繼續(xù)升溫至1050℃，保溫20min，再以5℃/min的速率冷卻至700℃，并隨爐冷卻至室溫，取出試樣，即完成對(duì)45鋼管的表面加工。

說(shuō)明書(shū)

技術(shù)領(lǐng)域

[0001]本發(fā)明屬于表面工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硬度可調(diào)控、結(jié)合強(qiáng)度高的耐磨涂層及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

[0002]WC的潤(rùn)濕性好、熔點(diǎn)高、硬度大，常用作金屬涂層中的增強(qiáng)相。WC增強(qiáng)的NiCrBSi合金涂層兼具兩者的優(yōu)異性能，在保證涂層與母材結(jié)合強(qiáng)度同時(shí)，具備高硬度和高耐磨性。工業(yè)生產(chǎn)中將WC增強(qiáng)相引入金屬涂層中的常用工藝有熱噴涂與堆焊，但由于工件工作環(huán)境和表面性能要求的提高，這些耐磨處理方法已經(jīng)逐漸不能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的需要。如：熱噴涂涂層與基體間的連接強(qiáng)度不高，涂層厚度無(wú)法保證，粉末利用率低;堆焊過(guò)程受熱不均勻，溫度梯度大，WC易燒損，制備高質(zhì)量百分比含量的WC涂層有裂紋。因而現(xiàn)有WC涂層制備方法還有待完善的地方。

[0003]真空釬焊是一種無(wú)污染，無(wú)光、無(wú)熱、無(wú)煙霧的先進(jìn)焊接方法，在保證WC顆粒利用率的同時(shí)，通過(guò)電子系統(tǒng)精確的控制基體相與金屬基體之間形成冶金結(jié)合?；w相包裹增強(qiáng)相，從而制備出硬度高且耐磨的耐磨涂層。

[0004]基于此，如何利用真空釬焊工藝加工處理WC涂層材料，制備出一種硬度大、結(jié)合強(qiáng)度高的涂層復(fù)合材料成為當(dāng)下需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

[0005]本發(fā)明的第一目的在于，提供一種硬度可調(diào)控、結(jié)合強(qiáng)度高的耐磨涂層，該涂層成型效果好，涂層表面平整。

[0006]本發(fā)明的第二目的在于，提出一種耐磨涂層的制備方法，該方法可通過(guò)改變WC和NiCrBSi的質(zhì)量比，獲得WC百分比含量高的耐磨涂層。

[0007]本發(fā)明的第三目的在于，提出一種硬度可調(diào)控、結(jié)合強(qiáng)度高的耐磨涂層的應(yīng)用，通過(guò)上述方法制備得到的梯度金屬布，包覆金屬基體表面，通過(guò)真空釬焊獲得的耐磨涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度高。

[0008]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

[0009]一種硬度可調(diào)控、結(jié)合強(qiáng)度高的耐磨涂層，所述耐磨涂層通過(guò)將金屬布Ⅰ和金屬布Ⅱ疊加輥壓成一塊梯度金屬布后，置于45鋼管表面并采用真空釬焊工藝獲得;其中，金屬布Ⅰ和金屬布Ⅱ均由WC粉末、NiCrBSi粉末和有機(jī)添加劑通過(guò)混粉、球磨、輥壓工藝制備而成;其中，通過(guò)調(diào)節(jié)金屬布中WC粉與NiCrBSi粉末的比例，調(diào)控耐磨涂層的硬度，提高耐磨涂層與基材的結(jié)合強(qiáng)度。

[0010]進(jìn)一步地，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述金屬布Ⅰ中，WC粉：NiCrBSi粉末=10%：90%~50%：50%;所述金屬布Ⅱ中，WC粉：NiCrBSi粉末=90%：10%~50%：50%;金屬布Ⅰ和金屬布Ⅱ中WC粉和NiCrBSi粉末組成的混合粉末與有機(jī)添加劑的質(zhì)量比均為30:1。

[0011]進(jìn)一步地，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述金屬布Ⅰ中，WC粉：NiCrBSi粉末=10%：90%;所述金屬布Ⅱ中，WC粉：NiCrBSi粉末=90%：10%。

[0012]進(jìn)一步地，所述有機(jī)添加劑由2.4wt.%分散劑、9.6wt.%粘結(jié)劑、4wt.%增塑劑和84wt.%溶劑組成;所述分散劑為Hypermer KD-1;所述粘結(jié)劑為PVB;所述增塑劑選自PEG和丙三醇;所述溶劑選自無(wú)水乙醇和丁酮。

[0013]進(jìn)一步地，上述任一所述梯度金屬布制備方法，步驟如下：

[0014](1)按質(zhì)量百分比稱(chēng)取WC粉與NiCrBSi合金粉，混合后，得到混合粉末;

[0015](2)將步驟(1)得到的混合粉末與有機(jī)添加劑按照質(zhì)量比為30:1加入球磨機(jī)中，經(jīng)過(guò)球磨后，得到均勻混合體;

[0016](3)將步驟(2)得到的均勻混合體放入模具，脫模后得到厚度在4~6mm的矩形塊;將矩形塊進(jìn)行輥壓，初步調(diào)整輥輪之間的距離4~5mm，軋制溫度為30~40℃，軋制速率0.2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)此步驟4~5次，得到厚度在4~5mm的矩形塊;

[0017](4)再將輥輪之間的距離調(diào)節(jié)為1.2mm，軋制速率2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)輥壓，重復(fù)此步驟4~5次，得到1.2mm厚度的金屬布Ⅰ;將輥輪之間的距離調(diào)節(jié)為0.8mm，軋制速率2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)輥壓，重復(fù)此步驟4~5次，得到0.8mm厚度的金屬布Ⅱ;

[0018](5)將步驟(4)得到的金屬布Ⅰ與金屬布Ⅱ進(jìn)行疊加，將輥輪間距調(diào)節(jié)到1.5mm，輥壓形成一塊梯度金屬布。

[0019]進(jìn)一步地，所述步驟(2)中，球磨的球料配比為5:1、轉(zhuǎn)速為230rmp，時(shí)間為1h;球磨的方式為正轉(zhuǎn)-逆轉(zhuǎn)交替運(yùn)行。

[0020]進(jìn)一步地，所述步驟(5)中，金屬布進(jìn)行疊加輥壓的方式為金屬布Ⅱ作為遠(yuǎn)離基材的一層、在上，金屬布Ⅰ作為靠近基材的一層、在下。

[0021]進(jìn)一步地，梯度金屬布在金屬表面加工中的應(yīng)用，方法為：梯度金屬布包覆金屬基體表面，通過(guò)真空釬焊方法制備耐磨涂層，步驟如下：

[0022](1)在DN50×10×50的45鋼管表面均勻涂抹有機(jī)硅環(huán)氧樹(shù)脂AB膠;將耐磨涂層剪切成160×50×1.5mm的金屬布，將裁剪后的梯度金屬布包覆于45鋼管表面，再將耐高溫陶瓷纖維墊覆蓋金屬布表面，用鋼絲網(wǎng)進(jìn)行包扎和緊固;

[0023](2)將裝備好的試樣整體立放于真空釬焊爐中，以10℃/min的升溫速率升至350℃，保溫30min后，繼續(xù)升溫至1050℃，保溫20min，再以5℃/min的速率冷卻至700℃，并隨爐冷卻至室溫，取出試樣，即完成對(duì)45鋼管的表面加工。

[0024]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下：

[0025]1)本發(fā)明制備獲得的梯度金屬布成分均勻且致密，通過(guò)調(diào)整輥壓機(jī)滾輪之間的距離，來(lái)控制梯度金屬布的最終厚度。

[0026]2)本發(fā)明制備的梯度金屬布具有一定韌性，裁剪后可以在平面、垂直面、曲面、曲折面等形狀的工件表面制造涂層。

[0027]3)本發(fā)明制備的梯度金屬布可以通過(guò)改變WC和NiCrBSi的質(zhì)量比，來(lái)改變所獲得涂層的硬度和耐磨性。

[0028]4)梯度金屬布通過(guò)真空釬焊后，獲得的涂層成型效果好，涂層表面平整;靠近基體側(cè)NiCrBSi含量高，涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度高;靠近表層側(cè)，WC含量高，獲得表面WC含量大于90%的無(wú)裂紋高耐磨涂層。表面高硬度，高耐磨。

[0029]5)真空釬焊精確控制焊接溫度、真空度，爐內(nèi)溫度均勻性好。真空釬焊過(guò)程中無(wú)光、無(wú)熱、無(wú)煙霧，無(wú)污染。

附圖說(shuō)明

[0030]圖1為金屬粉末含量相同，添加不同含量有機(jī)添加劑的金屬布，通過(guò)真空釬焊所得涂層的實(shí)物圖，其中，從左到右分別對(duì)應(yīng)對(duì)比例1、對(duì)比例2、對(duì)比例3、實(shí)施例6、對(duì)比例4和對(duì)比例5;

[0031]圖2為實(shí)施例6中涂層微觀組織圖;

[0032]圖3為實(shí)施例7中涂層微觀組織圖;

[0033]圖4為實(shí)施例8中涂層微觀組織圖;

[0034]圖5為實(shí)施例9中涂層微觀組織圖;

[0035]圖6為實(shí)施例10中涂層微觀組織圖。

具體實(shí)施方式

[0036]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。

[0037]以下各實(shí)施例所用原料若無(wú)特殊說(shuō)明，均為市售可獲得產(chǎn)品。

[0038]本發(fā)明以下各實(shí)施例中所用的有機(jī)添加劑的配方如下表所示：

[0039]

[0040]注：無(wú)水乙醇與丁酮互溶，無(wú)水乙醇是一種含有氫鍵的極性分子，丁酮?jiǎng)t是一種含有羰基(C=O)并具有極性特性的分子。它們都具有極性分子結(jié)構(gòu)，因此能通過(guò)分子間的相互作用(如氫鍵和偶極-偶極作用)形成溶解，乙醇和丁酮都屬于較為極性的有機(jī)溶劑，相互之間的溶解度較高。尤其是乙醇，其極性較強(qiáng)，能與丁酮分子中極性的部分形成相互作用。

[0041]聚乙烯醇縮丁醛(PVB)溶于無(wú)水乙醇，Hypermer KD-1溶于丁酮溶劑，先將無(wú)水乙醇、丁酮和分散劑(HYKD-1)混合均勻，再加入粘結(jié)劑(PVB)和增塑劑(PEG和丙三醇)進(jìn)行混合，制備出有機(jī)添加劑。

[0042]本發(fā)明所采用的WC粉顆粒的晶粒度由80~100目、180~200目和250~300目三種規(guī)格組成，其比例為1：2：2。

[0043]本發(fā)明所采用的NiCrBSi粉末的晶粒度為200目。

[0044]本發(fā)明所采用的軋制工藝在室溫條件下進(jìn)行;所采用的真空釬焊設(shè)備為VB-8812MD真空釬焊爐。

[0045]硬度的測(cè)試方法：線切割出10mm×10mm×10mm的涂層試樣，上下兩面打磨平行，測(cè)試的平面水磨后拋光。采用HRS-150型洛氏硬度計(jì)測(cè)量耐磨涂層表面硬度，壓頭為金剛石，載荷為150Kg，保載時(shí)間為10s。按照標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試點(diǎn)距試樣邊緣的距離不小于2mm，點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離設(shè)為2mm。每個(gè)數(shù)據(jù)測(cè)量6次取平均值。

[0046]結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)試方法：使用CMT5205電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)和自制的剪切夾具，將涂層從基體上剝離開(kāi)來(lái)，每種涂層試樣取3個(gè)剪切試樣，試樣的尺寸5mm×5mm×10mm，壓頭加載的位移速率為0.3mm/min，測(cè)量結(jié)果的平均值作為涂層界面的結(jié)合強(qiáng)度。

[0047]實(shí)施例1

[0048]一種梯度金屬布，包括金屬布Ⅰ與金屬布Ⅱ;其中，金屬布Ⅰ包括混合粉末(按質(zhì)量百分比計(jì)，WC粉10%、NiCrBSi粉末90%)與有機(jī)添加劑;金屬布Ⅱ包括混合粉末(按質(zhì)量百分比計(jì)，WC粉90%、NiCrBSi粉末10%)與有機(jī)添加劑。在金屬布Ⅰ與金屬布Ⅱ中，混合粉末與有機(jī)添加劑質(zhì)量比均為30:1。

[0049]上述金屬涂層的制備方法，包括以下步驟：

[0050](1)按質(zhì)量百分比稱(chēng)取WC粉與NiCrBSi合金粉，將其混合后，得到混合粉末;

[0051](2)將步驟(1)得到的混合粉末與有機(jī)添加劑按照質(zhì)量比為30:1加入球磨機(jī)中，球料配比為5:1、轉(zhuǎn)速為230rmp條件下，正轉(zhuǎn)-逆轉(zhuǎn)交替運(yùn)行1h，得到均勻混合體;

[0052](3)將步驟(2)得到的均勻混合體放在矩形?？蛑袎簩?shí)，脫模后得到厚度在4~6mm的矩形塊;將矩形塊放在自動(dòng)輥壓設(shè)備上進(jìn)行輥壓，首先初步調(diào)整輥輪之間的距離4~5mm，軋制溫度為30~40℃，軋制速率0.2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)輥壓，重復(fù)此步驟4~5次，得到厚度在4~5mm的矩形塊;

[0053](4)再將輥輪之間的距離調(diào)節(jié)為1.2mm，軋制速率2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)輥壓，重復(fù)此步驟4~5次，得到1.2mm厚度的金屬布Ⅰ;將輥輪之間的距離調(diào)節(jié)為0.8mm，軋制速率2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)輥壓，重復(fù)此步驟4~5次，得到0.8mm厚度的金屬布Ⅱ。

[0054](5)將步驟(4)得到的金屬布Ⅰ與金屬布Ⅱ進(jìn)行疊加，將輥輪間距調(diào)節(jié)到1.5mm，輥壓形成一塊梯度金屬布。

[0055]實(shí)施例2

[0056]一種梯度金屬布，包括金屬布Ⅰ與金屬布Ⅱ;其中，金屬布Ⅰ包括混合粉末(按質(zhì)量百分比計(jì)，WC粉20%、NiCrBSi粉末80%)與有機(jī)添加劑;金屬布Ⅱ包括混合粉末(按質(zhì)量百分比計(jì)，WC粉80%、NiCrBSi粉末20%)與有機(jī)添加劑。在金屬布Ⅰ與金屬布Ⅱ中，混合粉末與有機(jī)添加劑質(zhì)量比均為30:1。

[0057]上述金屬涂層的制備方法，包括以下步驟：

[0058](1)按質(zhì)量百分比稱(chēng)取WC粉與NiCrBSi合金粉，將其混合后，得到混合粉末;

[0059](2)將步驟(1)得到的混合粉末與有機(jī)添加劑按照質(zhì)量比為30:1加入球磨機(jī)中，球料配比為5:1、轉(zhuǎn)速為230rmp條件下，正轉(zhuǎn)-逆轉(zhuǎn)交替運(yùn)行1h，得到均勻混合體;

[0060](3)將步驟(2)得到的均勻混合體放在矩形?？蛑袎簩?shí)，脫模后得到厚度在4~6mm的矩形塊;將矩形塊放在自動(dòng)輥壓設(shè)備上進(jìn)行輥壓，首先初步調(diào)整輥輪之間的距離4~5mm，軋制溫度為30~40℃，軋制速率0.2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)輥壓，重復(fù)此步驟4~5次，得到厚度在4~5mm的矩形塊;

[0061](4)再將輥輪之間的距離調(diào)節(jié)為1.2mm，軋制速率2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)輥壓，重復(fù)此步驟4~5次，得到1.2mm厚度的金屬布Ⅰ;將輥輪之間的距離調(diào)節(jié)為0.8mm，軋制速率2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)輥壓，重復(fù)此步驟4~5次，得到0.8mm厚度的金屬布Ⅱ。

[0062](5)將步驟(4)得到的金屬布Ⅰ與金屬布Ⅱ進(jìn)行疊加，將輥輪間距調(diào)節(jié)到1.5mm，輥壓形成一塊梯度金屬布。

[0063]實(shí)施例3

[0064]一種梯度金屬布，包括金屬布Ⅰ與金屬布Ⅱ;其中，金屬布Ⅰ包括混合粉末(按質(zhì)量百分比計(jì)，WC粉30%、NiCrBSi粉末70%)與有機(jī)添加劑;金屬布Ⅱ包括混合粉末(按質(zhì)量百分比計(jì)，WC粉70%、NiCrBSi粉末30%)與有機(jī)添加劑。在金屬布Ⅰ與金屬布Ⅱ中，混合粉末與有機(jī)添加劑質(zhì)量比均為30:1。

[0065]上述金屬涂層的制備方法，包括以下步驟：

[0066](1)按質(zhì)量百分比稱(chēng)取WC粉與NiCrBSi合金粉，將其混合后，得到混合粉末;

[0067](2)將步驟(1)得到的混合粉末與有機(jī)添加劑按照質(zhì)量比為30:1加入球磨機(jī)中，球料配比為5:1、轉(zhuǎn)速為230rmp條件下，正轉(zhuǎn)-逆轉(zhuǎn)交替運(yùn)行1h，得到均勻混合體;

[0068](3)將步驟(2)得到的均勻混合體放在矩形?？蛑袎簩?shí)，脫模后得到厚度在4~6mm的矩形塊;將矩形塊放在自動(dòng)輥壓設(shè)備上進(jìn)行輥壓，首先初步調(diào)整輥輪之間的距離4~5mm，軋制溫度為30~40℃，軋制速率0.2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)輥壓，重復(fù)此步驟4~5次，得到厚度在4~5mm的矩形塊;

[0069](4)再將輥輪之間的距離調(diào)節(jié)為1.2mm，軋制速率2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)輥壓，重復(fù)此步驟4~5次，得到1.2mm厚度的金屬布Ⅰ;將輥輪之間的距離調(diào)節(jié)為0.8mm，軋制速率2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)輥壓，重復(fù)此步驟4~5次，得到0.8mm厚度的金屬布Ⅱ。

[0070](5)將步驟(4)得到的金屬布Ⅰ與金屬布Ⅱ進(jìn)行疊加，將輥輪間距調(diào)節(jié)到1.5mm，輥壓形成一塊梯度金屬布。

[0071]實(shí)施例4

[0072]一種梯度金屬布，包括金屬布Ⅰ與金屬布Ⅱ;其中，金屬布Ⅰ包括混合粉末(按質(zhì)量百分比計(jì)，WC粉40%、NiCrBSi粉末60%)與有機(jī)添加劑;金屬布Ⅱ包括混合粉末(按質(zhì)量百分比計(jì)，WC粉60%、NiCrBSi粉末40%)與有機(jī)添加劑。在金屬布Ⅰ與金屬布Ⅱ中，混合粉末與有機(jī)添加劑質(zhì)量比均為30:1。

[0073]上述金屬涂層的制備方法，包括以下步驟：

[0074](1)按質(zhì)量百分比稱(chēng)取WC粉與NiCrBSi合金粉，將其混合后，得到混合粉末;

[0075](2)將步驟(1)得到的混合粉末與有機(jī)添加劑按照質(zhì)量比為30:1加入球磨機(jī)中，球料配比為5:1、轉(zhuǎn)速為230rmp條件下，正轉(zhuǎn)-逆轉(zhuǎn)交替運(yùn)行1h，得到均勻混合體;

[0076](3)將步驟(2)得到的均勻混合體放在矩形?？蛑袎簩?shí)，脫模后得到厚度在4~6mm的矩形塊;將矩形塊放在自動(dòng)輥壓設(shè)備上進(jìn)行輥壓，首先初步調(diào)整輥輪之間的距離4~5mm，軋制溫度為30~40℃，軋制速率0.2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)輥壓，重復(fù)此步驟4~5次，得到厚度在4~5mm的矩形塊;

[0077](4)再將輥輪之間的距離調(diào)節(jié)為1.2mm，軋制速率2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)輥壓，重復(fù)此步驟4~5次，得到1.2mm厚度的金屬布Ⅰ;將輥輪之間的距離調(diào)節(jié)為0.8mm，軋制速率2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)輥壓，重復(fù)此步驟4~5次，得到0.8mm厚度的金屬布Ⅱ。

[0078](5)將步驟(4)得到的金屬布Ⅰ與金屬布Ⅱ進(jìn)行疊加，將輥輪間距調(diào)節(jié)到1.5mm，輥壓形成一塊梯度金屬布。

[0079]實(shí)施例5

[0080]一種梯度金屬布，包括金屬布Ⅰ與金屬布Ⅱ;其中，金屬布Ⅰ包括混合粉末(按質(zhì)量百分比計(jì)，WC粉50%、NiCrBSi粉末50%)與有機(jī)添加劑;金屬布Ⅱ包括混合粉末(按質(zhì)量百分比計(jì)，WC粉50%、NiCrBSi粉末50%)與有機(jī)添加劑。在金屬布Ⅰ與金屬布Ⅱ中，混合粉末與有機(jī)添加劑質(zhì)量比均為30:1。

[0081]上述金屬涂層的制備方法，包括以下步驟：

[0082](1)按質(zhì)量百分比稱(chēng)取WC粉與NiCrBSi合金粉，將其混合后，得到混合粉末;

[0083](2)將步驟(1)得到的混合粉末與有機(jī)添加劑按照質(zhì)量比為30:1加入球磨機(jī)中，球料配比為5:1、轉(zhuǎn)速為230rmp條件下，正轉(zhuǎn)-逆轉(zhuǎn)交替運(yùn)行1h，得到均勻混合體;

[0084](3)將步驟(2)得到的均勻混合體放在矩形?？蛑袎簩?shí)，脫模后得到厚度在4~6mm的矩形塊;將矩形塊放在自動(dòng)輥壓設(shè)備上進(jìn)行輥壓，首先初步調(diào)整輥輪之間的距離4~5mm，軋制溫度為30~40℃，軋制速率0.2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)輥壓，重復(fù)此步驟4~5次，得到厚度在4~5mm的矩形塊;

[0085](4)再將輥輪之間的距離調(diào)節(jié)為1.2mm，軋制速率2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)輥壓，重復(fù)此步驟4~5次，得到1.2mm厚度的金屬布Ⅰ;將輥輪之間的距離調(diào)節(jié)為0.8mm，軋制速率2m/min，矩形塊通過(guò)輥輪，經(jīng)過(guò)折疊，旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)輥壓，重復(fù)此步驟4~5次，得到0.8mm厚度的金屬布Ⅱ。

[0086](5)將步驟(4)得到的金屬布Ⅰ與金屬布Ⅱ進(jìn)行疊加，將輥輪間距調(diào)節(jié)到1.5mm，輥壓形成一塊梯度金屬布。

[0087]由上述實(shí)施例1~5制備獲得的梯度金屬布包覆金屬基材表面，通過(guò)真空釬焊技術(shù)制備金屬表面耐磨涂層。

[0088]實(shí)施例6

[0089]45鋼管表面耐磨涂層的制備方法，步驟如下：

[0090](1)準(zhǔn)備DN50×10×50的45鋼管，用砂紙打磨45鋼管表面，放入丙酮中超聲波清洗，吹干后，在45鋼管表面均勻涂抹有機(jī)硅環(huán)氧樹(shù)脂AB膠;將實(shí)施例1中制備得到的梯度金屬布剪切成50×160×1.5mm的尺寸，將裁剪后的梯度金屬布包覆于45鋼管表面，再將耐高溫陶瓷纖維墊覆蓋金屬布表面，用鋼絲網(wǎng)進(jìn)行包扎和緊固;

[0091](2)將裝備好的試樣整體立放于真空度為7.0×10-3 Pa的真空釬焊爐中，以10℃/min的升溫速率升至350℃，保溫30min后，繼續(xù)升溫至1050℃，保溫20min，再以5℃/min的速率冷卻至700℃，并隨爐冷卻至室溫，取出試樣。

[0092]通過(guò)觀察，45鋼管表面涂層均勻平整，成型好，形成致密的界面結(jié)合，對(duì)涂層材料表面進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下表1所示。

[0093]實(shí)施例7

[0094]45鋼管表面耐磨涂層的制備方法，步驟如下：

[0095](1)準(zhǔn)備DN50×10×50的45鋼管，用砂紙打磨45鋼管表面，放入丙酮中超聲波清洗，吹干后，在45鋼管表面均勻涂抹有機(jī)硅環(huán)氧樹(shù)脂AB膠;將實(shí)施例2中制備得到的梯度金屬布剪切成50×160×1.5mm的尺寸，將裁剪后的梯度金屬布包覆于45鋼管表面，再將耐高溫陶瓷纖維墊覆蓋金屬布表面，用鋼絲網(wǎng)進(jìn)行包扎和緊固;

[0096](2)將裝備好的試樣整體立放于真空度為7.0×10-3 Pa的真空釬焊爐中，以10℃/min的升溫速率升至350℃，保溫30min后，繼續(xù)升溫至1080℃，保溫15min，再以5℃/min的速率冷卻至700℃，并隨爐冷卻至室溫，取出試樣。

[0097]通過(guò)觀察，45鋼管表面涂層均勻平整，成型好，形成致密的界面結(jié)合，對(duì)涂層材料表面進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下表1所示。

[0098]實(shí)施例8

[0099]45鋼管表面耐磨涂層的制備方法，步驟如下：

[0100](1)準(zhǔn)備DN50×10×50的45鋼管，用砂紙打磨45鋼管表面，放入丙酮中超聲波清洗，吹干后，在45鋼管表面均勻涂抹有機(jī)硅環(huán)氧樹(shù)脂AB膠;將實(shí)施例3中制備得到的梯度金屬布剪切成50×160×1.5mm的尺寸，將裁剪后的梯度金屬布包覆于45鋼管表面，再將耐高溫陶瓷纖維墊覆蓋金屬布表面，用鋼絲網(wǎng)進(jìn)行包扎和緊固;

[0101](2)將裝備好的試樣整體立放于真空度為7.0×10-3 Pa的真空釬焊爐中，以10℃/min的升溫速率升至350℃，保溫30min后，繼續(xù)升溫至1080℃，保溫15min，再以5℃/min的速率冷卻至700℃，并隨爐冷卻至室溫，取出試樣。

[0102]通過(guò)觀察，45鋼管表面涂層均勻平整，成型好，形成致密的界面結(jié)合，對(duì)涂層材料表面進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下表1所示。

[0103]實(shí)施例9

[0104]45鋼管表面耐磨涂層的制備方法，步驟如下：

[0105](1)準(zhǔn)備DN50×10×50的45鋼管，用砂紙打磨45鋼管表面，放入丙酮中超聲波清洗，吹干后，在45鋼管表面均勻涂抹有機(jī)硅環(huán)氧樹(shù)脂AB膠;將實(shí)施例4中制備得到的梯度金屬布剪切成50×160×1.5mm的尺寸，將裁剪后的梯度金屬布包覆于45鋼管表面，再將耐高溫陶瓷纖維墊覆蓋金屬布表面，用鋼絲網(wǎng)進(jìn)行包扎和緊固;

[0106](2)將裝備好的試樣整體立放于真空度為7.0×10-3 Pa的真空釬焊爐中，以10℃/min的升溫速率升至350℃，保溫30min后，繼續(xù)升溫至1080℃，保溫15min，再以5℃/min的速率冷卻至700℃，并隨爐冷卻至室溫，取出試樣。

[0107]通過(guò)觀察，45鋼管表面涂層均勻平整，成型好，形成致密的界面結(jié)合，對(duì)涂層材料表面進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下表1所示。

[0108]實(shí)施例10

[0109]45鋼管表面耐磨涂層的制備方法，步驟如下：

[0110](1)準(zhǔn)備DN50×10×50的45鋼管，用砂紙打磨45鋼管表面，放入丙酮中超聲波清洗，吹干后，在45鋼管表面均勻涂抹有機(jī)硅環(huán)氧樹(shù)脂AB膠;將實(shí)施例5中制備得到的梯度金屬布剪切成50×160×1.5mm的尺寸，將裁剪后的梯度金屬布包覆于45鋼管表面，再將耐高溫陶瓷纖維墊覆蓋金屬布表面，用鋼絲網(wǎng)進(jìn)行包扎和緊固;

[0111](2)將裝備好的試樣整體立放于真空度為7.0×10-3 Pa的真空釬焊爐中，以10℃/min的升溫速率升至350℃，保溫30min后，繼續(xù)升溫至1080℃，保溫15min，再以5℃/min的速率冷卻至700℃，并隨爐冷卻至室溫，取出試樣。

[0112]通過(guò)觀察，45鋼管表面涂層均勻平整，成型好，形成致密的界面結(jié)合，對(duì)涂層材料表面進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下表1所示。

[0113]對(duì)比例1

[0114]技術(shù)方案同實(shí)施例1，不同在于改變混合粉末與有機(jī)添加劑的配比為5：1，其他部分不變。制備得到的耐磨涂層按照實(shí)施例6中的方法，進(jìn)行45鋼管表面涂層的焊接。對(duì)涂層材料表面進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下表1所示。

[0115]對(duì)比例2

[0116]技術(shù)方案同實(shí)施例1，不同在于改變混合粉末與有機(jī)添加劑的配比為10：1，其他部分不變。制備得到的耐磨涂層按照實(shí)施例6中的方法，進(jìn)行45鋼管表面涂層的焊接。對(duì)涂層材料表面進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下表1所示。

[0117]對(duì)比例3

[0118]技術(shù)方案同實(shí)施例1，不同在于改變混合粉末與有機(jī)添加劑的配比為20：1，其他部分不變。制備得到的耐磨涂層按照實(shí)施例6中的方法，進(jìn)行45鋼管表面涂層的焊接。對(duì)涂層材料表面進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下表1所示。

[0119]對(duì)比例4

[0120]技術(shù)方案同實(shí)施例1，不同在于改變混合粉末與有機(jī)添加劑的配比為40：1，其他部分不變。制備得到的耐磨涂層按照實(shí)施例6中的方法，進(jìn)行45鋼管表面涂層的焊接。對(duì)涂層材料表面進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下表1所示。

[0121]對(duì)比例5

[0122]技術(shù)方案同實(shí)施例1，不同在于改變混合粉末與有機(jī)添加劑的配比為50：1，其他部分不變。制備得到的耐磨涂層按照實(shí)施例6中的方法，進(jìn)行45鋼管表面涂層的焊接。對(duì)涂層材料表面進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下表1所示。

[0123]表1 實(shí)施例6~10和對(duì)比例1~5中45鋼材焊接的表面涂層測(cè)試結(jié)果對(duì)比表

[0124]

[0125]由上表1各組數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在實(shí)施例6~實(shí)施例9中，金屬布Ⅰ中NiCrBSi粉末含量越大，涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度越高;金屬布Ⅱ中WC顆粒含量越大時(shí)，涂層的硬度越大。

[0126]有機(jī)物添加劑主要起到粘接的作用，將鎳基粉末和碳化鎢粉末變成有機(jī)的整體，有助于軋制成布。真空釬焊過(guò)程中，機(jī)物添加劑在350℃時(shí)，揮發(fā)殆盡，不參與鎳基碳化鎢與金屬基體間的冶金反應(yīng)，也不會(huì)夾雜與金屬涂層之中，所以不會(huì)對(duì)涂層的硬度和剪切強(qiáng)度產(chǎn)生影響。機(jī)物添加劑主要影響金屬布的成型，進(jìn)而影響涂層的宏觀形貌粘接劑的添加量影響涂層表面的宏觀形貌。如圖1所示，混合粉末與有機(jī)添加劑的配比由左至右分別為5：1、10：1、20：1、30：1、40：1、50：1，機(jī)物添加劑的占比逐漸減少。當(dāng)有機(jī)物添加劑的含量為5：1、10：1、20：1時(shí)，軋制出的金屬布不散，金屬布偏硬，韌性欠佳。在真空釬焊過(guò)程中機(jī)物添加劑全部揮發(fā)，剩下的鎳基碳化鎢粉末含量少，所制備的涂層出現(xiàn)明顯龜裂和溝壑。有機(jī)物添加劑的占比越多，產(chǎn)生龜裂和溝壑的程度越明顯，缺陷明顯的涂層不足以進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)對(duì)比例1與對(duì)比例2的硬度和結(jié)合強(qiáng)度數(shù)據(jù)缺失。當(dāng)其比例為30：1時(shí)，軋制出的金屬布成型美觀，韌性好，可折疊，實(shí)施例6所得涂層的宏觀形貌最好，有金屬光澤，表面平整，成型致密。當(dāng)有機(jī)物添加劑的含量為40：1、50：1時(shí)，軋制出的金屬布韌性差，易散。有機(jī)物添加劑的含量少，影響金屬布的成型，金屬布的成型欠佳，進(jìn)而影響涂層的表面宏觀形貌，實(shí)驗(yàn)對(duì)比例4與對(duì)比例5所得涂層表面粗糙。對(duì)比例3~5的力學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)好，但是對(duì)比例3有少量的龜裂和溝壑，對(duì)比例4和對(duì)比例5涂層表面粗糙，耐磨涂層有著表面缺陷，實(shí)用性不佳，故而金屬粉末與有機(jī)添加劑的配比30：1時(shí)，軋制的金屬布成型美觀，韌性好，制備的涂層的宏觀形貌最好，有金屬光澤，表面平整，成型致密，具有實(shí)用性。

[0127]隨著外層金屬布Ⅱ中WC硬質(zhì)顆粒的比例在限定的范圍內(nèi)增加，硬度會(huì)逐漸升高，WC含量繼續(xù)增加將導(dǎo)致其與釬料之間的冶金結(jié)合程度降低。如圖2~6所示，釬料對(duì)其的支撐作用減弱，甚至有些WC顆粒之間的間隙未被液態(tài)釬料填充，在涂層內(nèi)形成孔隙，表面容易開(kāi)裂?；w表面沒(méi)有足夠的液態(tài)釬料潤(rùn)濕，涂層與金屬基體的結(jié)合強(qiáng)度低。通過(guò)梯度的金屬布配合，里層金屬布Ⅰ中NiCrBSi的比例增加，使得有足夠的釬料，潤(rùn)濕WC和金屬基體表面并填充WC顆粒之間的間隙。在真空釬焊過(guò)程中外層的金屬布Ⅱ主要以WC為主，在里層金屬布Ⅰ主要以NiCrBSi為主，真空釬焊過(guò)程中WC保持固態(tài)，金屬布Ⅱ整體在金屬布Ⅰ的NiCrBSi液相中向下平移。梯度金屬布的配合，保證涂層的表面具備高硬度高耐磨性的同時(shí)，也具備高的結(jié)合強(qiáng)度。最佳梯度金屬布的配合為金屬布Ⅰ包括混合粉末(WC粉10%、NiCrBSi粉末90%)與有機(jī)添加劑;金屬布Ⅱ包括混合粉末(WC粉90%、NiCrBSi粉末10%)與有機(jī)添加劑。金屬布Ⅰ與金屬布Ⅱ中，混合粉末與有機(jī)添加劑質(zhì)量比均為30:1，表面涂層測(cè)試結(jié)果為表面洛氏硬度為87HRC，結(jié)合強(qiáng)度為425MPa。

[0128]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

說(shuō)明書(shū)附圖(6)