顎板及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有耐磨涂層的復(fù)合顎板及其制備方法，尤其涉及一種具有耐磨碳化物涂層的復(fù)合顎板及其制備方法，具體涉及一種應(yīng)用于高錳鋼表面的耐磨碳化物涂層復(fù)合顎板及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]顎板作為顎式破碎機(jī)上一個(gè)重要部件，在破碎石料、礦石等物料時(shí)，極易被磨損破壞，更換頻繁，降低了設(shè)備的工作效率，同時(shí)也造成鋼材料的大量浪費(fèi)。所以，通常要求顎板具有高耐磨性和高韌性，以及良好的力學(xué)性能，而且必須保證設(shè)備的安全及可靠性。
[0003]當(dāng)前，常用的顎板材料幾乎都是單一高錳鋼材質(zhì)。高錳鋼的加工硬化能力的提高必需在高沖擊條件下才能實(shí)現(xiàn)，而顎式破碎機(jī)工作條件不具備強(qiáng)烈沖擊條件，所以難以發(fā)揮高錳鋼的硬化特性。因此，單一高錳鋼材質(zhì)制備的顎板，其耐磨性不高，導(dǎo)致磨損嚴(yán)重，使用壽命很短，更換頻繁，降低了設(shè)備生產(chǎn)效率同時(shí)也造成了大量材料浪費(fèi)，而且通常需要生產(chǎn)單位準(zhǔn)備更多的備件，從而大大增加了生產(chǎn)成本。
[0004]中國專利公開了一種“雙液雙金屬復(fù)合鑄造顎板方法”(申請(qǐng)?zhí)?91101454.3)，其特點(diǎn)是用高硬度的高鉻鑄鐵材質(zhì)制作耐磨工作層，用高韌性的鑄鋼材質(zhì)作襯墊層，用鑄造的生產(chǎn)方式將兩種金屬形成牢固的冶金結(jié)合，從而鑄造出復(fù)合顎板，在模擬試驗(yàn)中，該產(chǎn)品較高錳鋼顎板產(chǎn)品使用壽命有大幅提高。但是，這種復(fù)合材料其耐磨層只是單一的高鉻合金材料，雖然耐磨性好，但韌性差。襯墊層鑄鋼材料韌性雖然很高，但是無法直接改善耐磨工作面的韌性，可以想象，在工作時(shí)耐磨層容易發(fā)生脆裂，最終導(dǎo)致脫離現(xiàn)象。
[0005]然而僅僅提高顎板基體材料的硬度仍然不足以保證其服役的持久性，因此在其工作部位的表面增加涂層是解決該問題既經(jīng)濟(jì)又有效的手段?，F(xiàn)階段使用較多的為碳化物材料的涂層，其具有硬度高、耐磨損性能優(yōu)越的特點(diǎn)，以涂層方式覆蓋在金屬合金基體表面可以提高由基體材料制備的零部件的耐磨性與壽命。其中￥(；是一種常見的涂層材料，其有如下特點(diǎn)特性:
[0006](I)具備密度低、強(qiáng)度高、彈性模量高、抗氧化、耐磨、耐腐蝕等優(yōu)異的物理化學(xué)性會(huì)K ;
[0007](2)燒結(jié)過程中長(zhǎng)大傾向小，顆粒一般呈圓形，是一種較為理想的增強(qiáng)材料；
[0008](3)釩資源豐富，容易獲得，價(jià)格比較低廉，碳化釩在金屬基復(fù)合材料中獲得普遍應(yīng)用；
[0009](4)具有很高的熱穩(wěn)定性和高硬度的面心立方結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)和晶格類型與奧氏體非常接近，這便于更好地與鋼鐵基體結(jié)合；
[0010](5) VCp的標(biāo)準(zhǔn)生成焓Λ G C1值低，其合成反應(yīng)易于進(jìn)行；
[0011](6) VCp涂覆的鋼鐵基復(fù)合材料除了硬度高、耐磨性好外，可切削加工、鍛造、焊接、熱處理強(qiáng)化且變形小，而且具有普通熔煉鋼的冷熱加工性能。因此，VCp涂層材料被廣泛地用作無肩冷熱金屬加工工具、切削刀具、各種模具、耐磨耐熱耐蝕零件的耐磨表面。
[0012]目前制備碳化物涂層的方法有化學(xué)氣相沉積法、物理氣相沉積法、熱噴涂方法、熱滲鍍方法等，但是這些方法，存在生產(chǎn)設(shè)備要求苛刻、生產(chǎn)效率低、涂層結(jié)合強(qiáng)度低等不足。
[0013]因此如何在顎板工作表面獲得VCp涂層，并且選擇一種生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝流程短的制備方法，獲得與基體結(jié)合力好、不易脫落且力學(xué)性能、耐磨性能優(yōu)異的涂層是亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鄂板，其與物料結(jié)合的工作表面具有一種耐磨涂層，該耐磨涂層為V2C致密陶瓷層，其化學(xué)穩(wěn)定性和耐磨性好，具有低摩擦系數(shù)、高硬度、低表面能以及低傳熱性；并且進(jìn)一步地，提供一種用于獲得上述復(fù)合鄂板的制備方法。
[0015]進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種鄂板，其與物料結(jié)合的工作表面具有一種梯度復(fù)合涂層，其優(yōu)選被涂覆于鄂板基體表面，以提高其表面的耐磨性和斷裂韌性，特別是高錳鋼表面，并且提供一種用于獲得上述涂層的制備方法。
[0016]所述顎板，在其與物料接觸的工作表面具有耐磨涂層。從而有利保證顎板工作表面具有很高的硬度和很好的耐磨性，而基體部分具有很好的韌性，從而消除物料擠壓過程中的脆性斷裂。
[0017]其為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0018]一種表面具有耐磨涂層的鄂板，該耐磨涂層為V2C致密陶瓷層；優(yōu)選地，V2C致密陶瓷層為準(zhǔn)單晶相，所述準(zhǔn)單晶相是指，介于多晶相與單晶相之間，相較于多晶相，晶向一致性高、晶界明顯減少，并且原子排列比較有序的顯微組織。
[0019]更優(yōu)選地，沿V2C致密陶瓷層縱向剖面，其厚度為9-23 μ m，優(yōu)選為12_20μπι，更優(yōu)選為15-20 μπι ;優(yōu)選地，其中V2C的體積分?jǐn)?shù)大于80%，優(yōu)選大于90% ;優(yōu)選地，V2C晶粒尺寸為 20-50 μ m，優(yōu)選為 30-50 μ m。
[0020]此外，本發(fā)明還提供一種表面具有梯度復(fù)合涂層的鄂板，所述梯度復(fù)合涂層為碳化物涂層，包括依次呈梯度分布的V2C致密陶瓷層、微米V8C7致密陶瓷層、V8C7與基體的融入PI=I /Ζλ O
[0021]優(yōu)選地，V2C致密陶瓷層為準(zhǔn)單晶相，所述準(zhǔn)單晶相是指，介于多晶相與單晶相之間，相較于多晶相，晶向一致性高、晶界明顯減少，并且原子排列比較有序的顯微組織。
[0022]更優(yōu)選地，沿V2C致密陶瓷層縱向剖面，其厚度為9-23 μ m，優(yōu)選為12-20 μ m，更優(yōu)選為15-20 μπι ;優(yōu)選地，其中V2C的體積分?jǐn)?shù)大于80%，優(yōu)選大于90% ;優(yōu)選地，V2C晶粒尺寸為 20-50 μ m，優(yōu)選為 30-50 μ m。
[0023]進(jìn)一步優(yōu)選地，沿微米V8C7致密陶瓷層縱向剖面，其厚度為17-88 μπι，優(yōu)選為40-80 μ m，更優(yōu)選為60-80 μ m ;優(yōu)選地，V8C7的體積分?jǐn)?shù)大于70%，優(yōu)選大于75% ;優(yōu)選地，V8C7的晶粒尺寸為5-15 μm，優(yōu)選為6-15 μm，更優(yōu)選為8-15 μπι。
[0024]更進(jìn)一步優(yōu)選地，沿V8C7與基體的融合層縱向剖面，其厚度為124 μ m-1071 μ m，優(yōu)選300-1050 μ m ;優(yōu)選地，其中V8C7的體積分?jǐn)?shù)為20% -85%，優(yōu)選為50% -85% ;優(yōu)選地，V8C7的晶粒尺寸為5-20 μ m，優(yōu)選為10-20 μ m。
[0025]優(yōu)選地，梯度復(fù)合涂層總厚度為150-1182 μm，優(yōu)選在400-1180 μπι。
[0026]更優(yōu)選地，顎板的基體是高錳鋼，經(jīng)水韌處理后的基體組織為奧氏體；優(yōu)選地，該梯度復(fù)合涂層被施加于高錳鋼表面。
[0027]本發(fā)明提供一種表面具有耐磨涂層的鄂板的制備方法，包括如下步驟:
[0028]I)先準(zhǔn)備一釩板，優(yōu)選的，其中釩的純度應(yīng)控制在99.7-99.9%;更優(yōu)選地，所述釩板的厚度控制在0.2-3mm ;優(yōu)選地，所述I凡板先被加以表面處理；
[0029]2)按照顎板尺寸制作顎板模具，根據(jù)顎板的工作受力狀況，其主要磨損的部位是顎板與物料接觸的工作表面，據(jù)此將釩板固定在顎板模具表面，然后在釩板上固定外部碳源，使其與釩板緊密結(jié)合；優(yōu)選地，用聚苯乙烯泡沫塑料制作顎板模具；
[0030]3)按照顎板尺寸制作砂型，并將顎板模具置于砂型型腔中；優(yōu)選地，用CO2水玻璃硬化砂、覆膜砂、自硬樹脂砂或潮模砂制作砂型；
[0031]4)將高錳鋼基材冶煉為鋼液；優(yōu)選地，溫度控制在1500_1560°C ；
[0032]5)將上述鋼液澆入上述放置有釩板和外部碳源的砂型內(nèi)，待鋼液冷卻凝固后，取出鑄件，清砂處理，獲得顎板基體為高錳鋼基體，顎板與物料接觸的工作表面為高錳鋼與釩板的復(fù)合體；優(yōu)選地，采用消失模真空吸鑄工藝，將上述鋼液澆入上述放置有釩板和外部碳源的砂型內(nèi)；優(yōu)選地，澆注溫度控制在1500-1560°C，澆注時(shí)間為20-60秒為宜；更優(yōu)選地，一分鐘后，在冒口補(bǔ)饒；優(yōu)選地，室溫冷卻；
[0033]6)將澆鑄完得到的顎板復(fù)合體放入具有保護(hù)氣氛的保溫爐內(nèi)保溫，最后隨爐冷卻至室溫，從而在顎板表面形成耐磨涂層，而顎板基體仍為高錳鋼。
[0034]其中，耐磨涂層為V2C致密陶瓷層。
[0035]優(yōu)選地，通過控制步驟6)中保溫時(shí)間、保溫溫度獲得該V2C致密陶瓷層；優(yōu)選地，V2C致密陶瓷層為準(zhǔn)單晶相，所述準(zhǔn)單晶相是指，介于多晶相與單晶相之間，相較于多晶相，晶向一致性高、晶界明顯減少，并且原子排列比較有序的顯微組織。
[0036]本發(fā)明還提供一種表面具有梯度復(fù)合涂層的顎板的制備方法，包括如下步驟:
[0037]I)先準(zhǔn)備一釩板，優(yōu)選的，其中釩的純度應(yīng)控制在99.7-99.9%;更優(yōu)選地，所述釩板的厚度控制在0.2-3mm ;優(yōu)選地，所述I凡板先被加以表面處理；
[0038]2)按照顎板尺寸制作顎板模具，根據(jù)顎板的工作受力狀況，其主要磨損的部位是顎板與物料接觸的工作表面，據(jù)此將釩板固定在顎板模具表面，然后在釩板上固定外部碳源，使其與釩板緊密結(jié)合；優(yōu)選地，用聚苯乙烯泡沫塑料制作顎板模具；
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