專利名稱：鎳和二硼化鈦混合料及其在金屬基體上制作涂層的方法
技術領域：
本發明涉及金屬基體表面強化技術，尤其涉及一種鎳和二硼化鈦混合料及采用真空熔覆法在金屬基體上制作涂層的方法。該方法可以有效增強導位輪的耐磨性，工藝簡單適合于工業生產。
背景技術：
金屬材料為了獲得表面較高的綜合機械性能，傳統工藝是采用滲碳或滲氮等表面處理方法來進行。但是傳統表面處理復雜，表面強度、硬度和耐磨性提高不能滿足需求。近些年來，硬質金屬技術得到快速的發展。如，采用WC用作結構材料的硬質相，但其制備工藝復雜，能耗高，導致生產成本高居不下，也不適合工業化生產。
二硼化鈦(TiB2)是具有高硬度、高強度、高彈性模量以及優異耐磨性能的陶瓷材料之一，在結構材料中一般作為硬質相，具有很大的發展潛力。但TiBJt性很大，熱膨脹系數各相異性，制備單純的TiB2制品有一定困難，目前常利用燒結的方法，將其與金屬相復合在一起，制備成金屬陶瓷復合材料。真空熔覆涂層技術是一種現代化表面冶金新技術， 是在低真空條件下，通過真空加熱爐把熱能作用于金屬基體和涂敷層，使合金熔覆層熔化， 并與基材發生溶解和擴散等物理化學反應，從而得到冶金結合良好的金屬陶瓷復合涂層的技術。真空熔覆涂層技術具有以下優點設備簡單，工藝參數少，溫度可實現計算機控制； 工件加熱均勻性好，不易產生變形；涂層致密度高氣孔少，不易氧化；涂層與基體冶金結合好。發明內容
本發明為了解決現有金屬表面強化處理工藝復雜、成本高，不適合工業化生產的技術問題，提供一種利用真空熔覆法在復雜工件表面制備NiVTiB2耐磨耐蝕涂層的方法。
本發明提出的一種鎳和二硼化鈦混合料，其由下列重量百分比的原料配制而成 二硼化鈦20 40 %、鎳60 80%ο
本發明提出的利用鎳和二硼化鈦混合料在金屬基體上制作涂層的方法，工藝步驟如下根據制作鎳和二硼化鈦混合料的配比，稱取TiB2粉、Ni60A粉配制混合料；將滾動球與所述混合料放入球磨機中球磨；其中，球料比1:1 1:3,球磨機轉速30 80rpm,球磨時間I 5h,裝料系數1/2 3/4 ；混料完成后，將混合料干燥；將球磨完的混合料摻入粘結劑，制成膏狀物均勻涂覆于金屬基體的外壁，厚度為 2^3mm ;再將預涂覆好的金屬基體置于烘箱內，在80°C保溫10小時；將預制好涂層的金屬基體置于真空燒結爐中，加熱至1420°C保溫lOmin，至涂層合金化。
所述球磨后的混合料的粒`度均為10 20 μ m。
所述球磨混料的方式為滾動球磨、行星球磨、三維搖臂混料或攪拌球磨方式中一種。
所述的粘結劑為松香酒精溶液或聚乙烯醇(PVA)溶液。
本發明采用細顆粒TiB2粉和Ni基合金粉末為原料，按比例稱重后球磨得到混合粉末，摻入粘結劑制成膏狀漿料，均勻涂覆于金屬基體外壁，將其烘干后在真空燒結爐中加熱至合金化，即得耐磨的金屬基體。
與現有技術相比，本發明的優點在于1.經過表面強化后的金屬基體，硬度和耐磨性可大大提高，使用壽命也明顯增加。
2. 二硼化鈦具有高硬度、高強度、高彈性模量以及優異耐磨性能，成本較傳統硬質相WC低，性能與其相當，可有效節省成本。
3.制備工藝簡單，能耗低，適用于工業化生產。
具體實施方式
本發明提出的一種鎳和二硼化鈦混合料，其由下列重量百分比的原料配制而成 二硼化鈦20 40 %、鎳60 80%ο
下面利用對煉鋼廠棒材扎制機用導位輪進行表面強化處理的實施例，對本發明作進一步的說明實施實例1:根據制作鎳和二硼化鈦混合料的配比，稱取TiB2粉300g，Ν 60Α粉700g，放入球磨罐中,加入IOOOg鋼球,利用滾動球磨機進行球磨混料,球磨機轉速55rpm,裝料系數O. 5,球磨時間3h，球磨后的混合料的粒度均為10 20 μ m。
將球磨后的混合粉末用有機粘結劑聚乙烯醇溶液(濃度為2%) 50ml，攪拌混合 15min,調制成膏狀漿料，將其均勻涂覆于導位輪外壁，厚度控制在2mm，將其置于烘箱內，在 80°C保溫10小時烘干，將干燥后預制涂層的導位輪放入真空燒結爐，在1420°C保溫lOmin， 空冷至室溫即可得到表面強化導位輪。
實施實例2:根據制作鎳和二硼化鈦混合料的配比，稱取TiB2粉200g，Ν 60Α粉800g，放入球磨罐中，加入3000g鋼球,利用行星球磨進行球磨混料,球磨機轉速30rpm,裝料系數O. 65,球磨時間lh，球磨后的混合料的粒度均為10 20 μ m。將球磨后的混合粉末用有機粘結劑聚乙烯醇溶液(濃度為2%) 50ml，攪拌混合15min，調制成膏狀漿料，將其均勻涂覆于導位輪外壁，厚度控制在2. 5mm，將其置于烘箱內，在80°C保溫10小時烘干，將干燥后預制涂層的導位輪放入真空燒結爐，在1420°C保溫lOmin，空冷至室溫即可得到表面強化導位輪。
實施實例3:根據制作鎳和二硼化鈦混合料的配比，稱取Ti B2粉400g，Ν 60Α粉600g，放入球磨罐中，加入2000g鋼球,利用三維搖臂混料或攪拌球球磨進行球磨混料,球磨機轉速80rpm,裝料系數O. 75，球磨時間5h，球磨后的混合料的粒度均為10 20 μ m。將球磨后的混合粉末用松香酒精溶液50ml，攪拌混合12min，調制成膏狀漿料，將其均勻涂覆于導位輪外壁，厚度控制在3_，將其置于烘箱內，在80°C保溫10小時烘干，將干燥后預制涂層的導位輪放入真空燒結爐，在1420°C保溫lOmin，空冷至室溫即可得到表面強化導位輪。
本發明在導位輪外壁制備表面強化涂層，選擇TiB2作為耐磨硬質相，TiB2不僅具有低密度(4. 52 g/cm3)、高硬度(34Gpa)、高熔點(2980°C ))和高楊氏模量[(414GPa (1090°C )]等特性，也具有良好耐磨和耐蝕性能。同時選擇潤濕性良好的金屬Ni作為浸潤劑，采用真空熔覆的方法制備耐磨涂層。通過真空熔覆技術在金屬基體材料表面形成TiB2 覆層，則可將TiB2陶瓷的優良特性與金屬材料的強韌性、可加工性結合起來，獲得理想復合涂層制品，同時制備工藝簡單，便于工業化生產。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種鎳和二硼化鈦混合料，其特征在于，由下列重量百分比的原料配制而成二硼化鈦20 40 %、鎳60 80%O
2.一種利用權利要求1所述鎳和二硼化鈦混合料在金屬基體上制作涂層的方法，其特征在于，包括以下工藝步驟根據制作鎳和二硼化鈦混合料的配比，稱取TiB2粉、Ni60A粉配制混合料；將滾動球與所述混合料放入球磨機中球磨；其中，球料比1:1 1:3,球磨機轉速30 80rpm,球磨時間I 5h,裝料系數1/2 3/4 ；混料完成后，將球磨后的混合料干燥；將球磨完的混合料摻入粘結劑，制成膏狀物均勻涂覆于金屬基體的外壁，厚度為 2^3mm ;再將預涂覆好的金屬基體置于烘箱內，在80°C保溫10小時；將預制好涂層的金屬基體置于真空燒結爐中，加熱至1420°C保溫lOmin，至涂層合金化。
3.如權利要求2所述的制作涂層的方法，其特征在于所述球磨后的混合料的粒度均為 10 20 μ m。
4.如權利要求2所述的制作涂層的方法，其特征在于所述球磨混料的方式為滾動球磨、行星球磨、三維搖臂混料或攪拌球磨方式中的一種。
5.如權利要求2所述的制作涂層的方法，其特征在于所述的粘結劑為松香酒精溶液或聚乙烯醇溶液。
全文摘要
本發明公開了一種鎳和二硼化鈦混合料，其由下列重量百分比的原料配制而成二硼化鈦20~40%、鎳60~80%。本發明還公開了一種利用鎳和二硼化鈦混合料在金屬基體上制作涂層的方法。與現有技術相比，本發明使得經過表面強化后的金屬基體，硬度和耐磨性可大大提高，使用壽命也明顯增加；二硼化鈦具有高硬度、高強度、高彈性模量以及優異耐磨性能，成本較傳統硬質相WC低，性能與其相當，可有效節省成本。制備工藝簡單，能耗低，適用于工業化生產。
文檔編號C23C24/08GK103060794SQ20131002275
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月22日 優先權日2013年1月22日
發明者王剛, 羅驥, 郭志猛, 王振明, 屈彥杰, 吳清軍, 陳存廣, 張福緒, 謝時強, 廖應峰 申請人:廣東新勁剛新材料科技股份有限公司