CN101239382B - 耐磨复合辊、板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨复合辊、板及其制造方法，其装置包括辊、板的金属基体，在金属基体的工作面上还覆盖有多孔合金陶瓷骨架，金属基体的工作面上的金属与多孔合金陶瓷骨架加热后在融合在一起形成冶金结合的整体。本发明的耐磨复合辊、板极大改善和提高复合工作层(面)整体的抗磨或耐磨性和抗压强度，使用寿命比现有铸锻造加热处理或堆焊强化耐磨性的方法制造的零部件提高了3～5倍，降低金属消耗2倍以上，通过预制骨架的合理分布可容易实现最佳的性能价格比，并且解决了颗粒直接渗透复合法制造过程硬质相分布不均和比例不易控制而难以保证质量的难题。

Description

耐磨复合辊、板及其制造方法
技术领域
本发明涉及高应力磨料磨损耐磨状况下破碎、粉磨物料设备中的辊子或辊板及其制备方法。
背景技术
一般工矿行业，如建材水泥、冶金、矿山开采等行业，工业物料处理过程使用普遍采用辊压机、立磨、破碎机、磨机等机械和设备，破碎和粉磨过程中存在大量金属消耗，普通材料难以承受高工作应力和磨料磨损，目前的解决方法有高低合金配方的金属铸锻造件直接或经过热处理后使用、金属材料经进口或国产合金焊材堆焊预保护，但使用效果均不理想，甚至不能满足工矿业设备的使用的最低要求：使用寿命只有500～8000h，达不到磨损速度＜1mm/1000h的要求；金属消耗量大，使用成本高；更换频率高，影响设备运转率等，严重制约工矿企业产能的发挥，直接经济效益受到影响。
现有的研究中，为了增加金属的耐磨性通常会在金属表面增加陶瓷结构层，陶瓷结构层与金属结合的方法通常有粘接、离心烧结和真空融合等。如中国发明专利01130196.1和00119873.4中所述。然而，由于辊子或辊板工作在高应力的情况下，采用上述的方式符合陶瓷层不能满足高应力的要求，容易破碎损坏。并且辊压机中使用的辊子和辊板的尺寸巨大，采用上述的技术也不易将陶瓷层复合在金属基体上。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种耐磨性能好、使用寿命长的耐磨复合辊、板及其制造方法。
本发明的技术方案是：
一种耐磨复合辊、板，包括辊、板的金属基体，其特征在于：在金属基体的工作层上覆盖有多孔合金陶瓷骨架，金属基体的工作面上的金属与多孔合金陶瓷骨架加热后再融合在一起形成冶金结合的整体。
一种制造上述耐磨复合辊、板的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
a.将多孔合金陶瓷骨架预置在金属基体上的工作层，在150～800℃的条件下预热3～10小时；
b.将金属基体加热至1200～1700℃形成液态，采用离心或真空浇铸工艺与多孔合金陶瓷骨架融合，形成冶金结合的整体。
优选地，上述方法中使用的多孔合金陶瓷骨架的空隙率是15～85％。
优选地，上述多孔合金陶瓷骨架为孔板、网板或泡沫板中的一种。
优选地，在选用多孔合金陶瓷骨架中的合金材料时选用与金属基体材料可以相互融合的合金材料。
本发明的有益效果是：极大改善和提高复合工作层(面)整体的抗磨或耐磨性和抗压强度，使用寿命比现有铸锻造加热处理或堆焊强化耐磨性的方法制造的零部件提高了3～5倍，降低金属消耗2倍以上；通过预制骨架的合理分布可容易实现工作层硬质相的任意体积比例，用以实现不同使用条件或工况下的理想分布和比例，实现最佳的性能价格比；解决了颗粒直接渗透复合法制造过程硬质相分布不均和比例不易控制而难以保证质量的难题。
附图说明
图1是本发明的耐磨复合辊子的侧视图。
图2是孔板形的多孔合金陶瓷骨架示意图。
图3是网板形的多孔合金陶瓷骨架示意图。
图4是本发明的耐磨复合辊板的示意图。
其中，附图标记：1为金属基体，2为工作层，3为多孔合金陶瓷骨架，4为耐磨复合辊子，5为多孔合金陶瓷骨架，6为耐磨复合辊板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明的具体实施例1，加工一个耐磨复合辊子4。
优选与基材相配的金属或非金属高硬度耐磨陶瓷合金，如WC、Ag2O3、SiC、ZrC、BeO、CaO、MgO、TiC、VC、SiO2、ZrO2、SiN4、B4C、NbC等，制成多孔合金陶瓷骨架3，多孔合金陶瓷骨架3可以是孔板、网板或泡沫板等形式，如图2、3所示。其尺寸符合辊(板)的工作层外形和尺寸要求。最终形成的多孔合金陶瓷骨架3以满足空隙率(体积比)15～85％、宏观硬度HRC73～115、显微硬度HV1100～4000、抗压强度＞1000MPa的条件为佳。
将形成的多孔合金陶瓷骨架3预置在金属基体1上的工作层2，在150～800℃的条件下预热3～10小时；然后将金属基体1加热至1200～1700℃形成液态，采用通常的离心或真空浇铸工艺融合，合金陶瓷骨架表面弥散溶解，形成冶金结合的整体，提高改善基体合金成分比例，如图1所示。同时，硬质合金部分弥散溶解，提高改善基体合金成分比例，形成的工作层厚度10～80mm，硬度达到HRC58以上(可控)，抗压强度＞1000MP。
通过选择多孔合金陶瓷骨架3种类和预制骨架的组合及合理分布可容易实现工作层硬质相的任意体积比例(10～65％)，用以实现不同使用条件或工况下的理想分布和比例，实现最佳的性能价格比；由此解决了颗粒直接渗透复合法制造过程硬质相分布不均和比例不易控制而难以保证质量的难题。
本发明的具体实施例2，加工一个耐磨复合辊板6。
与实施例1相似形成多孔合金陶瓷骨架5，然后将形成的多孔合金陶瓷骨架5预置在耐磨复合辊板6金属基体上的工作层，在150～800℃的条件下预热3～10小时；然后将耐磨复合辊板6金属基体加热至1200～1700℃形成液态后，采用真空浇铸工艺的方式形成冶金结合的整体，耐磨复合板制成如图4所示。
在上述实施例中选用多孔合金陶瓷骨架5中的合金材料时应优先选用与基体金属材料可以相互融合的合金材料。
上述的耐磨复合辊、板通过工业试用，其对比磨损速度减低到＜1mm/1000h，使用寿命超过40000h，使用期内无需更换，维护简单，减少停机时间，运转率可以提高10个百分点。

Claims (5)

1.一种耐磨复合辊、板，包括辊、板的金属基体，其特征在于：在金属基体的工作面上覆盖有多孔合金陶瓷骨架，金属基体的工作面上的金属与多孔合金陶瓷骨架加热后再融合在一起形成冶金结合的整体。
2.一种制造权利要求1所述的耐磨复合辊、板的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
a.将多孔合金陶瓷骨架预置在金属基体上的工作面层，在150～800℃的条件下预热3～10小时；
b.将金属基体加热至1200～1700℃形成液态，采用离心或真空浇铸工艺与多孔合金陶瓷骨架融合，形成冶金结合的整体。
3.根据权利要求2所述的制造耐磨复合辊、板的方法，其特征在于，多孔合金陶瓷骨架的空隙率是15～85％。
4.根据权利要求2所述的制造耐磨复合辊、板的方法，其特征在于，多孔合金陶瓷骨架为孔板、网板或泡沫板中的一种。
5.根据权利要求2所述的制造耐磨复合辊、板的方法，其特征在于，多孔合金陶瓷骨架中的合金材料与金属基体材料可以相互融合。
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