【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及耐磨涂层，具体地说是一种高耐磨铁基超音速火焰喷涂涂层及其制备方法。
技术介绍
1、触土部件作为农业机械中不可或缺的关键部件，承担着翻耕、松土等重要功能，其耐磨性能直接影响到农业生产效率和作业质量。触土部件频繁遭受土壤、砂砾、石块的冲击、摩擦、凿削等作用而发生磨损失效。目前可通过以下方法提高触土部件的耐磨性能：一是优化刀具材料，选择高硬度、高强度的合金钢或工具钢作为刀具材料，以增强刀具的整体硬度和抗磨性能；二是改进刀具设计，通过优化刀具结构、减少刀具表面的应力集中等方式，提高刀具在使用过程中的抗磨损能力和耐久性。此外，采用表面工程技术在钢基体上加工耐磨涂层也是一种重要的手段。近年来，研究者们广泛关注表面工程技术在农业机械触土部件表面耐磨方面的应用。
2、中国专利技术专利申请“一种熔覆粉末材料及其作为农业机械触土部件的表面强化涂层的应用(cn202311310111.8)”，提供一种熔覆粉末材料及其作为农业机械触土部件的表面强化涂层的应用。专利技术熔覆粉末材料的原料由以下质量百分数的组分构成：mo粉48.5wt％、feb粉28.2wt％、ni粉3wt％、cr粉2.5wt％、c粉0.5wt％，余量为fe粉。以熔覆粉末材料经等离子熔覆工艺进行表面强化处理。熔覆层具有高致密性和良好的耐磨性，力学性能得到有效改善。
3、中国专利技术专利申请“一种高耐磨耕种机械触土刀具及其制备方法(cn202211434922.4)”，公开了一种具有高耐磨工作层的农机触土刀具及其增材制造方法。专利技术所设计和制备的农机触
4、中国专利技术专利申请“一种旋耕刀用65mn钢表面高硬度激光熔覆涂层及其制备方法(cn202010193467.8)”，公开了一种旋耕机用高强耐磨旋耕刀及其制备方法。所专利技术熔覆层由镍基自熔性合金粉末、氮化硅粉末和含氟类添加剂混合所得；按质量百分比计，所述熔覆层中镍基自熔性合金粉末占90-95％，氮化硅粉末占2.25-2.375％，余量为含氟类添加剂。提高了合金刀体的综合机械性能，具有优异的耐磨防腐性。
5、中国专利技术专利申请“一种在正刀刃堆焊耐磨合金层的旋耕刀(cn202122501672.9)”，提出了一种在正刀刃堆焊耐磨合金层的旋耕刀。所述刀体的切割端的正刀刃顶部及前部设置有耐磨合金层，所述耐磨合金层通过堆焊与所述正刀刃的顶部连接，所述耐磨合金层厚度大于所述正刀刃的厚度，耐磨合金设置在正刀刃的顶端及前部，对正刀刃起到了完全保护的作用。耐磨合金层增加了旋耕刀的耐用性和耐磨性。
6、这些耐磨材料、工艺都取得了较好的效果，然而，激光熔覆、堆焊等方法会使得触土部件基体出现脆断等问题，在耐磨加工涂层后，需要热处理，使得工艺较为复杂。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种高耐磨铁基超音速火焰喷涂涂层及其制备方法。本专利技术直接在触土部件成品的基体表面上制备涂层，涂层具有高硬度、高耐磨、结合强度高等优势，耐磨涂层制备方法简单。可有效提高触土部件的硬度与耐磨性，延长触土部件的使用寿命，达到耐磨延寿的目的。
2、为达到预期目标，本专利技术提出的技术方案具体为：
3、一种高耐磨铁基超音速火焰喷涂涂层，所述涂层所用原料为粉末材料，所述粉末材料以质量百分比计，包括下述组分：
4、c：4.0～6.0％；cr：3.0～5.0％；co：9.0～11.0％；o：≤0.5％；fe：≤1％；w：余量；所述粉末材料的粒径分布为15～45μm；所述涂层通过超音速火焰喷涂工艺制备。
5、本专利技术一种高耐磨铁基超音速火焰喷涂涂层，原料粉末的松装密度为4.0～6.0g/cm3、优选为4.75～4.85g/cm3、霍尔流速为10.0～15.0s/50g、优选为13.0～13.5s/50g。
6、作为进一步的优选方案，该粉末材料各组分的质量百分含量为，c：4.5～5.5％；cr：4.0％；co：10.0％；o≤0.05％.；fe≤0.5％；w：余量。
7、本专利技术将wc粉末、co粉末和cr3c2粉末三种原料粉按配比要求混合为wc10co4cr混合粉末，溶剂选用去离子水，在混合粉末中加入适量去离子水，再放入磨球，于球磨机中湿磨8～12h后，再加入粘结剂和分散剂配制料浆，然后再放入球磨机中湿混一段时间，即可得到均匀稳定的料浆，然后对已配好的料浆在离心式喷雾干燥塔中进行喷雾造粒，造粒粉末经筛分和脱脂处理后，于立式高温烧结炉中快速烧结，粉末以自由落体的运动方式连续均勻地通过加热区和冷却区，且于加热区中完成烧结，烧结时间为0.1～5s。保护气氛为氮气，最后对烧结粉末按要求分级蹄分，即可得到所需粒度要求的wc10co4cr热喷涂粉末。
8、所用wc、co、cr3c2粉末的纯度≥99％，其粉末粒度1～2μm，wc、co、cr3c2粉末的质量比为85.4：10：4.6。
9、本专利技术一种高耐磨铁基超音速火焰喷涂涂层的制备方法，包括以下步骤，
10、(1)触土部件基体表面清洗、除油除锈；
11、(2)经过步骤(1)后的触土部件表面喷砂处理；
12、(3)将经过步骤(2)处理过后的触土部件基体固定在载物台，进行超音速火焰喷涂；
13、(4)涂层制备：采用超音速火焰喷涂系统制备涂层，得到一种高耐磨铁基超音速火焰喷涂涂层。
14、进一步的，所述步骤(1)中，触土部件基材用角磨机去除氧化层，并用无水乙醇清洗干净。油污、油漆用化学溶剂清洗，如果油渍已渗入基体材料内可用氧-乙炔焰烘烤。
15、进一步的，触土部件基体的材质包括65mn钢、60si2mn钢等。
16、进一步的，所述步骤(2)中，对触土部件基体需加工耐磨涂层的区域表面进行喷砂粗化处理，增加表面粗糙度(600～680μm、优选为620-660μm)，有利于基体、涂层更好地结合。喷砂用磨料必须清洁干燥并有尖锐棱角。表面粗化后，保持清洁、干燥，粗化后即时喷涂，相隔时间不能超过2h。
17、进一步的，所述步骤(3)中，将经过步骤(2)处理过后的触土部件基体调整好加工位置并固定在喷涂加工载物台。设置喷枪相对工件移动速度500-700mm/s，喷涂距离：350～400mm；喷枪步距3～8mm。
18、作为进一步的优选，所述步骤(3)中，设置喷枪相对工件移动速度590-610mm/s，喷涂距离：365～375mm；喷枪步距4～6mm。
19、进一步的，所述步骤(4)中，喷涂粉末在使用前必须烘干，烘干温度80～90℃，烘干时间1～2h。燃料采用航空煤油，氧气作为助燃剂，氮气作为送粉载气。
20、进一步的，步骤(4)中，
21、燃料采用航空煤油，其流量为28-32l/h(气化前的流量)、压力为5-10psi；
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1.一种高耐磨铁基超音速火焰喷涂涂层，其特征在于：所述涂层所用原料为粉末材料，所述粉末材料以质量百分比计，包括下述组分：
2.根据权利要求1所述的一种高耐磨铁基超音速火焰喷涂涂层，其特征在于：原料粉末的松装密度为4.0～6.0g/cm3、优选为4.75～4.85g/cm3、霍尔流速为10.0～15.0s/50g、优选为13.0～13.5s/50g。
3.根据权利要求1所述的一种高耐磨铁基超音速火焰喷涂涂层，其特征在于：粉末材料各组分的质量百分含量为，C：4.5～5.5％；Cr：4.0％；Co：10.0％；O≤0.05％.；Fe≤0.5％；W：余量。
4.一种高耐磨铁基超音速火焰喷涂涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种高耐磨铁基超音速火焰喷涂涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，对触土部件基体需加工耐磨涂层的区域表面进行喷砂粗化处理，增加表面粗糙度至620～660μm。
6.根据权利要求1所述的一种高耐磨铁基超音速火焰喷涂涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，表面粗化后，
7.根据权利要求1所述的一种高耐磨铁基超音速火焰喷涂涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，设置喷枪相对工件移动速度590-610mm/s，喷涂距离：365～375mm；喷枪步距4～6mm。
8.根据权利要求1所述的一种高耐磨铁基超音速火焰喷涂涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，喷涂粉末在使用前烘干，烘干温度为80～90℃，烘干时间1～2h。
9.根据权利要求1所述的一种高耐磨铁基超音速火焰喷涂涂层的制备方法，其特征在于：采用超音速火焰喷涂系统制备涂层时，燃料采用航空煤油，氧气作为助燃剂，氮气作为送粉载气；其中：
...【技术特征摘要】
1.一种高耐磨铁基超音速火焰喷涂涂层，其特征在于：所述涂层所用原料为粉末材料，所述粉末材料以质量百分比计，包括下述组分：
2.根据权利要求1所述的一种高耐磨铁基超音速火焰喷涂涂层，其特征在于：原料粉末的松装密度为4.0～6.0g/cm3、优选为4.75～4.85g/cm3、霍尔流速为10.0～15.0s/50g、优选为13.0～13.5s/50g。
3.根据权利要求1所述的一种高耐磨铁基超音速火焰喷涂涂层，其特征在于：粉末材料各组分的质量百分含量为，c：4.5～5.5％；cr：4.0％；co：10.0％；o≤0.05％.；fe≤0.5％；w：余量。
4.一种高耐磨铁基超音速火焰喷涂涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种高耐磨铁基超音速火焰喷涂涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，对触土部件基体需加工耐磨涂层的区...
【专利技术属性】
技术研发人员：李专，聂宏樱，周好，吴佳琦，温国源，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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