[发明专利]一种含Mo、Cr元素陶瓷相的耐磨堆焊合金及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐磨堆焊合金及其制备工艺，特别涉及一种含Mo、Cr元素陶瓷相的耐磨堆焊合金及其制备工艺，属于材料科学领域。

背景技术

磨损是材料损耗的最主要原因之一，如何提高材料的耐磨性一直是广大科学工作者热衷研究的课题。伴随着汽车航空、高速铁路的快速发展，对交通工具的速度要求一再提升，那么也必然对其制动系统的稳定性和寿命提出更高的要求，刹车片作为制动系统的核心部件作用不言而喻，由此可见，刹车片耐磨材料的合金体系的优化和制备工艺的精简完善任重道远，耐磨堆焊合金的研究潜力巨大。

现今耐磨堆焊合金种类繁多，研究发明成果卓著。其产品已广泛应用于矿山、机械、建筑、电力等行业。

中国申请专利“耐磨堆焊合金材料”(CN1843681A)，设计了一种具有很高的抗液固混合介质冲蚀磨损和磨粒磨损性能的耐磨堆焊合金材料，合金具体组成质量百分比为：W5-30％、Nb2-15％、V3-12％、Mo1-8％、Cr1-5％、B2-7％、稀土0.01-2％、余量为Fe。其优点是以硼化物为堆焊层的硬质相，显微硬度高，但是合金成分比较复杂，添加元素种类繁多，增加了成本。

中国申请专利“高抗裂耐磨高铬铸铁型堆焊药芯焊丝”(CN1775454A)，设计了一种堆焊用药芯焊丝，所述的药芯成分质量百分含量范围如下：碳化铬43-70％，钒铁10-25％，硅铁1-5％，金属锰3-8％，铝镁合金1-3％，硼铁2-5％，钛铁2-6％，铌铁1-5％，钼铁2-8％。其优点是焊后成形性好，硬度较高，耐磨性能较好，抗裂性强。但其中加入的合金元素量较大，并且制备成药芯焊丝工艺相对复杂，促使成本增加。

中国申请专利“具有改良抗裂性的硬面堆焊合金”(CN101421073A)，设计了一种硬面堆焊合金，该焊接熔敷物组合按质量百分比计包含：C0.7-2％、Mn0.2-0.5％、Si0.5-1.1％；Cr2-8％、Mo2％-6％、W2-5％、Nb2-8％、Ti2-8％、V1-2.5％、B0.2-0.9％、余量为铁。其优点是通过改变钛和/或铌与碳和/或硼的含量，形成硬质相。但其缺点是合金元素较为贵重，成本大。

从上述内容可见，虽然都具有很好的耐磨性和抗裂性，但公布的耐磨堆焊合金材料大多加入大量的昂贵的合金元素，或者直接加入显微硬度高的陶瓷相，或者制备成工艺较为复杂的各类焊条，增加了生产成本。同时查阅相关文献得知，在汽车刹车片耐磨材料的应用领域还只限于直接加入硬质相，通过高温烧结压制成型，这样的成本过高。而通过原位自生形成陶瓷硬质相作为刹车片骨架抵抗磨损的实例还未呈出现。

发明内容：

本发明的目的就在于解决现有技术存在的上述不足，经过大量试验和反复研究，提供一种合金成分加入较少、成本低廉、制备工艺简单，可以在堆焊过程中通过原位自生形成陶瓷硬质相增加堆焊层耐磨性的堆焊合金。

本发明给出的技术方案是：这种含Mo、Cr元素陶瓷相的耐磨堆焊合金，其特点是该合金的材料成分按质量百分比为：

Cr15-30％，Mo3-12％，Ni0.5-1％，C6-10％，

余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明中的Mo元素的添加采用纯钼粉、Cr元素采用高碳铬铁粉、Ni元素的添加采用纯镍粉、Fe元素采用纯度大于99％的还原铁粉、C元素采用片状石墨，将以上四种粉末按质量百分比机械混合方式添加，其粉末粒度在80-160目之间。

本发明给出的这种含Mo、Cr元素陶瓷相的耐磨堆焊合金的制备工艺，其特点是：

将按元素质量百分比计算后的铬铁粉、钼粉、镍粉、石墨及还原铁粉机械混合后，采用球磨机干式球磨的方法均匀混合，球磨转速在150-300r/min，球磨时间1-2h；

待粉末冷却后，涂敷在碳钢板上，然后经水玻璃均匀混合为厚度4mm的涂敷层；

室温静置24-48小时后，在烘干炉内将其在50℃-200℃烘干2小时，然后炉内冷却至室温，等离子堆焊过程中通过优化工艺参数及合金配比，在堆焊层中原位合成陶瓷相，并使其与基体具有良好的晶体学取向，良好的结合性能，进而显著提高堆焊层的综合性能，具体等离子弧堆焊工艺参数见表1。

表1等离子堆焊焊接工艺参数