专利名称:等离子束表面冶金钢基耐磨复合材料的方法
技术领域：
本发明属于冶金领域，尤其涉及钢基表面冶金耐磨复合材料的方法。
背景技术：
金属零部件一般由单一金属材料制造，许多情况下不能很好地满足使用要求。金属基复合材料弥补了单一金属性能的不足，成为一类全新的材料。所谓金属基复合材料一般是指金属母材与不同材料的纤维或板带复合而制成的复合材料，复合界面应为一定程度的化学键结合即冶金结合。钢基复合材料以增强耐磨损性能为主时一般采用高硬度材料的堆焊或激光熔覆。但是堆焊受焊丝制造工艺限制，成分选择范围有限；激光熔覆受功率和投资限制，效率低成本高。申请人曾授权了专利号为ZL 01115197.8的发明专利“金属表面熔覆涂层特别是梯度涂层的方法”，它用非氧化性气体在等离子炬中电离产生等离子体，在预涂耐磨粉末的金属表面进行扫描产生熔覆层，这种方法比较简单，设备成本低、生产效率高，熔覆层不产生脱落、裂纹等缺陷，不足之处是预涂粉末的厚度和位置不易精确控制，浪费粉末，而且涂层需长时间进行干燥，生产效率低。
发明内容本发明的目的在于克服上述方法的不足，提出一种操作简便、熔覆厚度和位置容易控制的等离子束表面冶金钢基耐磨复合材料的方法。
本发明的技术方案是1、将钢基零件的表面冶金部位置于转移弧等离子炬下方，在炬上方的料桶内装入铁基、镍基、或钴基等粉末，根据冶金厚度调整好送粉量；2、启动点火和工作程序，等离子炬引燃转移型压缩氩弧等离子束，在氩气的保护下在钢材表面瞬间形成熔池，同时粉末开关开启，向熔池中送入粉末，粉末利用熔池和等离子束的热量快速熔化并混合扩散，随着等离子束的前移或升高，后部或下部的熔体相继冷却凝固，熔体相继冷却凝固成为耐磨冶金复合层，与钢铁基体冶金结合，共同组成钢基耐磨复合材料。
3、一个部位复合完成后熄弧，送粉开关同步停止送粉，等待下一个部位。
本发明的优点是1、由于直接在钢基表面冶金，所以可在钢基零件的所需部位处快速获取所需厚度的高结合力、高硬度耐磨硬化层；2、送粉停粉与起弧熄弧同步，不浪费合金粉末；3、操作简便，生产效率高。
图1是等离子束表面冶金钢基复合材料制造过程示意图。
图例说明1-钢件，2-耐磨冶金复合层，3-转移型压缩氩弧等离子束，4-粉末射吸氩气流，5-等离子炬，6-粉末同步开关，7-下粉管，8-粉末料斗，9-高压送粉氩气，10-粉末同步开关控制器，11-控制阀，12-熔池，13-工件运动方向。
具体实施方式结合附图1对等离子束表面冶金钢基复合材料制造过程作进一步的说明。
将钢件1置于等离子炬5下方，设定好表面冶金部位、厚度和钢件1的运行方向13与运行速度，在粉末料斗8内装入铁基、镍基、或钴基等粉末后密封好，通入高压送粉氩气9，启动点火和工作程序，引燃转移型压缩氩弧等离子束3，在氩气的保护下在钢件1表面瞬间形成熔池12，同时粉末同步开关控制器10动作，控制阀11开启，粉末同步开关6开始送粉，在高压送粉氩气9和粉末射吸氩气流4的共同作用下，向熔池12中送入粉末，粉末利用熔池12和等离子束3的热量快速熔化并混合扩散，随着钢件1向左移动，熔体相继冷却凝固成为耐磨冶金复合层2，与钢件1冶金结合，共同组成钢基耐磨复合材料。工作完成后等离子束3熄灭时，粉末开关和送粉气同时关闭。
权利要求
1.一种等离子束表面冶金钢基耐磨复合材料的方法，它包括以下步骤(1)将钢基零件的表面冶金部位置于转移弧等离子炬下方，在炬上方的料桶内装入铁基、镍基、或钴基等粉末，根据冶金厚度调整好送粉量；(2)启动点火和工作程序，等离子炬引燃转移型压缩氩弧等离子束，在氩气的保护下在钢材表面瞬间形成熔池，同时粉末开关开启，向熔池中送入粉末；(3)一个部位复合完成后熄弧，送粉开关同步停止送粉，等待下一个部位。
专利摘要
本发明公开了一种等离子束表面冶金钢基耐磨复合材料的方法，它包括以下步骤将钢基零件的表面冶金部位置于转移弧等离子炬下方，在炬上方的料桶内装入铁基、镍基、或钴基等粉末，根据冶金厚度调整好送粉量；启动点火和工作程序，等离子炬引燃转移型压缩氩弧等离子束，在氩气的保护下在钢材表面瞬间形成熔池，同时粉末开关开启，向熔池中送入粉末；一个部位复合完成后熄弧，送粉开关同步停止送粉，等待下一个部位。优点是由于直接在钢基表面冶金，所以可在钢基零件的所需部位处快速获取所需厚度的高结合力、高硬度耐磨硬化层；送粉停粉与起弧熄弧同步，不浪费合金粉末；操作简便，生产效率高。
文档编号B23K9/04GK1995457SQ200610042165
公开日2007年7月11日 申请日期2006年1月6日
发明者李惠琪, 孙玉宗, 姬强 申请人:山东科技大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan