一種納米材料強化耐磨鋼球的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種納米材料強化耐磨鋼球，包括通過在鑄造模具內(nèi)壁刷涂納米級陶瓷顆粒的方式將所述納米級陶瓷顆粒鑲嵌于所述鋼球的表面和次表面而形成的強化層，所述強化層、所述鋼球本體內(nèi)部的鋼基體從外到里形成層狀結(jié)構。本實用新型所公開的納米材料強化耐磨鋼球，具有良好的抗撞擊性能，且具有高耐磨、高硬度、耐腐蝕的優(yōu)點，在相同研磨條件下具有較大的撞擊能量，從而大大提高了研磨效率，對研磨物料無污染，保證了研磨物料的純度，綜合成本低。
【專利說明】一種納米材料強化耐磨鋼球
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及研磨機械【技術領域】，尤其涉及一種納米材料強化耐磨鋼球。
【背景技術】
[0002]球磨機是工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的高細磨機械之一。球磨機鋼球是球磨機設備研磨物料介質(zhì)，通過球磨機鋼球之間、鋼球與物料之間的碰撞摩擦產(chǎn)生磨削作用，是重要的基礎零部件，尤其是精密工業(yè)鋼球在國民經(jīng)濟發(fā)展中起著巨大作用。現(xiàn)有技術中，球磨機的磨介鋼球主要是鉻系合金、錳系合金等球磨鑄鋼件或球磨鑄鐵件，如高鉻鋼球、低鉻鋼球、多元合金鋼球和釩鈦鉻合金鋼球等，其工作對象多為水泥、煤炭、礦石、煤渣等。據(jù)資料和實踐表明，在磨介鋼球疲勞損耗中，鋼球其表層的損傷(如微小點蝕、腐蝕、表面疲勞損傷和塑形變形等)占大多數(shù)。
實用新型內(nèi)容
[0003]為了解決【背景技術】中存在的技術問題，本實用新型提出了一種納米材料強化耐磨鋼球，實現(xiàn)了在球磨機中的磨屑作業(yè)，其具有良好的抗撞擊性能，且具有高耐磨、高硬度、耐腐蝕的優(yōu)點。
[0004]本實用新型提出的一種納米材料強化耐磨鋼球，包括通過在鑄造模具內(nèi)壁刷涂納米材料顆粒的方式將所述納米材料顆粒鑲嵌于所述鋼球的表面和次表面而形成的強化層，所述強化層、所述鋼球本體內(nèi)部的鋼基體從外到里形成層狀結(jié)構，所述強化層由外到里在厚度方向上尺寸大小一致，所述納米材料顆粒的粒徑為5nm-80nm。
[0005]優(yōu)選地，所述納米材料顆粒為陶瓷顆粒，且所述陶瓷顆粒為碳化硅顆粒、氮化鈦顆粒、碳化鉻顆粒中的一種或多種。
[0006]優(yōu)選地，所述納米材料顆粒在所述強化層中均勻分布，且所述納米材料顆粒在強化層中的體積分數(shù)為24%-35%。
[0007]優(yōu)選地，所述強化層具有多層的強化分層，由外到里的方向上所述強化分層中所述納米材料顆粒分布密度逐步減小，且每層強化分層中所述納米材料顆粒均勻分布，所述納米材料顆粒在強化層中的體積分數(shù)為30%-40%。
[0008]優(yōu)選地，所述納米材料顆粒的粒徑為5nm_80nm。
[0009]優(yōu)選地，所述納米材料顆粒的粒徑為20nm-40nm。。
[0010]優(yōu)選地，所述鋼球為鉻系合金球墨鑄鐵球。
[0011]本實用新型中，在鋼球鑄造過程中，通過將納米材料顆粒刷涂在鑄造模具內(nèi)壁的方式將納米材料顆粒鑲嵌于鋼球的表面和次表面，從而在鋼球表層形成強化層；該強化層由于分布有性能優(yōu)良的納米材料顆粒，從而巧妙的利用了納米材料顆粒因小尺寸效應而具有的優(yōu)良性能，且由于納米級顆粒的存在，使得鋼球中位錯運動受到阻礙，從而將納米技術運用于鋼球的表面改性中，提升鋼球的表層性能，因此，獲得了超高強度、高韌性、耐磨性好、耐高溫、耐腐蝕、剛度高等優(yōu)點，從而顯著地提高了鋼球的抗撞擊性能、強度和耐磨性能，其中，納米材料顆粒為現(xiàn)有成熟產(chǎn)品；上述結(jié)構的鋼球研磨效率高，減少物料研磨時間和循環(huán)次數(shù)，在相同研磨條件下具有較大的撞擊能量，從而大大提高了研磨效率；對研磨物料無污染，保證了研磨物料的純度，綜合成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型提出的一種納米材料強化耐磨鋼球的結(jié)構示意圖；
[0013]圖2為本實用新型提出的另一種納米材料強化耐磨鋼球的結(jié)構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1和圖2所示，圖1為本實用新型提出的一種納米材料強化耐磨鋼球的結(jié)構示意圖；圖2為本實用新型提出的另一種納米材料強化耐磨鋼球的結(jié)構示意圖。
[0015]參照圖1，本實用新型提出的一種具體實施例中，納米材料強化耐磨鋼球具有強化層2，且強化層2、所述鋼球本體內(nèi)部的鋼基體I從外到里形成層狀結(jié)構；強化層2是在鋼球的表面和次表面鑲嵌納米材料顆粒3形成的，其中，納米材料顆粒3鑲嵌是通過在鑄造模具內(nèi)壁刷涂納米材料顆粒3的方式進行的；納米材料顆粒3在所述強化層2中均勻分布，且所述納米材料顆粒3在強化層2中的體積分數(shù)為39%，所述強化層2由外到里在厚度方向上尺寸大小一致，所述納米材料顆粒3為碳化娃顆粒、氮化鈦顆粒、碳化鉻顆?；旌衔?納米材料顆粒3的粒徑為32nm，鋼球為鉻系合金球墨鑄鐵球。
[0016]參照圖2，在另一種具體實施例中，納米材料強化耐磨鋼球具有強化層2，且強化層2、所述鋼球本體內(nèi)部的鋼基體I從外到里形成層狀結(jié)構；所述強化層2具有三層的強化分層，分別為第一強化分層21、第二強化分層22和第三強化分層23，由外到里的方向上第一強化分層21、第二強化分層22和第三強化分層23中所述納米材料顆粒3分布密度逐步減小，且每層強化分層中所述納米材料顆粒3均勻分布，所述納米材料顆粒3在強化層2中的體積分數(shù)為27% ;第一強化分層21、第二強化分層22和第三強化分層23由外到里在厚度方向上尺寸大小一致；所述納米材料顆粒3為碳化娃顆粒、氮化鈦顆粒、碳化鉻顆?；旌衔铮谝粡娀謱?1、第二強化分層22和第三強化分層23中納米材料顆粒3的粒徑為21nm、37nm、58nm,上述粒徑分布是由于在鋼球冷卻過程中,逐步冷卻過程中,在冷卻動力作用下，粒徑小的顆粒易于向表層移動造成，鋼球為鉻系合金球墨鑄鐵球。
[0017]在本實用新型中，在鋼球鑄造過程中，通過將納米材料顆粒刷涂在鑄造模具內(nèi)壁的方式將納米材料顆粒鑲嵌于鋼球的表面和次表面，從而在鋼球表層形成強化層；該強化層由于分布有性能優(yōu)良的納米材料顆粒，從而巧妙的利用了納米材料顆粒因小尺寸效應而具有的優(yōu)良性能，且由于納米級顆粒的存在，使得鋼球中位錯運動受到阻礙，從而將納米技術運用于鋼球的表面改性中，提升鋼球的表層性能，因此，獲得了超高強度、高韌性、耐磨性好、耐高溫、耐腐蝕、剛度高等優(yōu)點，從而顯著地提高了鋼球的抗撞擊性能、強度和耐磨性能，其中，納米材料顆粒為現(xiàn)有成熟產(chǎn)品；上述結(jié)構的鋼球研磨效率高，減少物料研磨時間和循環(huán)次數(shù)，在相同研磨條件下具有較大的撞擊能量，從而大大提高了研磨效率；對研磨物料無污染，保證了研磨物料的純度，綜合成本低。
[0018]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內(nèi)，根據(jù)本實用新型的技術方案及其實用新型構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種納米材料強化耐磨鋼球，其特征在于，包括通過在鑄造模具內(nèi)壁刷涂納米材料顆粒(3)的方式將所述納米材料顆粒(3)鑲嵌于所述鋼球的表面和次表面而形成的強化層(2)，所述強化層(2)、所述鋼球本體內(nèi)部的鋼基體(I)從外到里形成層狀結(jié)構，所述強化層(2)由外到里在厚度方向上尺寸大小一致,所述納米材料顆粒(3)的粒徑為5nm-80nm。
2.根據(jù)權利要求1所述的納米材料強化耐磨鋼球，其特征在于，所述納米材料顆粒(3)為陶瓷顆粒，且所述陶瓷顆粒為碳化硅顆粒、氮化鈦顆粒、碳化鉻顆粒中的一種。
3.根據(jù)權利要求2所述的納米材料強化耐磨鋼球，其特征在于，所述納米材料顆粒(3 )在所述強化層(2 )中均勻分布，且所述納米材料顆粒(3 )在強化層(2 )中的體積分數(shù)為24%-35%。
4.根據(jù)權利要求2所述的納米材料強化耐磨鋼球，其特征在于，所述強化層(2)具有多層的強化分層，由外到里的方向上所述強化分層中所述納米材料顆粒(3)分布密度逐步減小，且每層強化分層中所述納米材料顆粒(3)均勻分布，所述納米材料顆粒(3)在強化層(2)中的體積分數(shù)為30%-40%。
5.根據(jù)權利要求1所述的納米材料強化耐磨鋼球，其特征在于，所述納米材料顆粒(3)的粒徑為20nm-40nm。
6.根據(jù)權利要求1-5任一項所述的納米材料強化耐磨鋼球，其特征在于，所述鋼球為鉻系合金球墨鑄鐵球。
【文檔編號】B22D19/14GK203541494SQ201320478135
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年8月6日 優(yōu)先權日:2013年8月6日
【發(fā)明者】陳全心 申請人:寧國市華豐耐磨材料有限公司