[发明专利]一种高强度立方氮化硼耐磨复合球

说明书

技术领域

本发明涉及耐磨材料技术领域，尤其涉及一种高强度立方氮化硼耐磨复合球。

背景技术

磨球是一种研磨介质，是球磨机中磨损最严重、消耗量最大的磨损材料，广泛应用于冶金、水泥、矿山等行业。由于材料与热处理工艺的制约，普通磨球表面与心部的耐磨性相差较大，使磨球在磨损过程中直径的减少很不均衡，从而使磨球的级配发生了较大的偏离，由此造成研磨料的细度较差或产量的下降。为保证研磨料的细度和产量，球磨机中必须加入更多的磨球或者清除已经磨少的磨球。现需要一种硬度高，耐磨性能优异的耐磨球，减少磨球的破损率，延长磨球的使用寿命。

发明内容

基本背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高强度立方氮化硼耐磨复合球，具有硬度高，耐磨性能优异，而且结构简单，组装方便，便于回收再锻造。

本发明提出的一种高强度立方氮化硼耐磨复合球，包括第一半球、和所述第一半球配合安装的第二半球，所述第一半球包括第一合金半球体和包覆在所述第一合金半球体曲面部分的第一立方氮化硼层，所述第二半球包括第二合金半球体和包覆在所述第二合金半球体曲面部分的第二立方氮化硼层，所述第一合金半球体和所述第二合金半球体组分相同，所述第一立方氮化硼层和所述第二立方氮化硼层组分相同；

所述第一半球或所述第二半球采用如下工艺制备：

S1、将废钢、铬铁、生铁、钼铁、钛钢和硼砂依次放入感应炉中，感应炉温度升至2400-2600℃，待原料全部熔化后，加入碳粉和硅粉，关闭炉门抽真空维持负压0.03-0.05kPa，保温3-4h制得合金液；

S2、检测合金液的组分含量，各组分按重量百分比应包括：碳1.2-2.1％，硅1.0-1.5％，钼0.9-2.1％，铬5-6％，钛1.4-3.6％，硼0.09-0.12％，磷＜0.05％，硫＜0.06％，余量为铁和不可避免的杂质；

S3、将所述合金液出炉向半球形模具中进行浇注，合金液出炉温度为1800-2300℃，浇注温度为1700-2200℃，冷却至200-280℃得到半球合金体；

S4、将半球合金体装入高温电阻炉，加热到1100-1200℃，保温5-6h后，从高温电阻炉中取出放入淬火油中，温度降至150℃以下时出油装入回火炉，升温到700-800℃，保温3-4h后出炉放入缓冷坑，缓冷时间为24-36h，冷却至室温得到第一合金半球体或第二合金半球体；

S5、按重量份将银粉11-23份、镍粉12-21份、氟铝酸钾16-24份、氟硼酸钾12-18份、立方氮化硼90-105份和树脂结合剂65-70份搅拌均匀得到混合物料，搅拌时间为2-3h，搅拌速度为20-25rpm；

S6、将混合物料和第一合金半球体或第二合金半球体置于模具中，再将模具放入自动液压压机中压制，自动液压压机的温度升至300-400℃，施加压力为0.3-0.45MPa，维持压力12-15min，然后压力升至0.5-1.0MPa，维持压力7-10min，接着将自动液压压机的温度升至500-550℃，保温3-5h；再将自动液压压机的温度升至900-950℃，保温4-5h后进行冷却至室温得到第一半球或第二半球，降温速度为2-4℃/min。

优选的，在所述第一半球或所述第二半球制备工艺的S2中，碳、硅、硼的质量符合下列函数关系：C＝1.2×Si+1.5×B+(0.05％～0.10％)。

优选的，在所述第一半球或所述第二半球制备工艺的S3中，合金液出炉温度为2000-2100℃，浇注温度为1900-2000℃，冷却至230-270℃得到半球合金体。

优选的，在所述第一半球或所述第二半球制备工艺的S6中，自动液压压机的温度升至330-370℃，施加压力为0.33-0.43MPa，维持压力13-14min，然后压力升至0.6-0.9MPa，维持压力8-9min，接着将自动液压压机的温度升至510-530℃，保温3.5-4.5h；再将自动液压压机的温度升至920-930℃，保温4.2-4.7h后进行冷却至室温得到第一半球或第二半球，降温速度为2.5-3.5℃/min。

优选的，在所述第一半球或所述第二半球制备工艺的S5中，树脂结合剂为酚醛树脂或聚酰胺树脂。

在由铁矿石生产各种铁或铁合金时，由于铁矿中往往伴生有磷、硫等非金属矿，导致最终的铁或铁合金中含有磷、硫等元素以及难以避免的杂质。