一种起重机车轮外缘自润滑耐磨损梯度涂层的增材制备方法技术

本发明专利技术公开了一种起重机车轮外缘自润滑耐磨损梯度涂层的增材制备方法，包括：一、将Stellite合金粉末和石墨烯粉末分别置于高温炉中烘干；二、根据不同层的梯度成分要求制备不同比例的Stellite合金和石墨烯的混合粉末；三、启动激光立体成形设备，氩气作为保护气体，将不同比例的Stellite合金和石墨烯的混合粉末采用同轴送粉，激光熔覆的方式，依次叠加于起重机车轮外缘表面，制备得到自润滑耐磨损梯度涂层。本发明专利技术利用激光立体成形工艺在起重机车轮轮缘制备Stellite/石墨烯梯度涂层，制备的涂层具有优异的耐磨损和自润滑性能，用于起重机车轮轮缘的防护时，能够有效的解决起重机车轮轮缘防护上的问题。车轮轮缘防护上的问题。车轮轮缘防护上的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种起重机车轮外缘自润滑耐磨损梯度涂层的增材制备方法


[0001]本专利技术属于激光立体成形
，尤其涉及一种起重机车轮外缘自润滑耐磨损梯度涂层的增材制备方法。

技术介绍

[0002]起重机运行过程中出现的车轮磨损问题，多是由于起重机车轮啃轨问题或者是现象导致的，起重机车轮啃轨问题不仅会导致起重机车轮受到磨损伤害，而且车轮啃轨产生的磨损阻力，还会在起重机运行过程中产生一定的噪声，甚至导致起重机运行中发生脱轨等不安全问题。导致起重机生产运行过程中，车轮啃轨故障问题发生的原因主要有，起重机设备的车轮安装不合理，或者是起重机设备运行轨道安装质量不合格、起重机设备的车架发生变形、起重机设备小车轮发生啃轨故障等原因，导致起重机设备生产运行过程中，发生车轮啃轨故障问题，从而导致起重机运行中车轮出现磨损，影响起重机正常运行以及运行安全。如果在起重机生产运行过程中，发生或者是出现车轮啃轨故障现象，不仅会对于起重机设备的正常生产运行造成一定的影响，而且车轮啃轨严重时，还会造成起重机车轮出现较大的摩擦与磨损，使起重机运行过程中出现不平稳的运行状态，并且伴有噪音产生，甚至会导致起重机车轮发生运行脱轨故障，对于起重机的生产运行安全也会造成一定的影响。
[0003]起重机的大车行走轮的早期磨损的现象经常发生,车轮与轨道磨损发出刺耳的噪音,严重时会发生车轮轮缘断裂，车体跑出轨道的恶劣事故。
[0004]对磨损不平衡导致超载车轮跑偏和啃轨进而损坏和报废,损坏的部位形式和原因一般有四种：(1)轮缘磨损断裂：是由于轮缘未经淬火,硬度偏低在水平分力作用下轮缘产生变形，使得接触表面因冷作硬化呈现鳞屑状剥落。如果车轮或轨道安装调整不好就会加剧运行中的啃轨和磨损,如果铸态车轮磨损值超过轮缘厚度的35％时即触发断裂。(2)踏面磨损层状脱皮:是由于车轮硬化程度过浅，尽管进行了表面淬火处理,但车轮所承受的最大剪应力已经超过淬火硬层深度与次表层强度构成极大的梯度位差,车轮踏面出现大片的层状疲劳剥落。(3)踏面局部压碎凹陷：是由于个别铸态车轮在铸造时内部存在着疏松、缩孔或砂眼等缺陷，单位压力增大时就会出现表面凹坑、压陷而导致轮体报废。(4)轮缘早期脆性断裂：是由于个别车轮在模铸制造时，长时间处于高温,且脱氧不充分，奥化体晶粒极易粗大,加之在正火状态中冷却速度缓慢导致铁素体晶粒也明显粗大化，这种材料的车轮韧性极差，经受很小的冲击就容易发生脆性断裂。如果在铸造时混入非金属夹杂后形成破断力的应力集中，就会加速车轮的早期脆断后报废。
[0005]解决这一问题的关键是提高现有车轮轮缘的硬度,实现车轮组耐磨性抗朔变能力和抗剥离强度。随着表面处理技术的不断发展和完善，以及应用领域的扩展，表面处理技术所表现的耐磨优越性在机器防护上应用越来越广泛，采用金属涂层，陶瓷涂层，金属陶瓷复合涂层及金属间化合物涂层等工艺，能够有效的控制起重机车轮轮缘使用过程中的磨损问题，是人们所接受的一项经济，可靠的表面处理方法，有效的解决了起重机车轮轮缘防护问题。
[0006]Stellite合金是一种能耐各种类型磨损和腐蚀以及高温氧化的硬质合金，在我国翻译成司太立合金(钴基合金)。Stellite合金是以钴作为主要成分，含有相当数量的镍、铬、钨和少量的钼、铌、钽、钛、镧等合金元素，偶尔也还含有铁的一类合金。根据合金中成分不同，它们可以制成焊丝，粉末用于硬面堆焊，热喷涂、喷焊等工艺，也可以制成铸锻件和粉末冶金件。Stellite合金涂层具有较高的显微硬度，较好的耐磨性、氧化物含量低，涂层结合强度高等优势，是常用的耐磨涂层，已广泛应用于航空、航天、核能、机械等工业领域的装备关键摩擦运动副零部件表面耐磨防护。但在实际工作环境中，由于Stellite合金涂层较高的硬度，摩擦体系的摩擦系数较大，会对与其配合的摩擦副产生较严重的磨损，甚至影响耐磨防护涂层的使用寿命。因为Stellite合金涂层硬度较高，会对与起重机车轮轮缘磨损的轨道表面产生较严重的磨损，因此有必要制备具有自润滑特性的Stellite合金涂层，以满足在起重机车轮轮缘和轨道表面摩擦条件下的服役要求。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种起重机车轮外缘自润滑耐磨损梯度涂层的增材制备方法。该方法利用激光立体成形(同轴送粉、激光熔覆)的工艺在起重机车轮轮缘制备Stellite/石墨烯梯度涂层，制备的涂层具有优异的耐磨损和自润滑性能，用于起重机车轮轮缘的防护时，能够有效的解决起重机车轮轮缘防护上的问题，在该领域有着良好的应用前景。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种起重机车轮外缘自润滑耐磨损梯度涂层的增材制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009]步骤一、将Stellite合金粉末和石墨烯粉末分别置于高温炉中烘干；
[0010]步骤二、根据不同层的梯度成分要求，将步骤一中烘干后的Stellite合金粉末和石墨烯粉末置于球磨机中混合均匀，得到不同比例的Stellite合金和石墨烯的混合粉末；
[0011]步骤三、启动激光立体成形设备，氩气作为保护气体，将步骤二得到的不同比例的Stellite合金和石墨烯的混合粉末采用同轴送粉，激光熔覆的方式，依次叠加于起重机车轮外缘表面，制备得到自润滑耐磨损梯度涂层；所述激光立体成形工艺为：基板预热温度1600℃～1800℃，预热时间1h～2h，送粉压力0.4MPa～0.6MPa，送粉电压18V～22V，扫描速度600mm/h～1000mm/h，保护气氛氩气气压0.04MPa～0.06MPa，激光功率1300W～1500W，送粉量4g～6g，光斑直径2mm。
[0012]上述的一种起重机车轮外缘自润滑耐磨损梯度涂层的增材制备方法，其特征在于，步骤一中所述Stellite合金粉末为球形Stellite合金粉末，平均粒径<60μm，由以下重量百分比的原料混合制成：C 2.4％，Cr 30.5％，Si 1.0％，W 12.5％，Fe 3.0％，Mo 1.0％，Ni 3.0％，Mn 0.25％，Co余量；所述石墨烯粉末为商用增强性石墨烯，比表面积180m2/g～280m2/g，C含量70％～80％，平均粒径<10μm。
[0013]上述的一种起重机车轮外缘自润滑耐磨损梯度涂层的增材制备方法，其特征在于，步骤一中所述高温炉烘干的温度为120℃，时间为2h。
[0014]上述的一种起重机车轮外缘自润滑耐磨损梯度涂层的增材制备方法，其特征在于，步骤二中所述不同比例的Stellite合金和石墨烯的混合粉末按重量百分比计，包括以下组分：
0.25％，Co余量；所述石墨烯粉末为商用增强性石墨烯，比表面积180m2/g～280m2/g，C含量70％～80％，平均粒径<10μm；
[0029]步骤二、根据不同层的梯度成分要求，将步骤一中烘干后的Stellite合金粉末和石墨烯粉末置于球磨机中混合均匀，得到不同比例的Stellite合金和石墨烯的混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种起重机车轮外缘自润滑耐磨损梯度涂层的增材制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将Stellite合金粉末和石墨烯粉末分别置于高温炉中烘干；步骤二、根据不同层的梯度成分要求，将步骤一中烘干后的Stellite合金粉末和石墨烯粉末置于球磨机中混合均匀，得到不同比例的Stellite合金和石墨烯的混合粉末；步骤三、启动激光立体成形设备，氩气作为保护气体，将步骤二得到的不同比例的Stellite合金和石墨烯的混合粉末采用同轴送粉，激光熔覆的方式，依次叠加于起重机车轮外缘表面，制备得到自润滑耐磨损梯度涂层；所述激光立体成形工艺为：基板预热温度1600℃～1800℃，预热时间1h～2h，送粉压力0.4MPa～0.6MPa，送粉电压18V～22V，扫描速度600mm/h～1000mm/h，保护气氛氩气气压0.04MPa～0.06MPa，激光功率1300W～1500W，送粉量4g～6g，光斑直径2mm。2.按照权利要求1所述的一种起重机车轮外缘自润滑耐磨损梯度涂层的增材制备方法，其特征在于，步骤一中所述Stellite合金粉末为球形Stellite合金粉末，平均粒径<60μm，由以下重量百分比的原料混合制成：C 2.4％，Cr 30.5％，Si 1.0％，W 12.5％，Fe 3.0％，Mo 1.0％，Ni 3.0％，Mn 0.25％，Co余量；所述石墨烯粉末为商用增强性石墨烯，比表面积180m2/g～280m2/g，C...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁元，张建龙，池强，王俊，张伟卫，王晟，张梦飞，郑杰，杨旭，贠柯，毕成，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：