[发明专利]一种耐磨合金柱的原位冶金制备方法

说明书

发明了一种应用于钢铁构件表面耐磨合金柱的原位冶金制备方法，其生产流程为：按镍粉50～80％，钨粉20～50％，碳粉1～5％的比例配制合金粉末并与胶粘剂和成胶状物2，把胶状物2填充到陶瓷套1中，沿轴心贯穿一条金属丝3，压实后烘干，将制备好的陶瓷套放置于构件需要修复耐磨的水平部位，用等离子束加热熔化原位冶金形成合金柱。该合金柱整体由复合弥散碳化钨颗粒的耐磨材料组成，耐冲击和磨粒磨损性能高。

技术领域

本发明属于金属耐磨材料领域，尤其涉及大型矿山机械钢铁构件的现场表面抗冲击耐磨粒磨损超厚增材修复强化技术。

背景技术

目前应用于大型矿山机械钢铁构件的现场表面抗冲击耐磨粒磨损的超厚增材修复强化技术，主要是耐磨柱镶焊，即事先将Co结WC硬质合金的短柱体，铜钎焊到一个短钢柱的上表面中心的盲孔中，再用镶焊机的导电夹头将该钢柱的上部外圆夹持住，把钢柱的下表面大电流瞬间对焊到钢铁构件需要修复耐磨强化的部位，当一定数量的钢柱在磨损面上排列镶焊完成后，就形成了一个超厚耐磨材料层。这种方法弥补了以往通用的耐磨堆焊或者熔覆耐磨层厚度和耐磨性的不足，将矿山机械耐磨损寿命提高到一个新水平。但是该方法仍然存在下列缺陷：1、耐磨柱体前期制作工序多，工艺流程长；2、钢柱体耐磨性差，快速磨损后导致中心的硬质合金柱脱落，造成寿命低，浪费大；3、耐磨柱体必须有一定夹持高度和外圆精度，导致上部侧棱受到碰撞时容易弯曲断裂。

显然，仅仅用缩短耐磨柱高度或改变上表面形状的方法而消除上述缺陷是行不通的。

发明内容

本发明的目的是，既保持耐磨柱体排列镶焊形成超厚耐磨材料层的优势，又克服其前期制作工序多、工艺流程长、硬质合金易脱落、柱体过高导致侧向碰撞易弯曲断裂的弊病，提出一种碳化钨耐磨柱的原位冶金制备方法。

本发明的生产流程为：按比例配制合金粉末并与胶粘剂和成胶状物→把胶状物填充到陶瓷套中，沿轴心贯穿一条金属丝，压实后烘干→将陶瓷套放置于构件需要修复耐磨的部位，用等离子束加热熔化原位冶金形成碳化钨耐磨合金柱。

附图说明

图1是填充合金胶状物后的陶瓷套剖面示意图。

1—陶瓷套，2—合金胶状物，3—金属丝。

图2是在钢铁构件表面用等离子束原位冶金形成碳化钨耐磨合金柱后的排列情况。

具体实施方式

结合图1图2再对本发明的实施方式和效果作进一步说明。

(1)、按比例配制合金粉末，其混合比例按重量百分数为：镍粉50～80％，钨粉20～50％，碳粉1～5％，然后与胶粘剂混合调成胶状物2。

(2)、把胶状物2填充到陶瓷套1中，沿轴心贯穿一条金属丝3，金属丝3上下两端从胶状物2中露出，以保证电导通，压实后烘干。

(3)、将按前述步骤制备好的陶瓷套，放置于构件需要修复耐磨的水平部位，用转移弧等离子束从上部通过金属丝3引燃，等离子束产生的高温将合金胶状物2熔化成合金液体，其中的钨与碳发生原位冶金反应，生成大量弥散分布的碳化钨晶粒，与合金液体接触的构件表面层也被熔化形成冶金扩散过渡层，当等离子束熄灭后，陶瓷套1中的合金液体自然冷却凝固，形成与构件表面呈冶金结合的碳化钨合金柱，如图2所示。

本发明的积极效果是：耐磨合金柱高度可以通过改变合金胶状物的填充量控制，冷凝后的合金柱上表面圆滑，不容易被碰撞脱落，底部与构件冶金过渡结合，合金柱整体全部由复合弥散碳化钨颗粒的耐磨材料组成，耐冲击和磨粒磨损性能大幅度提高。