[实用新型]一种高温耐磨钢材件

说明书

技术领域

本实用新型属于金属材料，具体地说是一种高温耐磨钢材件。

背景技术

为了增强钢材工件的耐磨性能，人们在金属材料的表面增加涂层。氧化锆具有高韧性、高抗弯强度、高耐磨性等优点。被广泛应用于感应加热管、耐火材料、发热元件。氧化锆做为金属材料表面的热障涂层已使用了多年，已有技术氧化锆—金属梯度复合涂层的成分沿涂层厚度方向呈梯度分布。从基体到涂层表面，涂层组织逐渐由NiCrAlY基的复合结构向以ZrO₂基的复合结构过渡，形成一种无宏观界面连续变化的组织结构，涂层密度随ZrO₂组元的升高呈线性降低。与双层涂层相比，成分梯度能够缓和涂层在形成和使用过程中的热应力，使涂层与基体的结合强度和抗热震性能得到显著提高。梯度涂层具有良好的性能，是航空发动机等的有效热保护材料。

现有技术氧化锆涂层的在高温条件下工作耐磨损性能不理想，影响了钢材构件的寿命。因此发明一种高温条件下耐磨损性能优良的钢材件是十分重要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种使用寿命长，高温条件下耐磨性能优良的高温耐磨钢材件。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种高温耐磨钢材件，钢材基体的表面带有Ni₃P过渡层和Ni₃P-纳米ZrO₂润滑层，钢材基体表面连接Ni₃P过渡层，Ni₃P过渡层与Ni₃P-纳米ZrO₂润滑层连接。

所述Ni₃P过渡层的厚度为0.0035-0.0055mm。

所述Ni₃P-纳米ZrO₂润滑层(3)的厚度为0.25mm-0.45mm。

Ni₃P-纳米ZrO₂润滑层可以提高钢材在高温磨损工作条件下的寿命，这种高温耐磨钢材件润滑性能好，耐磨损，工作寿命长。Ni₃P过渡层能使Ni₃P-纳米ZrO₂润滑层与高温条件下钢材基体的结合力大大提高。在500℃下与不同配对材料进行摩擦磨损试验时，复合镀层摩擦系数f＜0.035，磨损率变化范围约为(2-4)×10^-15m³/N.m；复合镀层与钢材基体结合力高，可达到58MPa，优于现有技术。

本实用新型的优点是：

1、高温耐磨金属件在高温条件下工作，耐磨性能好，延长设备寿命。

2、制备工艺简单，材料成本低。

附图说明

图1为高温耐磨金属件结构图。

1为金属基体；2为Ni₃P过渡层；3为Ni₃P-纳米ZrO₂润滑层。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

20CrMo合金结构钢为基体，先进行清洗、水浴脱脂、表面活化。表面预处理后，用化学镀在基体表面预镀上Ni₃P过渡层，再使用电刷镀工艺，制得Ni₃P-纳米ZrO₂润滑层。

高温耐磨金属件的制备方法是：用160W超声波清洗基材10min→75℃水浴加热脱脂3min→热水清洗20s→冷水清洗10s→活化50s→冷水清洗10s→80℃水浴化学预镀Ni 3min→冷水清洗10s→无水乙醇清洗→烘干→电刷镀Ni-P纳米ZrO₂ 25min→热水清洗30s→450℃热处理1h。

制得的高温耐磨钢材件，结构如图1所示，钢材基体表面带有Ni₃P过渡层2和Ni₃P-纳米ZrO₂润滑层3，钢材基体1表面连接Ni₃P过渡层2，Ni₃P过渡层与Ni₃P-纳米ZrO₂润滑层3连接。

本实用新型材料在500℃下与不同配对材料进行摩擦磨损试验时，该耐磨高温合金表面的摩擦系数f＜0.035，磨损率变化范围约为(2-4)×10^-15m³/N.m；复合镀层与基体结合力为58MPa。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。