CN112795914A - 一种在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法 - Google Patents

一种在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112795914A
CN112795914A CN202011588470.6A CN202011588470A CN112795914A CN 112795914 A CN112795914 A CN 112795914A CN 202011588470 A CN202011588470 A CN 202011588470A CN 112795914 A CN112795914 A CN 112795914A
Authority
CN
China
Prior art keywords
die steel
nicrbsi
powder
coating
tic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011588470.6A
Other languages
English (en)
Inventor
刘和平
杨恒喆
刘浪浪
孙凤儿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North University of China
Original Assignee
North University of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North University of China filed Critical North University of China
Priority to CN202011588470.6A priority Critical patent/CN112795914A/zh
Publication of CN112795914A publication Critical patent/CN112795914A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
    • C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种在模具钢表面制备TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，步骤为：取Ti粉末、石墨粉和NiCrBSi合金粉末混合；将模具钢切割并进行表面预处理；使用水玻璃胶体作为粘结剂，将第一步混合粉末与水玻璃搅拌均匀制成膏体，涂敷在模具钢表面；将涂覆好的基体置于鼓风干燥箱中，使粘结剂充分挥发；将烘干完成的试样放入空心石墨底座中；将模具钢和石墨底座一同放置在感应线圈下进行感应熔覆；将熔覆完成的模具钢放入真空管式炉，进行固溶处理；将模具钢放入真空管式炉中并抽真空，进行人工时效处理。本发明所得到的模具钢表面制备的复合材料具有优异的表面硬度和耐摩擦、磨损性能，且高温性能良好，增加了模具钢的寿命，扩大了使用范围。

Description

一种在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的 方法
技术领域
本发明涉及一种在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，属于模具材料表面工程技术领域。
背景技术
模具钢根据工作状态可以分为热作模具钢、冷作模具钢和塑料模具钢。其中冷作模具钢是指金属在冷态下变形所用的模具钢。冷变形通常是将板材或棒材拉延、冲压、冷镦或冷挤成型，使用的模具如冷冲、冷挤压、冲裁和拉丝等。虽然对于不同类型的冷变形，其模具的具体服役条件有所不同，但都具有共同的特点：工作温度不高，主要承受高压力或冲击力，金属之间有剧烈的摩擦。因此冷作模具钢就要求具有高硬度和耐磨性，同时也要具有一定的韧性。在工艺上则要求具有足够的淬透性，淬火变形要小。随着我国加工工业的迅速发展，模具的负荷不断加大，要求也越来越高，因而要求采用更耐用的材料和新型工艺来制造。目前的研究主要集中在通过改变合金成分和进行合适的热处理工艺来调控模具钢的微观组织，从而达到强化模具钢的强度、硬度、耐磨性和韧性，进而延长模具钢使用寿命的目标。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利CN110983202A公开了一种抗热疲劳压铸模具钢的制备方法。按固定的化学成分进行配比，将原材料表面除锈除油污后放入电弧炉中进行熔炼，然后进行真空精炼，精炼期间温度控制在1600℃，真空度在10Pa，再放入氩气保护的电渣炉中进行电渣重熔。熔炼结束后，使用水压机和精锻机进行3D锻造，最后对锻造后的材料进行匀质处理得到模具钢。此方法得到的模具钢成分均匀、组织致密，消除了各种宏观和显微缺陷，提高了模具钢的韧性和塑性，冲击性能达到330J的平均值。
中国专利CN111041176A公开了一种热作工模具钢的热处理工艺。该发明将经过电渣重熔后处于红热状态的电渣锭放入加热炉内进行高温均质化处理，加热到固相线以下120℃保温。再将温度调整至固相线200℃以下保温2~4h，出炉直接锻造。随后经过细化晶粒处理、超细化处理、球化退火和调质处理的一系列热处理工艺，最终得到模具钢。采用上述工艺之后，热作工模具钢的金相组织均匀、细小，碳化物呈球状细小弥散析出。在同等硬度条件下，工模具本体试样的无缺口冲击功≥350J，有缺口冲击功≥20J；等向性能≥0.85，工模具的等向性能、强韧性、冲击性能、使用寿命等重要指标有显著提高。
上述所检索到的专利都为单一通过控制合金化元素或改变热处理工艺来调控模具钢的微观组织，可以达到改善性能的作用。但这种方式对模具钢的性能提升空间有限，并且会伴随着部分性能的牺牲。特别是在多种合金化元素混合加入情况下，会出现成本增高、冶炼难度提升、成分难控制的情况。这就会导致模具钢的应用范围受限。
在模具钢表面制备复合材料涂层，为了使模具钢表面的性能获得较大的提升，主要体现在硬度、耐摩擦磨损性能以及耐腐蚀性能的提高。Ni基合金，尤其是NiCrBSi合金具有较高的断裂韧性，高粘接强度和优异的耐磨性。由于这些特性，它们作为热喷涂和感应熔覆法生产的涂层材料，在各种工业中得到了广泛应用。然而，模具钢逐渐恶劣的工作环境，对表面涂层的性能要求越来越高，在一些磨损十分严重的工作环境下，单一合金涂层的性能已经无法满足更高的要求。因此，提出在合金粉末中添加具有高硬度的陶瓷颗粒，通过熔覆技术可以得到成分均匀，组织致密的复合涂层，进而提高涂层的硬度和耐磨损性能。
目前，利用高频感应熔覆技术在基体表面制备复合材料涂层的方法趋于成熟，但仍存在一些问题制约其应用范围。添加陶瓷颗粒的复合涂层，由于陶瓷颗粒与涂层属于镶嵌结合，往往存在裂纹、气孔等缺陷。此外，高频感应加热是一个快速加热和冷却的过程，这种特殊的热循环会导致熔覆层的组织不稳定。涡流分布不均匀导致局部热输入不均匀，熔覆层中存在残余应力。虽然残余应力的存在可以增加位错密度，一定程度上可以提高涂层的强度，但同时残余应力存在会增大涂层中裂纹扩展的速度，在使用过程中，涂层的性能极不稳定，导致涂层的硬度和耐磨性随着服役时间的延长而产生较大的变化。
发明内容
本发明旨在提供一种在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，提高了模具钢表面硬度、耐摩擦磨损性能以及高温性能，延长使用寿命和应用范围；同时改善高频感应熔覆制备涂层存在的结合强度不够、组织不均匀、稳定性不足等问题。
本发明采用Ti粉末、石墨粉和NiCrBSi合金粉末在模具钢表面制备出原位自生的TiC/NiCrBSi复合材料涂层。在目前国内外的研究中，为提高材料表面硬度、耐磨损性和耐腐蚀性能，进行表面熔覆的合金粉末主要有Fe基合金粉末、Ni基合金粉末和Co基合金粉末。NiCrBSi合金粉末属于Ni基合金粉末，其硬度和耐磨损性能仅次于Co基合金粉末，同时又具有良好的自熔性和流动性，价格便宜，因此得到广泛使用。相比于直接加入TiC颗粒，在合金中原位自生TiC陶瓷颗粒增强相是在基体内原位形核、长大的热力学稳定相，增强体表面无污染，与基体浸润性好，避免了与基体相容性不良的问题，且界面结合强度高，增强颗粒细小、均匀分布，对基体的增强作用大大提高。
本发明提供了一种在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，包括以下步骤：
步骤一：取Ti粉末（颗粒尺寸10~25µm，纯度为99.9%）和石墨粉（颗粒尺寸5~50µm，纯度为99.99%）以1:1的摩尔比混合，将其和NiCrBSi合金粉末放入行星球磨机中进行混合，所述Ti/石墨混合粉末与NiCrBSi合金粉末的质量配比为5~25∶75~95；
球磨使用不锈钢罐不锈钢球，球料比为3:1，转速为100 ~120r/min，球磨的时间为3~4h。
NiCrBSi合金粉末由以下质量百分比的物质组成：15~20%的Cr，3.0~4.5%的Si，3.5~5.5%的B，0.5~1.1%的C，3.5~5.0%的Fe，其余为Ni。
步骤二：将模具钢切割成Φ15mm×10mm的圆柱状并进行表面预处理，使用丙酮对表面进行超声清洗，去除表面的油污，接着采用喷砂处理，除去表面氧化层同时使表面粗糙度保持在Ra4.5~12.5µm，可适当提高基体与涂层的结合能力。
步骤三：使用水玻璃胶体作为粘结剂，将第一步经球磨机械混合后的粉末与水玻璃搅拌均匀制成膏体，然后涂敷在模具钢表面，涂覆厚度为1mm~1.5mm；
添加水玻璃的质量比为8%~12%，即水玻璃与粉末的质量比为8~12:100。
步骤四：将涂覆好的基体置于鼓风干燥箱中，温度为100~120℃，保温3~4h，使粘结剂充分挥发。
步骤五：将烘干完成的试样放入适合其尺寸的空心石墨底座中，使涂覆好的模具钢两侧被石墨管壁紧紧包裹，在最大程度上隔绝空气，避免涂层和基体在感应加热过程中严重氧化。
空心石墨底座为圆柱形空心石墨管，底端用底座固定，其直径大小正好能放下Φ15mm的模具钢，将涂覆好的试样放入其中进行感应熔覆，以避免氧化。
步骤六：将模具钢和石墨底座一同放置在感应线圈下，进行感应熔覆。采用梯度加热的方法，第一阶段为预热阶段，加热温度为500~600℃，电流为20~30A，加热时间60~80s。第二阶段为熔融阶段，加热温度为1100~1200℃，电流为280~320A，加热时间20~30s。待粉末熔融后，在空气中冷却，凝固后得到熔覆层。
步骤七：将熔覆完成的模具钢放入真空管式炉，将真空管抽真空，进行固溶处理。固溶处理的温度为920~950℃，保温1h后水冷。
步骤八：再次将模具钢放入真空管式炉中并抽真空，进行人工时效处理。时效的温度为510~540℃，保温时间为4~8h，冷却方式为空冷。待试样冷却至室温，即在模具钢表面得到了TiC/NiCrBSi复合涂层。
本发明采用Ti粉末、石墨粉和NiCrBSi合金粉末在模具钢表面制备出原位自生的TiC/NiCrBSi复合材料涂层。在目前国内外的研究中，为提高材料表面硬度、耐磨损性和耐腐蚀性能，进行表面熔覆的合金粉末主要有Fe基合金粉末、Ni基合金粉末和Co基合金粉末。NiCrBSi合金粉末属于Ni基合金粉末，其硬度和耐磨损性能仅次于Co基合金粉末，同时又具有良好的自熔性和流动性，价格便宜，因此得到广泛使用。相比于直接加入TiC颗粒，在合金中原位自生TiC陶瓷颗粒增强相是在基体内原位形核、长大的热力学稳定相，增强体表面无污染，与基体浸润性好，避免了与基体相容性不良的问题，且界面结合强度高，增强颗粒细小、均匀分布，对基体的增强作用大大提高。
本发明中经机械球磨后的混合粉末需要添加适当的粘结剂用于预制涂层，选用水玻璃的原因是：经研究得出水玻璃对涂层的组织和性能不会产生明显的影响，用于预制涂层时能得到成型良好、性能优异的涂层。
本发明中将试样放入空心石墨底座中，并一同放入线圈采用梯度感应加热的方法。使用空心石墨管包裹试样的目的在于尽可能的减少空气与涂层和基体的接触，减少脆性的氧化物生成，导致涂层性能受损。采用梯度加热的方法，精确控制最高温度，在预热阶段，基体和合金粉末的温度缓慢从室温上升到500~600℃，为了避免升温太快导致生成裂纹等缺陷。熔融阶段是合金粉末熔化，与基体形成冶金结合的过程，温度要快速达到1100~1200℃，停留适当的时间，避免涂层“夹生”。
本发明中对高频感应熔覆得到的复合材料涂层进行了固溶和时效的热处理工艺，目的在于，一方面可以提高涂层的结合强度，获得高致密性、低残余应力的涂层。另一方面，由于高频感应熔覆是快速加热和冷却的非平衡过程，在基体表面的熔池中元素的扩散受到抑制，熔覆结束后熔覆层内部组织容易形成过饱和的非平衡亚稳相固溶体。通过热处理，加剧原子间的扩散作用，使得过饱和固溶体中析出新相并同时向稳定态转变，涂层内组织更加均匀、稳定，熔覆层的综合力学性能得到明显提升。
本发明的有益效果：
（1）采用原位自生TiC增强NiCrBSi合金，得到的增强体表面无污染，与基体浸润性好，避免了与基体相容性差的问题，且界面结合强度高，TiC增强颗粒细小、均匀分布。
（2）在高频感应熔覆过程中引入空心石墨管，能有效地隔绝部分空气，避免了涂层和模具钢基体被氧化所生成的氧化物对涂层的综合性能造成损害。此方法成本低且可重复使用，大大提高了经济效益。
（3）高频感应熔覆过程采用梯度加热的方法，精准控制温度，避免加热过度和不足的情况出现。预热阶段避免升温太快造成裂纹等缺陷，熔融阶段粉末与基体形成了良好的冶金结合。
（4）利用固溶处理起到固溶强化的效果，并且明显减少涂层中的气孔、裂纹等缺陷，组织均匀致密；合金元素分布更均匀；γ-Ni固溶体的强化作用增强，涂层析出新相并存在少量氧化物（少量氧化物的存在是因为感应熔覆是在空气中进行的，石墨底座不能完全隔绝空气防止氧化）。
（5）时效处理过程中，γ-Ni固溶体逐渐分解，涂层硬度略有下降，但依然表现出较高的高温稳定性。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例1：
第一步：取Ti粉末和石墨粉以1:1的摩尔比混合，将其和质量百分数为16.68%的Cr，3.47%的Si，3.76%的B，0.58%的C，3.97%的Fe，其余为Ni的NiCrBSi合金粉末放入行星球磨机中进行混合，比例（质量分数）为10%Ti/石墨混合粉末与90%NiCrBSi合金粉末。球磨的参数为，球料比3:1，转速为100r/min，球磨的时间为4h。
第二步：将模具钢切割成Φ15mm×10mm的圆柱状并进行表面预处理，使用丙酮对表面进行超声清洗，去除表面的油污，接着进行喷砂处理。
第三步：使用水玻璃作为粘结剂，将第一步经球磨机械混合后的粉末与水玻璃搅拌均匀制成膏体，涂敷在模具钢表面，涂覆厚度为1mm。
第四步：将涂覆好的基体置于鼓风干燥箱中，温度为100℃，烘干4h，使粘结剂充分挥发。
第五步：将烘干完成的试样放入适合其尺寸的空心石墨底座中，使涂覆好的模具钢两侧被石墨管壁紧紧包裹，在最大程度上隔绝空气。
第六步：将模具钢和石墨底座一同放置在感应线圈下，进行感应熔覆。采用梯度加热，预热阶段，加热温度为520℃，电流为20A，加热时间74s。熔融阶段，加热温度为1150℃，电流为282A，加热时间28s。待粉末熔融后，在空气中冷却，凝固后得到熔覆层。
第七步：将熔覆完成的模具钢放入真空管式炉，将真空管抽真空，进行固溶处理。固溶处理的温度为920℃，保温1h后水冷。
第八步：再次将模具钢放入真空管式炉中并抽真空，进行人工时效处理。时效的温度为510℃，保温时间为8h，冷却方式为空冷。待试样冷却至室温即在模具钢表面制备出了TiC/NiCrBSi复合材料。
结果表明：在模具钢表面制备出的原位自生TiC增强NiCrBSi合金复合材料涂层，组织均匀致密，无明显的气孔和裂纹等缺陷，与基体冶金结合良好。涂层的显微组织主要是以γ-Ni固溶体为基体，Ni3Si和Ni4B3的共晶组织呈树枝状分布在基体上，同时基体上弥散析出了大量纳米级碳化物(Fe,Ni)23C6，与TiC、SiB6等硬质相颗粒，γ-Ni的晶界处存在析出的碳铬化物和硼铬化物，以及Fe-Cr系δ相颗粒。涂层的平均硬度达到932.3HV0.2，磨损量相对基体减小了62.3%。
实施例2：
第一步：取Ti粉末和石墨粉以1:1的摩尔比混合，将其和质量百分数为17.34%的Cr，3.56%的Si，3.96%的B，0.55%的C，4.13%的Fe，其余为Ni的NiCrBSi合金粉末放入行星球磨机中进行混合，比例（质量分数）为10%Ti/石墨混合粉末与90%NiCrBSi合金粉末。球磨的参数为，球料比3:1，转速为120r/min，球磨的时间为3.5h。
第二步：将模具钢切割成Φ15mm×10mm的圆柱状并进行表面预处理，使用丙酮对表面进行超声清洗，去除表面的油污，接着进行喷砂处理。
第三步：使用水玻璃作为粘结剂，将第一步经球磨机械混合后的粉末与水玻璃搅拌均匀制成膏体，涂敷在模具钢表面，涂覆厚度为1.2mm。
第四步：将涂覆好的基体置于鼓风干燥箱中，温度为100℃，烘干4h，使粘结剂充分挥发。
第五步：将烘干完成的试样放入适合其尺寸的空心石墨底座中，使涂覆好的模具钢两侧被石墨管壁紧紧包裹，在最大程度上隔绝空气。
第六步：将模具钢和石墨底座一同放置在感应线圈下，进行感应熔覆。采用梯度加热，预热阶段，加热温度为560℃，电流为23A，加热时间68s。熔融阶段，加热温度为1200℃，电流为316A，加热时间22s。待粉末熔融后，在空气中冷却，凝固后得到熔覆层。
第七步：将熔覆完成的模具钢放入真空管式炉，将真空管抽真空，进行固溶处理。固溶处理的温度为930℃，保温1h后水冷。
第八步：再次将模具钢放入真空管式炉中并抽真空，进行人工时效处理。时效的温度为520℃，保温时间为6h，冷却方式为空冷。待试样冷却至室温即在模具钢表面制备出了TiC/NiCrBSi复合材料。
结果表明：在模具钢表面制备出的原位自生TiC增强NiCrBSi合金复合材料涂层，组织均匀致密，无明显的气孔和裂纹等缺陷，与基体冶金结合良好。涂层的显微组织主要是以γ-Ni固溶体为基体，Ni3Si和Ni4B3的共晶组织呈树枝状分布在基体上，同时基体上弥散析出了大量纳米级碳化物(Fe,Ni)23C6，与TiC、SiB6等硬质相颗粒，γ-Ni的晶界处存在析出的碳铬化物和硼铬化物，以及Fe-Cr系δ相颗粒。涂层的平均硬度达到916.5HV0.2，磨损量相对基体减小了62.1%。
实施例3：
第一步：取Ti粉末和石墨粉以1:1的摩尔比混合，将其和质量百分数为16.74%的Cr，3.67%的Si，4.06%的B，0.50%的C，3.62%的Fe，其余为Ni的NiCrBSi合金粉末放入行星球磨机中进行混合，比例（质量分数）为10%Ti/石墨混合粉末与90%NiCrBSi合金粉末。球磨的参数为，球料比3:1，转速为110r/min，球磨的时间为4h。
第二步：将模具钢切割成Φ15mm×10mm的圆柱状并进行表面预处理，使用丙酮对表面进行超声清洗，去除表面的油污，接着进行喷砂处理。
第三步：使用水玻璃作为粘结剂，将第一步经球磨机械混合后的粉末与水玻璃搅拌均匀制成膏体，涂敷在模具钢表面，涂覆厚度为1.1mm。
第四步：将涂覆好的基体置于鼓风干燥箱中，温度为100℃，烘干4h，使粘结剂充分挥发。
第五步：将烘干完成的试样放入适合其尺寸的空心石墨底座中，使涂覆好的模具钢两侧被石墨管壁紧紧包裹，在最大程度上隔绝空气。
第六步：将模具钢和石墨底座一同放置在感应线圈下，进行感应熔覆。采用梯度加热，预热阶段，加热温度为580℃，电流为26A，加热时间66s。熔融阶段，加热温度为1180℃，电流为312A，加热时间25s。待粉末熔融后，在空气中冷却，凝固后得到熔覆层。
第七步：将熔覆完成的模具钢放入真空管式炉，将真空管抽真空，进行固溶处理。固溶处理的温度为950℃，保温1h后水冷。
第八步：再次将模具钢放入真空管式炉中并抽真空，进行人工时效处理。时效的温度为540℃，保温时间为4h，冷却方式为空冷。待试样冷却至室温即在模具钢表面制备出了TiC/NiCrBSi复合材料。
结果表明：在模具钢表面制备出的原位自生TiC增强NiCrBSi合金复合材料涂层，组织均匀致密，无明显的气孔和裂纹等缺陷，与基体冶金结合良好。涂层的显微组织主要是以γ-Ni固溶体为基体，Ni3Si和Ni4B3的共晶组织呈树枝状分布在基体上，同时基体上弥散析出了大量纳米级碳化物(Fe,Ni)23C6，与TiC、SiB6等硬质相颗粒，γ-Ni的晶界处存在析出的碳铬化物和硼铬化物，以及Fe-Cr系δ相颗粒。涂层的平均硬度达到928.2HV0.2，磨损量相对基体减小了61.5%。

Claims (9)

1.一种在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：取Ti粉末和石墨粉以1:1的摩尔比混合，将其和NiCrBSi合金粉末放入行星球磨机中进行混合，所述Ti/石墨混合粉末与NiCrBSi合金粉末的质量配比为5~25∶75~95；
NiCrBSi合金粉末由以下质量百分比的物质组成：15~20%的Cr，3.0~4.5%的Si，3.5~5.5%的B，0.5~1.1%的C，3.5~5.0%的Fe，其余为Ni；
步骤二：将模具钢切割成Φ15mm×10mm的圆柱状并进行表面预处理，使用丙酮对表面进行超声清洗，去除表面的油污，接着采用喷砂处理，除去表面氧化层同时使表面保持粗糙度，以提高基体与涂层的结合能力；
步骤三：使用水玻璃胶体作为粘结剂，将第一步经球磨后的混合粉末与水玻璃搅拌均匀制成膏体，然后涂敷在模具钢表面，涂覆厚度为1mm~1.5mm；
步骤四：将步骤三涂覆好的基体置于鼓风干燥箱中，温度为100~120℃，保温3~4h，使粘结剂充分挥发；
步骤五：将烘干完成的试样放入相应尺寸的空心石墨底座中，使涂覆好的模具钢两侧被石墨管壁紧紧包裹，以隔绝空气，避免涂层和基体在感应加热过程中严重氧化；
步骤六：将模具钢和石墨底座一同放置在感应线圈下，进行感应熔覆；采用梯度加热的方法，第一阶段为预热阶段，第二阶段为熔融阶段，待粉末熔融后，在空气中冷却，凝固后得到熔覆层；
步骤七：将熔覆完成的模具钢放入真空管式炉，将真空管抽真空，进行固溶处理；
步骤八：再次将模具钢放入真空管式炉中并抽真空，进行人工时效处理；待试样冷却至室温，即在模具钢表面得到了TiC/NiCrBSi复合涂层。
2.根据权利要求1所述的在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，其特征在于：所述Ti粉末的颗粒尺寸10~25µm，纯度为99.9%；石墨粉的颗粒尺寸5~50µm，纯度为99.99%。
3.根据权利要求1所述的在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，其特征在于：球磨使用不锈钢罐不锈钢球，球料比为3:1，转速为100 ~120r/min，球磨的时间为3~4h。
4.根据权利要求1所述的在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，其特征在于：步骤二中，模具钢表面的粗糙度保持在Ra4.5~12.5µm。
5.根据权利要求1所述的在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，其特征在于：步骤三中，添加水玻璃与粉末的质量比为8~12:100。
6.根据权利要求1所述的在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，其特征在于：步骤五中，空心石墨底座为圆柱形空心石墨管，底端用底座固定，其直径大小正好能放下Φ15mm的模具钢，将涂覆好的试样放入其中进行感应熔覆，以避免氧化。
7.根据权利要求1所述的在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，其特征在于：感应熔覆过程中，预热阶段的加热温度为500~600℃，电流为20~30A，加热时间60~80s；熔融阶段的加热温度为1100~1200℃，电流为280~320A，加热时间20~30s。
8.根据权利要求1所述的在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，其特征在于：固溶处理的温度为920~950℃，保温1h后水冷。
9.根据权利要求1所述的在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法，其特征在于：时效处理的温度为510~540℃，保温时间为4~8h，冷却方式为空冷。
CN202011588470.6A 2020-12-29 2020-12-29 一种在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法 Pending CN112795914A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011588470.6A CN112795914A (zh) 2020-12-29 2020-12-29 一种在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011588470.6A CN112795914A (zh) 2020-12-29 2020-12-29 一种在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112795914A true CN112795914A (zh) 2021-05-14

Family

ID=75805310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011588470.6A Pending CN112795914A (zh) 2020-12-29 2020-12-29 一种在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112795914A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113529073A (zh) * 2021-07-26 2021-10-22 中北大学 一种铝合金表面高性能熔覆涂层的制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1609274A (zh) * 2004-09-16 2005-04-27 北京科技大学 一种碳化物/铁基合金复合涂层及其反应钎涂工艺
US20070128066A1 (en) * 2005-12-02 2007-06-07 Chun Changmin Bimodal and multimodal dense boride cermets with superior erosion performance
CN101812684A (zh) * 2010-04-19 2010-08-25 姚建华 一种金属表面激光强化涂层的制备方法
AU2012201391A1 (en) * 2011-08-04 2013-02-21 King-Strong Material Engineering Ltd Method for in situ synthesis of titanium carbide based hard alloy coating on casting
US20130136941A1 (en) * 2011-11-28 2013-05-30 Kennametal Inc. Functionally graded coating
CN103878363A (zh) * 2013-12-20 2014-06-25 华北电力大学 用于锅炉管高温耐磨防护的粉末材料及制备方法
CN105132913A (zh) * 2015-09-22 2015-12-09 山东大学 一种用于热作模具修复再制造的激光熔敷合金粉末
CN108203824A (zh) * 2017-12-29 2018-06-26 常州力安液压设备有限公司 一种激光增材制造活塞杆耐磨耐蚀表层方法
WO2019167149A1 (ja) * 2018-02-27 2019-09-06 日本製鉄株式会社 浴中機器用部材、溶融金属浴中機器及び溶融金属めっき材製造装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1609274A (zh) * 2004-09-16 2005-04-27 北京科技大学 一种碳化物/铁基合金复合涂层及其反应钎涂工艺
US20070128066A1 (en) * 2005-12-02 2007-06-07 Chun Changmin Bimodal and multimodal dense boride cermets with superior erosion performance
CN101812684A (zh) * 2010-04-19 2010-08-25 姚建华 一种金属表面激光强化涂层的制备方法
AU2012201391A1 (en) * 2011-08-04 2013-02-21 King-Strong Material Engineering Ltd Method for in situ synthesis of titanium carbide based hard alloy coating on casting
US20130136941A1 (en) * 2011-11-28 2013-05-30 Kennametal Inc. Functionally graded coating
CN103878363A (zh) * 2013-12-20 2014-06-25 华北电力大学 用于锅炉管高温耐磨防护的粉末材料及制备方法
CN105132913A (zh) * 2015-09-22 2015-12-09 山东大学 一种用于热作模具修复再制造的激光熔敷合金粉末
CN108203824A (zh) * 2017-12-29 2018-06-26 常州力安液压设备有限公司 一种激光增材制造活塞杆耐磨耐蚀表层方法
WO2019167149A1 (ja) * 2018-02-27 2019-09-06 日本製鉄株式会社 浴中機器用部材、溶融金属浴中機器及び溶融金属めっき材製造装置
CN111315919A (zh) * 2018-02-27 2020-06-19 日本制铁株式会社 浴中设备用构件、熔融金属浴中设备及热浸镀金属材制造装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BENSHENG HUANG等: "Effect of Aging Treatment of Ni-Based/TiC Coatings by Induction Cladding", 《JOURNAL OF MATERIALS ENGINEERING AND PERFORMANCE》 *
于静等: "灰铸铁表面Ni60A镍基合金感应熔覆层在H2SO4溶液中的腐蚀行为", 《机械工程材料》 *
王振廷等: "原位自生TiCp/Ni60A复合涂层组织结构及长大特性", 《稀有金属材料与工程》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113529073A (zh) * 2021-07-26 2021-10-22 中北大学 一种铝合金表面高性能熔覆涂层的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102251184B (zh) 含铝Fe-Cr-B耐磨合金及其制备方法
CN1847439A (zh) 一种高速线材轧机导入钢坯用导卫辊及其制备方法
CN1693527A (zh) 无钴多元高速工具钢及其制造方法
CN108707790B (zh) 一种高强铸造铝合金
US20230129247A1 (en) High-boron cast steel material resisting high-temperature molten aluminum corrosion-abrasion and preparation method thereof
CN103451551A (zh) 一种耐高温磨蚀铸钢穿孔机顶头的制备方法
CN103602920A (zh) 一种轴承钢和耐磨轴承的制造工艺方法
WO2021046928A1 (zh) 一种含微量元素的大管径Ni-V旋转靶材及其制备方法
CN1233862C (zh) 一种高硅铝合金材料及其生产方法
CN106702252B (zh) 一种耐高温耐磨合金钢材料及制备方法
CN114939654A (zh) 一种用于激光增材制造的高熵合金粉末及其制备方法、应用
CN1067443C (zh) 多元钨合金铸铁辊环及其制造方法
CN1132953C (zh) 一种高铌TiAl合金大尺寸饼材制备方法
CN112795914A (zh) 一种在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法
CN108842041A (zh) 一种可用于研磨强氧化性材料的多层耐磨球及其制备方法
CN108950134B (zh) 冷轧辊用电渣锭的重熔方法
CN108220804B (zh) 抗锌液腐蚀磨损的铬铝合金化Fe-B合金及其制造方法
CN107267778B (zh) 一种炼镁还原罐及其制作方法
CN109576559A (zh) 以莫来石和钠长石为组元的陶瓷增强铁基复合材料及其制备方法、机械零件
CN111850349B (zh) 一种钴基高温合金的热加工方法
CN111235467B (zh) 基于氧化物的铁基复合中间合金及其制备方法和应用
CN112708788A (zh) 一种提高k403合金塑性的方法，模具材料和制品
CN114231969B (zh) 提高u型辊表面硬度耐磨的复合涂层及u型辊的生产工艺
CN113683402B (zh) 一种陶瓷复合耐磨钢球
CN112063914B (zh) 轧辊用白口铸铁的制备方法及白口铸铁

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210514