一种等离子喷涂金刚石耐磨层及其制备方法与流程

本发明涉及耐磨涂层技术领域，特别是涉及一种制备方法。此外，本发明还涉及一种包括上述制备方法的等离子喷涂金刚石耐磨层。

背景技术：

材料磨损是工程施工、煤炭及矿山开采、隧道施工等领域碰到的一个难题。比如，在市政、桥梁、高铁等桩基施工中已经广泛用到旋挖机，旋挖齿在碰到硬岩时磨损很快，此时导致旋挖钻筒也有一定的磨损。在煤炭开采中常用的采煤机截齿的磨损、耐磨板的磨损也是比较常见的问题。在地铁、公路、铁路、市政管网、水电等隧道工程领域已广泛应用到盾构机的滚刀、撕裂刀、先行刀、耐磨板等在碰到硬岩时磨损较快，在坚硬岩石的工况中，钻进时刀具消耗量极大，导致工程成本增加，停机换刀时间增加，工作效率低下。因此研究一种耐磨层来应对这些问题就显得尤为重要。

在现有技术中，等离子喷涂制备耐磨涂层的方法是先将所有喷涂材料混合均匀，再送料到焊枪中，然后进行等离子喷涂。如果把金刚石颗粒作为一种材料做耐磨涂层的话，该方法不能达到预期目的，因为金刚石在温度高于700℃时会发生碳化，变成炭，不再具备其良好的耐磨性能，而等离子喷涂过程中等离子焰的温度很高，其中心温度可达30000°k，喷嘴出口的温度可达15000～20000°k，远高于金刚石的存活温度。

因此，如何制备一种金刚石存活率高的金刚石耐磨层是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种制备方法，该制备方法能够制备一种金刚石存活率高的金刚石耐磨层；本发明的另一目的是提供一种通过上述制备方法制备的等离子喷涂金刚石耐磨层。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种等离子喷涂金刚石耐磨层的制备方法，包括如下：

筛选粒度为35—100目的金刚石，100—150目的镍基合金粉；

将筛选的金刚石和镍基合金粉同步送料进入等离子焊枪中；

使所述镍基合金粉在等离子弧的高温下从第一喷嘴中以第一设定角度喷射于工件表面形成熔池，使所述金刚石从第二喷嘴中以第二设定角度喷射入所述熔池中并包于熔覆镍基合金粉层中；

移动焊枪，在所述工件表面连续喷射形成金刚石耐磨涂层。

优选地，将所述镍基合金粉从直喷嘴中喷出且所述直喷嘴与所述工件表面垂直，将所述金刚石从倾斜喷嘴中喷出且所述倾斜喷嘴与所述工件表面成30-60°夹角。

优选地，将筛选的金刚石和镍基合金粉分别放进两个送料器，并在保护气体保护下同步送料进入所述等离子焊枪中。

优选地，所述直喷嘴在所述焊枪中间位置，所述倾斜喷嘴在所述焊枪侧面位置，在倾斜喷嘴中通入氩气。

本发明还提供一种等离子喷涂金刚石耐磨层，包括金刚石和镍基合金粉，所述镍基合金粉在等离子弧的高温下熔化形成熔池，所述金刚石在保护气体的压力以及自身的重力下射入所述熔池中并随着熔融金属的凝固被包在熔覆金属层中。

优选地，所述金刚石为带有镀层的金刚石，所述镀层金属包括铜、镍和钛，所述镀层金属中铜和镍的厚度为0.1～0.3μm，钛的厚度为0.2～0.7μm。

优选地，所述镍基合金粉为镍铬硼硅碳化钨合金粉末，其主成分镍占30～55％，碳化钨占15-45％。

优选地，所述镍铬硼硅碳化钨合金粉末为中硬度的镍基合金和碳化钨的合金粉，喷焊层硬度hrc大于50。

本发明所提供的等离子喷涂金刚石耐磨层的制备方法，包括如下：筛选粒度为35—100目的金刚石，100—150目的镍基合金粉，金刚石和镍基合金粉的粒度要适中。用到的金刚石具有比一般钢材，包括硬质合金高的多的硬度以及耐磨性，使用寿命是普通钢材或者模具钢以及硬质合金的成百上千倍。将筛选的粒度适中的金刚石和镍基合金粉同步送料进入等离子焊枪中，可以通过两个料斗分别进入离子焊枪中，不宜混合其它成分，较为纯净；也可以通过一个料斗进入离子焊枪中，结构简单。使镍基合金粉在等离子焊枪的等离子弧的高温下作用下，从第一喷嘴中以第一设定角度熔化喷射于工件表面，形成熔池。使金刚石在自身的重力作用下从第二喷嘴中以第二设定角度喷射入熔池中，随着熔融金属的凝固金刚石被均匀地包在熔覆金属镍基合金粉层层中。移动焊枪，在工件表面连续喷射，在工件表面形成厚度均匀的金刚石耐磨层。

本发明所提供的等离子喷涂金刚石耐磨层的制备方法，把镍基合金粉在等离子弧的高温下熔化喷射到工件表面形成熔池，金刚石射入熔池中随着熔融金属的凝固被均匀地包在熔覆金属层中，这样避免金刚石在高温下发生碳化，从而保证了金刚石存活于涂层中。操作简单，实用性强，提高工件的寿命，金刚石耐磨层可以应用到各种材料磨损领域，可以应用在矿用设备的耐磨板、采煤机截齿及齿座和其他易磨损部位、旋挖钻机的旋挖齿及齿座和钻筒的易磨损部位、盾构机刀具包括硬岩的tbm、捣固铁路石渣用的捣固镐等需要提高耐磨性的地方。

本发明还提供一种等离子喷涂金刚石耐磨层，包括金刚石和镍基合金粉，镍基合金粉在等离子弧的高温下熔化形成熔池，金刚石在保护气体的压力以及自身的重力下射入熔池中并随着熔融金属的凝固被包在熔覆金属层中，该等离子喷涂金刚石耐磨层通过上述制备方法制备。由于上述的制备方法具有上述技术效果，通过上述制备方法制备的等离子喷涂金刚石耐磨层也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中一种具体实施方式所提供的制作等离子喷涂金刚石耐磨层示意图；

图2为两种主要原料的线路图。

附图中标记如下：

1-工件、2-金刚石耐磨涂层、3-等离子喷枪、4-控制器、5-输送管、6-金刚石料斗、7-金刚石送料器、8-金刚石送料管、9-基合金粉送料管、10-基合金粉送料器、11-基合金粉料斗。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种制备方法，该制备方法能够制备一种金刚石存活率高的金刚石耐磨层；本发明的另一核心是提供一种通过上述制备方法制备的等离子喷涂金刚石耐磨层。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1和图2，图1为本发明中一种具体实施方式所提供的制作等离子喷涂金刚石耐磨层示意图；图2为两种主要原料的线路图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的等离子喷涂金刚石耐磨层的制备方法，包括如下：筛选粒度为35—100目的金刚石，100—150目的镍基合金粉，金刚石和镍基合金粉的粒度要适中。用到的金刚石具有比一般钢材，包括硬质合金高的多的硬度以及耐磨性，使用寿命是普通钢材或者模具钢以及硬质合金的成百上千倍。将筛选的粒度适中的金刚石和镍基合金粉同步送料进入等离子喷枪3中，可以通过两个料斗分别进入离子焊枪中，不宜混合其它成分，较为纯净；也可以通过一个料斗进入离子焊枪中，结构简单。使镍基合金粉在等离子喷枪3的等离子弧的高温下作用下，从第一喷嘴中以第一设定角度熔化喷射于工件1表面，形成熔池。使金刚石在自身的重力作用下从第二喷嘴中以第二设定角度喷射入熔池中，随着熔融金属的凝固金刚石被均匀地包在熔覆金属镍基合金粉层层中。移动焊枪，在工件1表面连续喷射，在工件1表面形成厚度均匀的金刚石耐磨涂层2。

本发明所提供的等离子喷涂金刚石耐磨层的制备方法，把镍基合金粉在等离子弧的高温下熔化喷射到工件1表面形成熔池，金刚石射入熔池中随着熔融金属的凝固被均匀地包在熔覆金属层中，这样避免金刚石在高温下发生碳化，从而保证了金刚石存活于涂层中。操作简单，实用性强，提高工件1的寿命，金刚石耐磨层可以应用到各种材料磨损领域，可以应用在矿用设备的耐磨板、采煤机截齿及齿座和其他易磨损部位、旋挖钻机的旋挖齿及齿座和钻筒的易磨损部位、盾构机刀具包括硬岩的tbm、捣固铁路石渣用的捣固镐等需要提高耐磨性的地方。

上述制备方法仅是一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要做出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式，将镍基合金粉从直喷嘴中喷出且直喷嘴与工件1表面垂直，可以将镍基合金粉均匀的喷射在工件1表面，喷射较为均匀、平整。将金刚石从倾斜喷嘴中喷出且倾斜喷嘴与工件1表面成30-60°夹角，可以将金刚石较好的包覆于镍基合金粉中，防止金刚石在高温下发生碳化，从而保证了金刚石存活于涂层中。

在上述具体实施方式的基础上，本领域技术人员可以根据具体场合的不同，对制备方法进行若干改变，在控制器4控制下通过有氩气等保护气体的输送管5，将筛选的金刚石和镍基合金粉在保护气体保护分别放进金刚石料斗6和镍基合金粉料斗11，金刚石料斗6和镍基合金粉料斗11分别与金刚石送料器7和镍基合金粉送料器10连通，通过金刚石送料管8和镍基合金粉送料管9金刚石和镍基合金粉在保护气体保护下同步送料进入等离子喷枪3中，操作简单，工作效率较高。

显然，在这种思想的指导下，本领域的技术人员可以根据具体场合的不同对上述具体实施方式进行若干改变，直喷嘴在喷枪中间位置，易于垂直喷射。倾斜喷嘴在喷枪侧面位置，易于倾斜喷射，在倾斜喷嘴中通入氩气提供压力，易于金刚石喷射。

本发明还提供一种等离子喷涂金刚石耐磨层，包括金刚石和镍基合金粉，镍基合金粉在等离子弧的高温下熔化形成熔池，金刚石在保护气体的压力以及自身的重力下射入熔池中并随着熔融金属的凝固被包在熔覆金属层中，该等离子喷涂金刚石耐磨层通过上述制备方法制备。由于上述的制备方法具有上述技术效果，通过上述制备方法制备的等离子喷涂金刚石耐磨层也应具有相应的技术效果。

需要特别指出的是，本发明所提供的制备方法不应被限制于此种情形，金刚石为带有镀层的金刚石，镀层金属包括铜、镍和钛，镀层金属中铜和镍的厚度为0.1～0.3μm，钛的厚度为0.2～0.7μm，金刚石镀钛后可以有效防止在喷涂过程中的碳化现象，提高金刚石在涂层中的存活率。

本发明所提供的制备方法，在其它部件不改变的情况下，镍基合金粉为镍铬硼硅碳化钨合金粉末，其主成分镍占30～55％，碳化钨占15-45％，其余为其它金属。对于上述各个实施例中的制备方法，镍铬硼硅碳化钨合金粉末为中硬度的镍基合金和碳化钨的合金粉，喷焊层硬度hrc大于50，喷涂后的涂层具有良好的抗磨粒磨损性能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。