[发明专利]破碎壁与轧臼壁及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有耐磨涂层的复合破碎壁与复合轧臼壁及其制备方法，尤其涉及一种具有耐磨碳化物涂层的复合破碎壁与复合轧臼壁及其制备方法，具体涉及一种应用于高锰钢表面的耐磨碳化物涂层的复合破碎壁与复合轧臼壁及其制备方法。

背景技术

圆锥破碎机是广泛应用于煤炭、矿山、冶金、建材、能源等工业行业中的中碎和细碎破碎设备。圆锥破碎机的主要磨损件是动锥破碎壁与静锥体轧臼壁衬体。在圆锥破碎机工作状况下，两衬体同时承受物料的摩擦、冲击、挤压等强烈的、高周次的、反复交变应力的作用，其质量的好坏直接影响到设备的效率和使用寿命，也同时影响产品的产量和技术经济指标。目前，圆锥破碎机中使用的破碎壁和轧臼壁耐磨衬体主要存在以下问题：

(1)圆锥破碎机破碎壁与轧臼壁主要采用单一金属材料制成，比如高锰钢ZGMn13和多元低高锰钢材质，而复合材质主要有粉末合金复合材料、硬质合金堆焊复合材料等。各种材质的特征为：高锰钢只有在高负荷和高冲击应力下实现奥氏体向马氏体的固态相变而加工硬化后，才能充分发挥其耐磨性。而在圆锥破碎机中，破碎腔中的物料对轧臼壁冲击强度较小，加工硬化不明显。而多元低高锰钢宏观硬度比较低(HRC40左右)，不能抵抗物料的压入和划动，使用过程中表面产生大量的切削和塑变低周疲劳。可见，单一材质的破碎壁与轧臼壁耐磨性较差，使用寿命较短。粉末冶金方法制备复合材料的研究尚不成熟，该方法制备的复合材料，其合金成分在基体中难以均匀分布、可控性差，由于添加了表面活性剂，使得材料组织中出现大量气孔等缺陷。采用堆焊方法制备的硬质合金颗粒复合耐磨衬体，难以保证硬质合金颗粒在金属基体的均匀分布，可控性差，且熔融金属在高温下产生大量的氧化物，这些氧化物杂志停留在金属基体中，从而影响了复合材料的耐磨性和韧性。

(2)由于耐磨性差的原因，破碎壁与轧臼壁衬板磨损严重，在使用过程中往往达不到设计所要求的工况，造成圆锥破碎机性能下降，破碎产品粒度偏大，能耗增大，运行费用提高。

然而仅仅提高破碎壁与轧臼壁基体材料的硬度仍然不足以保证其服役的持久性，因此在其工作部位增加涂层是解决该问题既经济又有效的手段。现阶段使用较多的为碳化物材料的涂层，其具有硬度高、耐磨损性能优越的特点，以涂层方式覆盖在金属合金基体表面可以提高由基体材料制备的零部件的耐磨性与寿命。其中VC_p是一种常见的涂层材料，其有如下特点特性：

(1)具备密度低、强度高、弹性模量高、抗氧化、耐磨、耐腐蚀等优异的物理化学性能；

(2)烧结过程中长大倾向小，颗粒一般呈圆形，是一种较为理想的增强材料；

(3)钒资源丰富，容易获得，价格比较低廉，碳化钒在金属基复合材料中获得普遍应用；

(4)具有很高的热稳定性和高硬度的面心立方结构，晶格常数和晶格类型与奥氏体非常接近，这便于更好地与钢铁基体结合；

(5)VC_p的标准生成焓△G₀值低，其合成反应易于进行；

(6)VC_p涂覆的钢铁基复合材料除了硬度高、耐磨性好外，可切削加工、锻造、焊接、热处理强化且变形小，而且具有普通熔炼钢的冷热加工性能。因此，VC_p涂层材料被广泛地用作无屑冷热金属加工工具、切削刀具、各种模具、耐磨耐热耐蚀零件的耐磨表面。

目前制备碳化物涂层的方法有化学气相沉积法、物理气相沉积法、热喷涂方法、热渗镀方法等，但是这些方法，存在生产设备要求苛刻、生产效率低、涂层结合强度低等不足。

因此如何在破碎壁的外壁和轧臼壁的内壁获得VC_p涂层，并且选择一种生产设备简单、工艺流程短的制备方法，获得与基体结合力好、不易脱落且力学性能、耐磨性能优异的涂层是亟待解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种破碎壁与轧臼壁，在其之间的破碎腔表面具有一种耐磨涂层，而破碎壁与轧臼壁基体仍为高锰钢基体，该耐磨涂层为V₂C致密陶瓷层，其化学稳定性和耐磨性好，具有低摩擦系数、高硬度、低表面能以及低传热性；并且进一步地，提供一种用于获得上述复合破碎壁与轧臼壁的制备方法。该方法能够制备出寿命长，运行费用低的复合破碎壁与轧臼壁的系列产品，其在圆锥破碎机上是相互匹配的。