本发明专利技术公开一种用于注塑机螺杆表面的热喷涂复合梯度涂层及其制备方法。该复合梯度涂层以位于螺杆基体表面的金属陶瓷硬质合金涂层作为过渡层，在该过渡层表面热喷涂表面抛磨加工合金层。与现有的螺杆表面涂层相比，该复合梯度涂层不仅具有优异的表面易于抛磨加工性能，而且具有优异的基体结合强度、耐摩擦磨损性能和耐高温、耐腐蚀性能，能够极大地提高螺杆的使用性能，显著延长螺杆的使用寿命，可替代目前广泛使用的渗氮、喷焊等螺杆表面处理工艺，具有良好的应用前景与经济效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及注塑机螺杆表面处理
，尤其涉及。
技术介绍
机筒和螺杆是注塑机的核心部件，机筒螺杆是一对运动付，相对于机筒来说，螺杆更易于由于表面摩擦磨损而失效损坏。螺杆失效引起的损失是惊人的，据北美1986年的统计数据，螺杆失效损失就已经超过25亿美金。在中国，虽没有相应的统计资料，但是由于国内注塑机、挤出机的用量极大，螺杆失效必然导致巨大的经济损失。因此解决螺杆的过早失效问题是亟待研究的课题，而螺杆表面强化技术的研发是最重要的方向。塑料颗粒及填料由尾部进入注塑机筒，受螺杆挤压推进，并且在前进中混合塑化， 由螺杆头部注入模腔。因此螺杆在机筒中是作高速旋转运动，并处在一定的高温高压条件下，同时螺杆还须经受塑料颗粒与填料颗粒的摩擦与磨损。当填料是一些玻璃纤维，碳酸钙等无机硬物质时，螺杆的磨损尤为剧烈。并且塑料和填料在高温下塑化时常常分解出强腐蚀性介质，如硬聚氯乙烯分解出氯化氢气体，氟塑料分解出氟化氢气体都能强烈腐蚀螺杆表面金属。基于螺杆的服役工况，其表面一般需经特殊处理以满足下列要求(1)可加工性良好，便于切削加工以获得光洁的表面，从而减小摩擦系数增加注塑生产效率；(2)热处理性能良好，以保证较小的变形和获得必要的强度、硬度等基本性能；(3)高温耐磨耐蚀性能良好，从而保证螺杆具有一定的使用寿命；(4)表面处理层必须具有良好的附着性，保证表面层与基体金属之间有高的结合强度；(5)加工处理工艺应尽可能的简单方便，易于操作，同时保证整个螺杆的制造成本要尽可能的低廉。目前，国内外在提高螺杆的使用寿命方面已经采取了一系列措施，广泛使用的工艺方法主要有全硬化螺杆、表面氮化、电镀硬铬、表面火焰淬硬、高频淬硬、激光处理、真空镀覆、化学镀M-P和表面喷涂、喷焊、堆焊等。上述螺杆表面处理方法各有特点，不同方法处理的螺杆可以被用来适应不同的注塑材料和工艺要求，但在使用的过程中也存在一些局限性。例如，表面氮化工艺中，氮化温度通常高于500°C，氮化时间几十小时，生产效率低，能源消耗大，设备费用高，生产车间工矿恶劣，同时长时间的高温氮化螺杆很容易变形，氮化后磨外圆的工序容易磨掉表面局部的白亮层，在使用中这一部位就首先被腐蚀磨损，进而导致整个螺杆过早失效；同时，表面氮化用材必须是38CrMoAlA氮化钢，价格较高，而氮化层的硬度也比较低。电镀硬铬工艺除了环境污染和涂层耐磨性能较差外，还存在尖角效应， 有棱角的地方镀层厚，其它的地方镀层薄，且电镀前要经过磨削加工将各处的尖角倒圆，否则由于镀铬的边缘效应，产生粗晶颗粒，成为铬层剥落的起点。高速钢整体淬火工艺由于整体淬透，表面易被杂质或体积较大的高硬度填充颗粒崩裂。激光熔覆方法一次加工的表面积较小，比较不适用于整体螺杆加工。真空镀覆工艺需要高真空设备，成本昂贵，且可处理工件的尺寸有限。化学镀Ni-P方法的最大问题在于镀层薄，一般几十微米。热喷涂是一种常用的材料表面处理技术，采用热喷涂方法可以在螺杆表面制备出耐高温抗摩擦和腐蚀性能优良的涂层，且热喷涂具有不受工件尺寸和施工场所的限制、沉积效率较高以及对基体材料的热影响小的特点，既可用于螺杆的生产，也是一种螺杆局部修复的技术，综合成本较低。目前国内外在螺杆制造领域，热喷涂技术还没有得到广泛的应用，主要的原因是还没有能够有效解决螺杆上热喷涂涂层在表面镜面抛磨加工和服役过程中的破坏的问题。
技术实现思路
本专利技术的技术目的是为了保护注塑机螺杆不被摩擦腐蚀，从而延长其使用寿命、 提高其性能，提出一种注塑机螺杆表面的热喷涂复合梯度涂层，该涂层性价比高，具有优异的基体结合强度、抗高温磨损性和耐腐蚀性，同时具备优异的表面可抛磨加工性能，能够提高螺杆的使用性能，延长其使用寿命。本专利技术实现上述技术目的所采用的技术方案为一种注塑机螺杆表面的热喷涂复合梯度涂层，以注塑机螺杆为基体，在该基体表面采用热喷涂的方法而得到，其特征是如图1所示，所述的复合梯度涂层由位于基体表面的过渡层，以及位于过渡层表面的表面抛磨加工合金层组成，所述的过渡层是金属陶瓷硬质合金涂层。作为优选，所述的过渡层的金属陶瓷硬质合金包括但不限于Cr3C2-Ni、WC-CrC_Ni、 WC-Co、WC-Co-Cr、Cr3C2-NiCr, Cr3C2-CoNiCrAlY, WC-FeCrAl、WC-Ni 等。作为优选，所述的表面抛磨加工合金包括但不限于NiCr、NiCrBSi、NiAl、NiCrAl、 316L, NiCrBSiFe, NiCrBSiMoFe 等。作为优选，所述的注塑机螺杆的常用材料包括但不限于钢材，如45号钢、40Cr、氮化钢、38CrMoAl、34CrAlNi、3 ICrMo 12 等。作为优选，所述的过渡层金属陶瓷硬质合金涂层的厚度范围为ΙΟΟμπι 200μπι， 表面抛磨加工合金涂层的厚度范围为100 μ m 150 μ m。本专利技术一种注塑机螺杆表面的热喷涂复合梯度涂层的制备方法包括如下步骤步骤1、基体表面预处理对注塑机螺杆表面进行清洗、除油除锈和表面粗化；步骤2、基体表面热喷涂过渡层在步骤1表面预处理的注塑机螺杆表面采用热喷涂方法制备一层金属陶瓷硬质合金涂层作为过渡层；步骤3、过渡层表面热喷涂合金涂层在步骤2得到的过渡层表面采用热喷涂方法制备一层合金涂层作为表面抛磨加工合金层ο上述制备方法中所述的步骤1中，表面粗化方法包括但不限于喷砂、车螺纹或滚花、电拉毛等。所述的步骤2中，热喷涂方法包括但不限于超音速火焰喷涂，爆炸喷涂，等离子喷涂，火焰喷涂和电弧喷涂等，其中优选超音速火焰喷涂方法，其喷涂参数的优选范围为助燃气、燃气和辅助气的压力分别为6 Ubar、3 ^ar和5 ^ar,流量分别为200 300slpm、60 80slpm和300 500slpm，送粉气压力为3 9bar，流量为10 20slpm，送粉速率为40 150g/min，喷涂距离为150 300mm。所述的步骤3中，热喷涂方法包括但不限于超音速火焰喷涂、爆炸喷涂和火焰喷涂，其中优选超音速火焰喷涂方法，其喷涂参数的优选范围为助燃气、燃气和辅助气的压力分别为8 12bar、4 8bar和6 8bar，流量分别为100 200slpm、60 90slpm和 350 550slpm，送粉气压力为3 9bar，流量为10 20slpm，送粉速率为30 120g/min， 喷涂距离为200 ；350讓。为了表征本专利技术注塑机螺杆表面的热喷涂复合梯度涂层的性能，利用荧光金相显微镜、表面轮廓仪、拉伸试验机和显微硬度计对所得到的涂层样品进行表征，以下是具体的性能测试方法。(1)涂层显微硬度测试方法将涂层样品的横截面镶嵌后抛光，采用数显硬度计测量涂层横截面的显微硬度， 所加载荷为300g，保压时间为10s。硬度计算公式为2P . aHv = — sm —v d2 2式中P——所加载荷；d——压痕对角线长度；α—正方形四棱角锥体压头两相对面夹角(规定为136° )。每个试样测试5个点，最后的硬度取其平均值。(2)涂层结合强度测试方法该性能测试根据国标G98642-88 (热喷涂层结合强度的测定)进行。拉伸试样的材质是普通的Q235钢，经车削加工成直径为25. 4mm,高度为30mm的圆柱形标准试样。具体试验步骤如下将试样对偶本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：袁建辉，丁思月，李华，黄晶，雷强，薛群基，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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