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技术领域

[0001] 本发明涉及一种耐磨层及其制备工艺，特别是一种等离子熔覆梯度耐磨层及制备工艺。

背景技术

[0002] 滑靴是采煤机的支撑部件，分为支撑滑靴和导向滑靴。支撑滑靴的作用主要是起支撑作用，而导向滑靴不但起到支撑作用，还可使采煤机沿轨道前进，起抵消煤壁的侧向力的作用。滑靴既要承受采煤机的自身重量,又要承受很大的摩擦阻力。因此，滑靴是采煤机底座上一种承受低速重载，对耐磨性要求极高的重要部件。鉴于采煤机工作环境恶劣，受力复杂，并且采煤机装机功率越来越大，其重量也越来越重，对滑靴的要求也越来越严格。

[0003] 根据采煤机的工作特点和工作环境，其所使用的滑靴材料要求有较高的硬度和强度，良好的韧性及较高的耐磨性和耐蚀性。目前应用于滑靴的材料一般有42CrMo、ZG40Cr、18Cr2Ni4W等材料。ZG40Cr经淬火处理，由于铸钢所具有的材料缺陷，它只能用于一些轻载荷；42CrMo材料的强度要比ZG40Cr强度要高，但其耐磨性满足不了大功率采煤机的要求；

而18Cr2Ni4W虽然性能较好，但由于贵重合金元素的加入，用该材料整体制作的滑靴材料成本和处理成本比较高，另外其渗碳层较薄，存在重压下易碎的缺点。因此，若采用强度较高、成本较低的材料作为采煤机滑靴的承重基体，在其表面制备一层厚度可控的耐磨层则可解决这个问题。在现代生产中，广泛采用的表面涂层技术有火焰喷涂、电弧喷涂、爆炸喷涂、堆焊、氧—乙炔火焰喷焊、等离子熔覆技术、电子束熔覆技术等等。

[0004] 等离子熔覆技术是近年来发展起来的表面处理技术，等离子熔覆技术中熔覆层颗粒间的结合强度主要是冶金结合，结合强度较高，且此技术都采用了PLC电路控制系统，易于操作，设备价格和工况环境要求不高。目前，有学者采用等离子熔覆技术在工件表面获得了组织细小、致密、均匀、无气孔、无裂纹的熔覆层；但两种材料结合的界面处，由于性能差异会出现应力集中，进而出现裂纹和剥落的现象。

发明内容

[0005] 本发明目的是要提供一种等离子熔覆梯度耐磨层及制备工艺，该工艺制备的耐磨层抗磨损、耐腐蚀、耐冲击。

[0006] 实现本发明目的的技术方案如下：利用等离子熔覆技术，采用内熔覆层和外熔覆层合金粉末，在基体表面制备梯度耐磨熔覆层，获得抗磨损、耐腐蚀以及耐冲击的采煤机滑靴；

[0007] 所述的内熔覆层合金成分为，按质量百分比：Si：2%～3%、Mn：1%～2%、Al：***%～1%、Mo：***%～***%、Ni：3%～5%、Cr3C2：30%～40%，余量为Fe；所述的外熔覆层合金成分为，按质量百分比：Si：2%～3%、Mn：1%～2%、Al：***%～1%、Mo：***%～***%、Ni：3%～

5%、Cr3C2：40%～50%，余量为Fe。

[0008] 等离子熔覆梯度耐磨层的制备工艺包括如下步骤：

[0009] （1）等离子熔覆前基底预处理：

[0010] 选用三氯乙烯或四氯化碳溶剂清除掉基底表面的杂质和油污，在等离子熔覆前，对基底进行140℃的预热；

[0011] （2）等离子熔覆前铁基冶金粉末预处理：

[0012] 将粉末二次过筛，配料中采用通过第一个筛子和留在第二个筛子上的粒级粉末，其粒度尺寸分布在80～100目，粉末的形态均为球形或类球形；在干燥箱中150℃温度下进行干燥，被干燥的粉末装入盘中，均匀平铺在上述温度下保持3小时，干燥过程中要对粉末加以翻动；使用球磨机混料，混料机的装粉量不超过其容积的1/3；

[0013] （3）内熔覆层的制备：

[0014] 内熔覆层合金成分为，按质量百分比：Si：2%～3%、Mn：1%～2%、Al：***%～1%、Mo：***%～***%、Ni：3%～5%、Cr3C2：30%～40%，余量为Fe；

[0015] 根据使用的熔覆粉末成分以及熔覆层性能要求的不同，选定等离子熔覆中采用的工艺参数（如工作电流、工作电压及扫描速度等），通过预先分析基体以及熔覆材料，并做相关试验，确定最佳的制备内熔覆层的工艺参数如下：

[0016] 等离子气为氩气，工作电流120-125A，工作电压***，保护气体流量***，3电力气体流量***，喷嘴距表面距离10mm，扫描速度180-190mm/min。

[0017] （4）外熔覆层的制备：

[0018] 为了保证外熔覆层优于内熔覆层，有性能上的过渡，将表面有内熔覆层试样冷却后，表面进行打磨和切样，确保熔覆层厚度一致，表面清洁；在熔覆层表面进行第二次熔覆，外熔覆层合金成分为，按质量百分比：Si：2%～3%、Mn：1%～2%、Al：***%～1%、Mo：***%～***%、Ni：3%～5%、Cr3C2：40%～50%，余量为Fe，其中外熔覆层中Cr3C2含量较内熔覆层含量高出10%～20%；

[0019] 外熔覆层等离子熔覆工艺参数如下所示：

[0020] 等离子气为氩气，工作电流100-127A，工作电压***，保护气体流量***，3电力气体流量***，喷嘴距表面距离10mm，扫描速度190-200mm/min。

[0021] 本发明的优点及有益效果是：采用上述的技术方案，等离子熔覆梯度耐磨层实现了金相组织从外熔覆层表面至熔合线的梯度变化，梯度熔覆层具有单一熔覆层所无法比拟的优点，特别适合陶瓷熔覆层与冶金基体间的最佳性能匹配，其硬度从外熔覆层至基体热影响区的分布曲线呈阶梯状缓慢下降，表面硬度提高，在高温或温差变化大的环境下，可减缓或改变热应力突变和分布，获得结合力高的耐磨、耐热熔覆层，从而有效地防止层剥落，摩擦系数变化趋势平缓，磨损量低，耐腐蚀性、耐冲击性能大大提高。