消失模铸造件的耐磨陶瓷涂层制备

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  项目背景:

  据不完全统计,全世界每年有1/3~1/2的能源消耗于摩擦、磨损、腐蚀中,材料的磨损、腐蚀等失效现象大都发生在表面,应用表面涂层技术可使材料表面获得特殊的成分,组织结构与性能,可大幅度提高材料的耐磨抗蚀性能,延长工件的使用寿命,节约大量能源,降低材料消耗。

  硬质涂层技术是材料表面工程技术的一个重要分支,是一种赋予金属材料表面具有更高的硬度、耐磨性,既经济又可行的方法。近20年来金属材料表面涂层技术有了突飞猛进的发展,出现了许多新技术,并逐渐形成一门综合性学科。针对关键零部件表面的腐蚀、磨蚀、磨损破坏问题,耐磨耐蚀涂层技术由传统的电镀、堆焊、火焰喷涂等技术向更高技术的方向发展,出现了等离子喷涂、超音速喷涂、爆炸喷涂、离子注入、激光熔覆、气相沉积等方法。这些高新技术已在航空航天、国防工业中得到了广泛应用,但是由于成本偏高,生产效率低、涂层与基材之间的结合强度在某些使用工况条件下受到限制,涂层本身质量不稳定、涂层结合强度低等原因,在基础工业中没有得到广泛的应用。因此,急需发展一种成本低廉、制造效率高、性能优异的表面涂层技术。

  基本工艺:

  

  技术特点:

  本项目就是将自蔓延高温合成(SHS)陶瓷颗粒技术植入真空消失模铸造(V-EPC)生产中,在铸件工作表面上形成具有一定厚度、致密度高、结合强度高、耐磨、耐冲击、耐腐蚀,且表面质量良好的硬质金属陶瓷涂层,该项技术具有成本低、效率高、节能、无污染等显著特点。表面硬质金属陶瓷涂层深厚,强化颗粒分布更均匀,与基体材料结合更紧密,可大幅度提高钢结构铸件的使用寿命及应用范围。

  技术成果应用领域:

  采用真空消失模法SHS原位合成金属陶瓷涂层技术制造的产品,具有高的耐磨、耐腐蚀性能和优异的综合力学性能,适用于制造一些冲击载荷不太高、遭受各种强烈磨损、高温、腐蚀的耐磨、耐腐蚀等领域中的金属机械零部件,这些产品主要应用在冶金、采矿、机械、电力、煤炭、石油、化工、建材、军工等行业。

  已取得的业绩:

  目前应用此项技术已可以制备出多体系SHS原位合成金属陶瓷涂层,陶瓷涂层颗粒增强相种类有:TiC、TiC+WC、TiC+TiB2、Al2O3+TiC、Al2O3+WC等,基体材料有高锰钢、高铬铸铁、灰铸铁、低合金钢。已开发的硬质金属陶瓷涂层表面复合材料系列产品有:

  1. 选矿球磨机筒体衬板、格子板;
  2. 复合锤式破碎机锤头;
  3. 料槽耐磨衬板;
  4. 反击式破碎机板锤;
  5. 摊铺机搅拌叶片;
  6. 混凝土搅拌叶片;
  7. 耐磨管弯头;
  8. 挖掘机斗齿、装载机铲齿;
  9. 导位板;
  10. 烧结机炉篦条等。

  后附部分典型产品实例图:
球磨机衬板,复合锤式破碎机锤头
颚式破碎机颚板,摊铺机搅拌叶片
挖掘机斗齿,反击式破碎机板锤

  应用前景:

  本项目符合《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》中关于大力发展新型功能材料、先进结构材料和复合材料的要求。该项目在颗粒增强钢铁基复合材料领域已具有技术领先优势,硬质颗粒增强表面涂层制品具有高硬、高强、高韧、高耐磨、增强颗粒分布更均匀,与基体结合更紧密等特性。其使用寿命与基体材料相比有大幅度的提高。适用于各种遭受强烈磨损、高温、腐蚀的金属机械零部件,广泛应用于冶金、建材、电力、煤炭、机械、军工等领域,市场需求巨大。该项技术的推广应用可形成大规模产业链群,对于促进我国高性能金属材料的产业结构调整和产品优化升级具有重要的战略意义,也将产生显著的社会效益和经济效益。