微晶玻璃涂层浆料及其制得的耐磨钢材料以及应用制造技术

本发明专利技术提供了一种微晶玻璃涂层浆料及其制得的耐磨钢材料以及应用，涉及特种钢材料技术领域。所述微晶玻璃涂层浆料主要由基础玻璃粉末与有机溶剂混匀后制得；其中，按质量百分比计，所述基础玻璃粉末主要由Li2O、SiO2、ZnO、Al2O3、Na2O、P2O5、CaO按特定配比复配制得。由上述微晶玻璃涂层浆料制得的微晶玻璃涂层具有厚度薄、成分均匀、硬度高、耐磨性好、制备温度低、成本低等特点。本申请通过选择合适的基础玻璃组分，得到的微晶玻璃具有较低的烧结温度，使微晶玻璃的烧结温度不会超过45#钢的相变温度，有利于后续涂层与基底间的结合；同时微晶玻璃的热膨胀系数与45#钢相似，从而避免涂层发生脱落现象。涂层发生脱落现象。涂层发生脱落现象。

【技术实现步骤摘要】
微晶玻璃涂层浆料及其制得的耐磨钢材料以及应用


[0001]本专利技术涉及特种钢材料
，尤其是涉及一种微晶玻璃涂层浆料及其制得的耐磨钢材料以及应用。

技术介绍

[0002]45#钢是一种优质碳素结构钢，具有价格低廉、来源广泛、机械性能好的特点，因而被广泛用作轴类零件材料，轴类零件作为支撑传递零部件、传递载荷的载体，在机械等领域得到普遍使用。
[0003]然而，机械中的轴类零件，需要具有较好的耐磨性，而45#钢硬度较低，为了提高45#钢作为轴类零件的耐磨性，传统方法是对45#钢进行调质处理，但45#钢淬火性能不好，淬透性低，调质后性能提升有限。同时，45#钢在调制过程中容易出现开裂的现象，特别是直径为8
‑
12mm的45#钢淬火时更容易产生裂纹。
[0004]中国专利CN105803454.A公开了一种基于45#钢基材的复合涂层材料及涂层的制备方法，该专利申请中，以45#钢板作为基材，采用激光熔覆法将混合均匀的WC粉、Y2O3粉与304不锈钢粉涂覆至基材表面制成耐磨涂层，涂层厚度为1mm左右。然而，将涂层材料与基材表层一起熔化再凝固的结合方式无法保证涂层成分与性能的均一性，同时激光熔覆法使用成本较高，是普通电镀的4倍，在使用时设备无法多线生产，不适于大规模的工业制备。
[0005]同时，微晶玻璃是具有特定组成的基础玻璃在一定温度下控制结晶而制得的晶粒细小并均匀分布于玻璃体中的多晶复合材料，而微晶玻璃的性质主要由内部微晶颗粒的性质与数量所决定，所以微晶玻璃也可以作为耐磨涂层材料。
[0006]已公布专利记录了一种复合微晶玻璃涂层金属板材，采用热喷涂方法先在金属基板的表面涂覆陶瓷玻化砖，然后在陶瓷玻化砖上喷涂微晶玻璃。虽然制备出的微晶玻璃涂层金属板材具有较好的表面光泽，但热喷涂温度较高，成品涂层较厚且强度较低，仅适用于建筑装饰领域，同时采用的微晶玻璃粉价格较高，操作过程较多，制备成本不菲，难以用于廉价的轴类涂层的制备。
[0007]因此，研究开发出一种热处理温度较低、厚度较薄、与基底结合强度高，同时具有较高硬度的微晶玻璃涂层，变得十分必要和迫切。
[0008]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0009]本专利技术的第一目的在于提供一种微晶玻璃涂层浆料，所述微晶玻璃涂层浆料制得的微晶玻璃涂层具有厚度薄、成分均匀、硬度高、耐磨性好、制备温度低、成本低等特点。
[0010]本专利技术的第二目的在于提供一种所述微晶玻璃涂层浆料的制备方法，所述制备方法具有加工工艺简单，易于操作的优势。
[0011]本专利技术的第三目的在于提供一种耐磨钢材料，该耐磨钢材料主要由上述微晶玻璃涂层浆料涂敷于碳素结构钢后，经烧结制备得到。上述方法制得的耐磨钢材料，其涂层具有
较高的硬度。
[0012]本专利技术的第四目的在于提供一种所述耐磨钢材料在制备机械轴零件中的应用，该耐磨钢材料可以广泛的应用于机械轴零件的制备过程中。
[0013]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0014]本专利技术提供的一种微晶玻璃涂层浆料，所述微晶玻璃涂层浆料主要由基础玻璃粉末与有机溶剂混匀后制得；
[0015]其中，按质量百分比计，所述基础玻璃粉末主要由以下原料制得：
[0016]Li2O 8～20％、SiO
2 60～80％、ZnO 4～10％、Al2O
3 3～10％、Na2O 3～10％、P2O
5 4～10％、CaO 1～6％。
[0017]进一步的，按质量百分比计，所述基础玻璃粉末主要由以下原料制得：
[0018]Li2O 8～20％、SiO
2 60～80％、ZnO 5～10％、Al2O
3 5～10％、Na2O 5～10％、P2O
5 5～10％、CaO 1～6％；
[0019]优选地，按质量百分比计，所述基础玻璃粉末主要由以下原料制得：
[0020]Li2O 14％、SiO
2 67％、ZnO 4％、Al2O
3 3％、Na2O 3％、P2O
5 4％、CaO 5％。
[0021]本专利技术提供的一种微晶玻璃涂层浆料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0022](a)、将各原料混匀后依次进行熔炼、水淬，得到基础玻璃块；随后将基础玻璃块粉碎，得到基础玻璃粉末；
[0023](b)、将基础玻璃粉末与有机溶剂混匀，得到微晶玻璃涂层浆料。
[0024]进一步的，所述有机溶剂主要由α～松油醇和乙烯纤维素制得；
[0025]优选地，所述基础玻璃粉末与有机溶剂的混匀质量比为1～2：2～5。
[0026]本专利技术提供的一种耐磨钢材料，所述耐磨钢材料主要由上述微晶玻璃涂层浆料涂敷于碳素结构钢后，经烧结制备得到。
[0027]进一步的，所述涂敷的方法为丝网印刷；
[0028]优选地，所述碳素结构钢为45#钢。
[0029]进一步的，所述微晶玻璃涂层浆料涂敷前，还包括对碳素结构钢进行喷砂处理的步骤。
[0030]进一步的，所述烧结的方法包括以下步骤：
[0031]将涂敷有微晶玻璃涂层浆料的碳素结构钢烘干，随后以3～7℃/min的升温速率，升温至500～570℃，保温90～150min；然后以3～7℃/min的升温速率，升温至660～710℃，保温210～270min，完成烧结。
[0032]进一步的，烧结后耐磨钢材料由里至外依次包括碳素结构钢基底、过渡层和微晶玻璃层；
[0033]优选地，所述过渡层的厚度为10～20μm；
[0034]优选地，所述微晶玻璃层的厚度为20～80μm。
[0035]本专利技术提供的一种上述耐磨钢材料在制备机械轴零件中的应用。
[0036]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0037]本专利技术提供的微晶玻璃涂层浆料，所述微晶玻璃涂层浆料主要由基础玻璃粉末与有机溶剂混匀后制得；其中，按质量百分比计，所述基础玻璃粉末主要由Li2O、SiO2、ZnO、Al2O3、Na2O、P2O5、CaO按特定配比复配制得。上述浆料制得的微晶玻璃为LZAS(Li2O
‑
ZnO
‑
Al2O3‑
SiO2)系微晶玻璃，该微晶玻璃中各组分的作用在于，Na2O能降低玻璃液的黏度，促使玻璃的熔融温度降低，可以作为助熔剂使用，P2O5可以促使玻璃体系的分相，降低形核时的活化能与界面能；特别是CaO属于网络外体氧化物，作为组成成分能够起到维持玻璃结构并促进玻璃成分溶解的作用，少量的CaO有利于维持玻璃较高的稳定性与强度，在高温条件下，CaO可以提供自由氧，使氧硅比值得到提高，进而降低玻璃液的黏度，所以根据玻璃成分的不同添加适量的CaO有利于微晶玻璃的制备。因此，本申请由上述微晶玻璃涂层浆料制得的微晶玻璃涂层具有厚度薄、成分均匀、硬度高、耐磨性好、制备温度低、成本低等特点。本申请通过选择合适的基础玻璃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微晶玻璃涂层浆料，其特征在于，所述微晶玻璃涂层浆料主要由基础玻璃粉末与有机溶剂混匀后制得；其中，按质量百分比计，所述基础玻璃粉末主要由以下原料制得：Li2O 8～20％、SiO
2 60～80％、ZnO 4～10％、Al2O
3 3～10％、Na2O 3～10％、P2O
5 4～10％、CaO 1～6％。2.根据权利要求1所述的微晶玻璃涂层浆料，其特征在于，按质量百分比计，所述基础玻璃粉末主要由以下原料制得：Li2O 8～20％、SiO
2 60～80％、ZnO 5～10％、Al2O
3 5～10％、Na2O 5～10％、P2O
5 5～10％、CaO 1～6％；优选地，按质量百分比计，所述基础玻璃粉末主要由以下原料制得：Li2O 14％、SiO
2 67％、ZnO 4％、Al2O
3 3％、Na2O 3％、P2O
5 4％、CaO5％。3.一种微晶玻璃涂层浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(a)、将各原料混匀后依次进行熔炼、水淬，得到基础玻璃块；随后将基础玻璃块粉碎，得到基础玻璃粉末；(b)、将基础玻璃粉末与有机溶剂混匀，得到微晶玻璃涂层浆料。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李静，马宁，朱福成，聂帅，李惺宇，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：