[发明专利]硬面合金材料

说明书

本发明提供一种硬面合金材料，其可根据一目标工件的材质、尺寸与性能要求，进而借由适当的硬面处理工艺而披覆于该目标工件的表面之上。例如，借由各种不同的热源的使用，本发明的硬面合金材料可以被加热至熔化或部分熔化状态，进而披覆于该目标工件的表面上，借此形成良好结合的一保护覆层；如此一来，便能够利用本发明的硬面合金材料的优异特性，达到保护目标工件的功能性作用，借此方式延长目标工件的使用寿命。

技术领域

本发明涉及合金材料的相关技术领域，尤指一种硬面合金材料。

背景技术

为了延长设备或工件的寿命，一般会利用表面处理技术对设备或工件的表面进行改质，或者涂覆一层保护层于该表面之上。硬面处理技术(Hardfacing process)通常应用于对一金属工件，例如热喷涂(thermal spray)、熔射(meltallizing)、堆焊(build-upwelding)、烧结(Snitering)等，将一功能性硬面材料披覆于所述金属工件的表面，借以提升金属工件表面的物理或化学性质，如耐磨性、耐蚀性或耐温性等；如此，借由有效降低表面磨耗或锈蚀的方式，能够有效延长所述金属工件的使用寿命。

硬面合金材料通常包括一基地相合金，其由铁基、钴基或镍基合金材料所制成。研究结果显示，添加特定的合金元素(如铬(Cr)、钒(V)、钼(Mo))能够改进基地相合金材料的耐腐蚀性或高温稳定性；另外，借由控制基地相合金的工艺温度并使其转变成马氏体相(martensite phase)，能够提高基地相合金的硬度。然而即使可以通过许多方式来强化硬面合金材料基地相的性质，但基本上目前的硬面合金设计仍无法脱离传统合金材料以一个金属元素为主要组成元素的观念，因此在应用上往往会受到限制或者很难兼顾到各种使用环境的需求。例如镍基和钴基的硬面材料虽然在耐蚀及耐温性方面普遍优于铁基硬面材料，然而铁基材料却容易得到高强度的性质且具有较低成本的优势。

由上述说明，可以了解到的是，制造特定的硬面合金之时，必须事先考虑该硬面合金的应用设备或工件以及使用环境，进行选用适当的基地相与强化相材料，借以制造出能够适用于保护该应用工件的硬面合金，且该硬面合金同时可以满足使用环境的需求。

有鉴于现有的工艺方法所制作出的硬面合金材料仍旧无法满足各种应用面与使用环境的需求，本发明于是开发新颖的硬面合金材料解决此一缺点，使更能过满足不同的应用需求而延长寿命。于此，参考文献一(Chin-You Hsu et.al,“Effect of iron contenton wear behavior of AlCoCrFexMo0.5Ni high-entropy alloys”,InternationalJournal on the Science and Technology of Friction Lubrication and Wear(Wear268pp.653-659.ISSN 0043-1648.11Feb.2010)，文献一的研究显示，高熵合金是由五种以上的主要元素所构成的多元合金材料；值得注意的是，由于多主元素混合会产生高熵效应，因此只要通过适当的合金设计，则所制得的多元高熵合金具有许多优于传统合金的性质表现，例如耐高温、高硬度、耐腐蚀、耐氧化、抗高温潜变等优异性质。

因此，基于文献一的理论基础下，本发明也极力研究开发多元高熵合金的材料配方，最终研发完成本发明的一种硬面合金材料。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种硬面合金材料，使其可达到保护目标工件的功能性作用，延长目标工件的使用寿命。

因此，为了达成上述本发明的目的，本发明提出一种硬面合金材料，具有至少一种基地相结构与至少一种强化相结构，并且所述硬面合金材料具有一特定硬度，且该特定硬度大于HV500。

如上所述的硬面合金材料，特别地，该硬面合金材料包含至少四种以上的主要金属元素，该主要金属元素选自于下列群组之中:铝(Al)、钴(Co)、铬(Cr)、铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)、钼(Mo)、镍(Ni)、铌(Nb)、钛(Ti)、钽(Ta)、钒(V)、钨(W)、锆(Zr)。