一種襯板及其制備方法技術

本發明專利技術提供了一種襯板，包括襯板基體，所述襯板基體的表面覆有具有梯度結構的金屬陶瓷層；以質量份數計，所述金屬陶瓷層主要由以下原料通過3D打印機噴涂形成：鉻10?30份，硅5?12份，鐵30?40份，碳5?13份，鎳30?40份，鉬1?2份，鎢1?2份。該襯板的制備方法包括：(A)將制成所述金屬陶瓷層的所有原料混合攪拌均勻制成混合粉末；(B)采用3D打印機產生的高能粒子束對所述混合粉末激光熔化后，再采用3D打印機噴涂于所述襯板基體表面，即可。本發明專利技術實施例提供的襯板防腐性能、韌性、強度等物理性能得到大幅度提升，穩定性好。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及襯板加工領域，具體而言，涉及一種襯板及其制備方法。
技術介紹
襯板主要的應用是用來保護筒體，使筒體免受研磨體和物料直接沖擊和磨擦，同時也可利用不同形式的襯板來調整研磨體的運動狀態，以增強研磨體對物料的粉碎作用，有助于提高磨機的粉磨效率，增加產量，降低金屬消耗。可見襯板的應用非常廣泛，可廣泛用于各種機械設備上。鑒于襯板的實際應用性，對襯板的物理性能要求也比較高，比如其耐磨性、韌性以及防腐性均是在實際使用過程中需要考察的重要指標，但是現在襯板普遍防腐性能不佳，應用時由于受到氧化物以及酸性氣體的侵蝕，會縮短襯板的實際使用壽命，襯板的其他物理性能比如韌性、強度等指標也不是很理想，間接限制了其應用的價值，使用范圍也會受到相應的限制。有鑒于此，特提出本專利技術。
技術實現思路
本專利技術的第一目的在于提供一種襯板，所述襯板通過在襯板基體的表層附有無拼接焊縫、一體成型的金屬陶瓷層，防腐性能、韌性、強度等物理性能得到大幅度提升，穩定性好。本專利技術的第二目的在于提供一種所述的襯板的制備方法，該制備方法具有方法簡單，操作方便，制作過程中通過將3D技術結合使用金屬陶瓷復合材料在襯板基體表面形成了具有梯度結構的金屬陶瓷層，防腐性能佳。為了實現本專利技術的上述目的，特采用以下技術方案：本專利技術實施例提供了一種具有超強防腐耐磨性能的襯板，這種襯板包括襯板基體，襯板基體的表面覆有具有梯度結構的金屬陶瓷層，其中金屬陶瓷層主要由以下原料通過3D打印機噴涂形成：以質量份數計，鉻10-30份，硅5-12份，鐵30-40份，碳5-13份，鎳30-40份，鉬1-2份，鎢1-2份，即在襯板基體的表面通過3D打印技術形成金屬陶瓷層，而且這種金屬陶瓷層并非普通的混合雜亂無章的復合材料，而是呈梯度排列的金屬陶瓷材料，這種結構的金屬陶瓷層防腐性能佳，耐磨性能優異，同時綜合性能好穩定性佳，提高了襯板的使用壽命。這種梯度排列的技術陶瓷層實際由金屬層、金屬陶瓷復合層以及陶瓷層三層呈梯度排列組成，更優的三層的排列順序為：沿所述襯板基體由內至外依次為金屬層、金屬陶瓷復合層、陶瓷層。由于這種結構的陶瓷金屬材料微觀結構沿某一個或某幾個特定的方向呈連續變化，從而消除了由于金屬和陶瓷物性參數的巨大差異而在材料內部產生的熱應力界面，達到緩和熱應力和耐熱隔熱的目的，因此，這種具有梯度結構的金屬陶瓷功能材料具有十分強大的耐磨與防腐特性，本專利技術特意將3D技術應用到金屬陶瓷復合材料上才能制備出具有特殊結構的金屬陶瓷層，較以往的金屬與陶瓷雜亂無章的進行混合的復合材料的耐磨性能以及防腐性能均較優，能夠達到這樣的效果與專利技術人選擇了具有這種較優結構的金屬陶瓷層作為耐磨保護層覆于襯板基體表面是分不開的。其中金屬層位于最內層能夠更好的起到防腐效果，不易被腐蝕。現有技術中，襯板的應用非常廣泛，不僅可以使筒體免受研磨體和物料直接沖擊和磨擦，同時也可利用不同形式的襯板來調整研磨體的運動狀態，以增強研磨體對物料的粉碎作用，有助于提高磨機的粉磨效率，增加產量，降低金屬消耗，但是實際運用過程中襯板的各方面物理性能不佳，制約了其實際應用價值。本專利技術為了解決以上出現的技術問題，提供了一種防腐耐磨的襯板，這種襯板具有優異的性能。其中，制備金屬陶瓷層的原材料中，因為鉻和碳的熔點較高，在3D打印噴涂的過程中，鉻和碳形成硬質相碳化鉻，成為該金屬陶瓷層主要的耐磨成分，從而提高了襯板本身的耐磨性能，鐵、鎳的熔點相對較低，在3D打印噴涂的過程中通過液相燒結，能夠加快金屬陶瓷層的成型，而且在成形的過程中，鐵、鎳的內部原子顆粒會進行重新整合排列，晶粒尺寸也會得到控制，進而優化鐵、鎳以及生成的化合物的顯微結構和性能，提高金屬陶瓷層的工藝加工性能，同時，在成形的過程中，能夠填補大的顆粒物質之間的空隙，避免成形的金屬陶瓷層出現缺陷，并且與襯板基體之間形成少量化合物，提高與襯板基體之間的結合力。非金屬材料成分硅可以提高材料成分的浸潤性能和擴散速度，通過3D打印噴涂，使金屬陶瓷材料與襯板基體形成冶金反應，有很高的結合強度，可以在襯板基體表面形成致密的金屬陶瓷層，不易從襯板基體表面上脫落，減少了因涂層脫落造成的襯板的提前報廢。而且因為硅具有良好的導熱性能，能夠提高金屬陶瓷層的導熱性能，使得金屬陶瓷層在較高的工作溫度下不易開裂，提高了其使用壽命。而過渡金屬鉬能夠全面提高金屬陶瓷層的耐磨性能和耐腐蝕性能，鎢尤其能夠提高金屬陶瓷層的穩定性，使其在高溫環境中使用也不會輕易被氧化或者被腐蝕。可見這些原料組分的效果的發揮也有賴于3D技術的結合應用。另外，原料中每個組分的加量均是有具體的限制要求的，因為在化學反應領域中，均知曉化合物之間會因為加入量的不同會生成不同的產物，當鉻和碳的加入量過大時，金屬陶瓷層的耐磨性能雖高，但是在使用中，由于長時間的摩擦產生的熱量較多，容易產生崩裂。如果加入量過少，其耐磨性能就會欠缺。而鐵和鎳的加入量過多時，在高溫下其晶粒容易過大，進而造成金屬陶瓷層的脆性較大，容易斷裂。而加入量過少時，金屬陶瓷層在成形過程中，容易產生空隙缺陷。而硅能夠提高金屬陶瓷層的導熱性，但是，加入過多時會減弱金屬陶瓷層的穩定性能，其與空氣中的氧化物容易發生反應，而加入量過少時會導致導熱性能變差。可見原料中每一個組分的選取以及組分的用量多少對于本專利技術的產品而言均是特定的，缺少任何一種原料或者其中某一原料用量過大或過小均會影響到金屬陶瓷層的性能，從而影響襯板的使用壽命以及實際應用價值，因此只有以本專利技術的特定原料以及配合3D打印技術制備出的金屬陶瓷層才具有良好的性能。經測定本專利技術所形成的金屬陶瓷層的洛氏硬度標準C(HRC)達到80-95之間，而42CrMo一般在HRC50以下，現有技術中常用的鎳基耐磨合金如Ni-Cr合金、Ni-Cr-Mo合金、Ni-Cr-Fe合金、Ni-Cu合金、Ni-P和Ni-Cr-P合金、Ni-Cr-Mo-Fe合金等，一般在HRC60以下，可見本專利技術采用3D技術形成的金屬陶瓷層切實提高了襯板的耐磨性能。為了提高原料使用的準確率，進而提高產品的品質，形成金屬陶瓷層的各原料的使用量優選為：以質量份數計，鉻15-25份，硅7-10份，鐵32-38份，碳6-10份，鎳30-37份，鉬1.2-1.8份，鎢1.2-1.8份。更優化地，以質量份數計，各原料的用量為：鉻20份，硅7份，鐵31份，碳7份，鎳35份，鉬1.6份，鎢1.6份。本專利技術實施例除了提供一種襯板，還提供了該襯板的制備方法，包括如下步驟：(A)將制成所述金屬陶瓷層的所有原料混合攪拌均勻制成混合粉末；(B)采用3D打印機產生的高能粒子束對所述混合粉末激光熔化后，再采用3D打印機噴涂于所述襯板基體表面，即可。在該工藝方法中，采用3D打印機產生的高能粒子束將混合粉末熔化，熔化后采用3D打印機噴涂于所述襯板基體表面，最終制成成品，這種高能粒子束本身熔化效率高，光束質量好，工作穩定。該工藝方法簡單，產品質量好，為制作防腐耐磨襯板降低了制作成本。同時因為還具有很好地工藝加工性能，并且成形后的穩定性高，在實際應用中，比現有的襯板的使用壽命長5倍以上。據測試，該襯板連續使用，至少能夠使用10年以上。而現有技術中使用的襯板在不連續使用的前提下，基本上使用2年之后就必須更換，使用成本高。所以，和本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種襯板，其特征在于，包括襯板基體，所述襯板基體的表面覆有具有梯度結構的金屬陶瓷層；以質量份數計，所述金屬陶瓷層主要由以下原料通過3D打印機噴涂形成：鉻10?30份，硅5?12份，鐵30?40份，碳5?13份，鎳30?40份，鉬1?2份，鎢1?2份。

【技術特征摘要】
1.一種襯板，其特征在于，包括襯板基體，所述襯板基體的表面覆有具有梯度結構的金屬陶瓷層；以質量份數計，所述金屬陶瓷層主要由以下原料通過3D打印機噴涂形成：鉻10-30份，硅5-12份，鐵30-40份，碳5-13份，鎳30-40份，鉬1-2份，鎢1-2份。2.根據權利要求1所述的一種襯板，其特征在于，以質量份數計，所述金屬陶瓷層的主要原料包括：鉻15-25份，硅7-10份，鐵32-38份，碳6-10份，鎳30-37份，鉬1.2-1.8份，鎢1.2-1.8份。3.根據權利要求1所述的一種襯板，其特征在于，以質量份數計，所述金屬陶瓷層的主要原料包括：鉻20份，硅7份，鐵31份，碳7份，鎳35份，鉬1.6份，鎢1.6份。4.根據權利要求1所述的一種襯板，其特征在于，所述金屬陶瓷層由金屬層、金屬陶瓷復合層以及陶瓷層三層呈梯度排列組成。5.根據權利要求4所述的一種襯板，其特征在于，沿所述襯板基體由內至外依次為金屬層...

【專利技術屬性】
技術研發人員：魯偉員，李信，楊義樂，
申請(專利權)人：四川中物紅宇科技有限公司，
類型：發明
國別省市：四川;51