[发明专利]一种涂层耐磨球

摘要

本发明公开了一种涂层耐磨球，包括基质和镀层，基质的组分按重量百分比包括：碳：1.3-1.6％，铬：19-23％，稀土元素：1.2-2.3％，钙：0.5-1.2％，锰：0.9-1.1％，硼：0.2-0.5％，硅：0.9-1.3％，钛：1.1-1.4％，硫：0.01-0.04％，磷：0.02-0.03％，余量为铁；利用阴极电弧蒸镀将钛铝靶和氮气进行沉积在基质表面形成TiAlN涂层，涂层厚度为2-6μm，涂层中钛、铝、氮的摩尔比为11-12：8-10：18-19。本发明耐热耐腐蚀，可在多种环境下使用，耐磨性能好，硬度可达70HRC以上，冲击韧性可达7J/cm²，满足实际使用过程中对耐磨球的要求。

主权项

一种涂层耐磨球，其特征在于，由如下步骤得到：S1、熔炼：将废钢、铬铁合金、稀土合金、水泥、生铁、锰锭和硼砂依次放入感应炉中，向感应炉中通入氩气20‑30min，氩气流速1‑2L/s，关闭炉门后将感应炉温度升至2500‑2700℃，待上述原料全部熔化后，打开炉门加入钛锭、粒径为55‑60μm的碳粉和粒径为30‑50μm的硅粉，再次关闭炉门将感应炉温度升至2700‑3000℃保温3‑4h，保温过程中抽真空维持负压为0.3‑0.4kPa，再次打开炉门捞出浮在液体表面的炉渣后，感应炉中剩余液体为基质合金液；S2、检测：检测基质合金液的组分含量，各元素按重量百分比包括：碳：1.3‑1.6％，铬：19‑23％，稀土元素：1.2‑2.3％，钙：0.5‑1.2％，锰：0.9‑1.1％，硼：0.2‑0.5％，硅：0.9‑1.3％，钛：1.1‑1.4％，硫：0.01‑0.04％，磷：0.02‑0.03％，余量为铁和不可避免的杂质；S3、浇注：将基质合金液出炉向模具中进行浇注，基质合金液出炉温度为2600‑2700℃，浇注温度为2400‑2500℃，冷却至400‑500℃得到球型合金基质A；S4、热处理：将球型合金基质A放入电炉内，向电炉内通入氩气20‑30min，氩气流速1‑2L/s，将电炉温度以10‑15℃/min的升温速度升至1100‑1300℃，保温3‑5h后，将保温后的球型合金基质A取出置于温度为160‑200℃的硝酸盐溶液中，待硝酸盐溶液的温度升至260‑320℃进行保温，保温时间为Xmin，然后取出空气冷却至室温得到球型合金基质B，X＝2.4R+(3～6)，其中R为球型合金基质A的半径，R的单位为mm，所述硝酸盐溶液为按摩尔份数将1‑3份硝酸镁、2‑6份硝酸钾和3‑7份硝酸钠加入8‑15份水中充分搅拌所得；S5、预处理：将球型合金基质B在室温下浸入水中5‑10min，取出干燥后浸入丙酮中并用超声清洗机进行清洗，清洗时间为15‑20min，清洗温度为55‑65℃，再次取出干燥后在室温下浸入乙醚中10‑15min，然后取出置于真空室中进行干燥得到球型合金基质C；S6、镀涂层：将球型合金基质C置于阴极电弧设备中，抽真空维持负压为5‑8kPa，用Ar⁺粒子轰击球型合金基质C表面进行溅射清洗后，采用钛铝合金靶和氮气进行沉积后冷却得到涂层耐磨球，其中球型合金基质C负偏压为‑120～‑160V，沉积温度为390‑410℃，涂层耐磨球的涂层厚度为2‑6μm，涂层中钛、铝、氮的摩尔比为11‑12：8‑10：18‑19。