專利名稱：一種用于表面改性的金屬絲網柔性復合布及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種專用于高溫、耐腐蝕涂層制備的金屬絲網柔性復合布及其制備方法。可用于電站、石油、航空、食品、塑料等領域機械零件的防護。
背景技術：
磨擦磨損與腐蝕是各種機械設備中金屬工件失效的主要形式，由此導致的能源和材料消耗增加等所造成的經濟損失是巨大的，故對金屬磨損和耐磨耐蝕材料的研究一直受到國內外的廣泛重視。
傳統的表面涂層如預熔敷層、耐磨涂料、噴焊、堆焊、熱噴涂涂層等在耐磨成效、傳熱和運轉要求方面尚有嚴重不足及弊端，只能提供單一和有限的保護，而且性能壽命有限，不能從根本上解決機械裝備和電站設備中重磨蝕耐熱部件的高溫腐蝕及磨損。滲透釬焊法是一種可以制備出較厚的冶金結合的界面的碳化鎢耐磨涂層的有效方法。但滲透釬焊法制備碳化鎢耐磨涂層必須先制備一種含有碳化鎢粒子的軟質層，將此軟質層黏貼到鋼基體上，在經過真空滲透釬焊，便可得到界面為冶金結合的碳化鎢涂層。經查閱網站http://www.conformaclad. com/,美國的 Conforma Clad 公司利用該滲透釬焊的碳化物包覆涂層技術取代熱噴涂技術在金屬表面制備碳化鎢涂層，他們的技術中只是提到了用有機粘結劑制備“金屬柔性布”，但是沒有說明使用什么有機物，也沒有提至IJ “金屬絲網柔性復合布”。經查閱文獻，中科院金屬研究所陸善平郭義陳亮山，北京石油機械廠許先忠、朱仲為等人在《第九次全國焊接會議論文集》(13 9 — 141 )撰文《(WC-Co/NiCrBSi)耐磨釬焊涂層及堆焊層的比較》，“將粉狀涂層原材料與連接物混合制備成具有良好柔性金屬布”，但并沒有提到具體的配方，也沒有提到“金屬絲網柔性復合布”。中科院金屬研究所陸善平、郭義、陳亮山在《材料科學與工程》1999，Vol. I 7 (I):
46-7 O撰文《(WC-Co/NiCrBSi)釬焊涂層結合機制及磨損性能研究》，文中提到“釬焊前，首先分別將WC-Co粉、NiCrBSi合金
粉與少量有機連接物混合，經過軋制工藝制備成具有良好柔性的金屬布”，但并沒有提到具體的配方，也沒有提到“金屬絲網柔性復合布”。北京有色金屬研究總院康志君、林孟光、楚建新在《表面技術》1996，V ol. 25(3)
58提到““柔性金屬貼布”，(powderedAlloysheet,簡稱PAS)涂層技術，由粉末冶金制粉、有機和無機增塑劑、粘結劑粉末增塑軋制或刮板形成、粉末冶金熔滲燒結、異質材料連接等技術綜合而成。”但沒有提到具體的配方，也沒有提到“金屬絲網柔性復合布”。中國科學院金屬研究所陸善平、郭義、陳亮山等在《表面技術》(1999，V ol. 28
(3)19-20)撰文《WC — CoffC 一 NiffC釬焊涂層耐磨性研究》，該文提及了 “首先將金屬粉末與有機物混合制成具有良好柔性的金屬布，并分層貼附于基體表面…”，但沒有提到具體的配方，也沒有提到“金屬絲網柔性復合布”。北京有色金屬研究總院唐群，楚建新在《粉末冶金工業》2 O O 2，V0 I I 2( 1 ):2 3 - 3 0撰文《“雙層金屬布”硬質涂層的微觀組織與性能》，提到“將粘結相、硬質相(WC加少量粘結相)分別加入成形劑軋制成“布””。但沒有具體提到用什么粘結劑，如何成型，也沒有提到“金屬絲網柔性復合布”。北京有色金屬研究總院的唐群在《稀有金屬》撰文《“雙層金屬布”硬質涂層耐磨性能的研究》(2001，Vol. 25(6) :468-470)，將粘結相、硬質相分別加入成型劑軋制成“布”，但沒有具體提到用什么粘結劑，如何成型，也沒有提到“金屬絲網柔性復合布”。北京有色金屬研究總院林晨光，楚建新，葉軍等在《中國有色金屬學報》(1996，6 (I) : 93、7)撰文《“金屬布”硬質復合涂層的微觀組織及性能》，提到“經過幾年的研究，用單層貼“布”的方法己經在鋼件平面制備WC-Ni系耐磨涂層，并在模具、密封件、鉆具上進行應用試驗，并取得了很大的進展。”但是沒有提到配方，也沒有提到“金屬絲網柔性復合布”。中國科學院金屬研究所的陸善平，董秀中，吳慶，郭義，北京石油機械許先忠、朱仲為等人在《金屬學報》(1999，Vol. 35(1) :83-85)撰文《NiCrBSi_WC耐磨釬焊涂層的制備》，提到“混料制布.將金屬粉與有機連接物混合均勻，并滾壓成柔性金屬粉末布；”但是沒有提到配方，也沒有提到“金屬絲網柔性復合布”。中國科學院金屬研究所的陸善平，郭義，陳亮山在《材料導報》(2001, Voll5(l) :65-68)撰文 WC_17Co 含量對(WC-17Co/NiCrBSi)復合釬焊涂層結合性能及耐磨性的影響，該文提及了“首先將合金粉末與有機物混合軋制成具有良好柔性的金屬布閉，并分層貼附于基體表面…”，但是沒有提到配方，也沒有提到“金屬絲網柔性復合布”。中國科學院金屬研究所的陸善平，郭義，陳亮山在《材料導報》(1999，Vol 13 ￠) : 58-59)撰文《合金粉末柔性布的制備及微觀結構研究》，該文提及了 “制備了兩種布一種是耐磨硬質點wC布，另一種
是釬焊合金NICrBS，布。它們的制備過程相同，分二步，一是混料；二是軋制。首先將硬質合金WC或釬焊合金與連接物混合,通過球磨機混合均勻,使連接物粘附在顆粒表面… 軋制時，軋輥對合金顆粒產生一個正壓力，顆粒問的連機物在合金顆粒的擠壓下發生結構變化，由粉末狀被輾拔成纖維狀，隨著軋制次數的增多，對有機物的輾拔效果加強，纖維增多，形成縱橫交錯的網狀立體結構，合金顆粒就被鑲嵌在纖維網中”，但是沒有提到具體配方，也沒有提到“金屬絲網柔性復合布”。中國科學院金屬研究所的董秀中、陸善平、吳慶、代柄權、郭義，北京石油機械廠的許先忠、朱仲為等人在《粉末冶金材料科學與工程》(2000，Vol 5(1) :53-57)撰文《柔性耐磨復合涂層的研制》，該文提及了 “經研究，向這兩種粉狀涂層原材料中加人少量連接物，經特殊的混料、滾壓工藝制備成具有良好柔韌性又有一定連接強度的金屬柔性布…”，但是沒有提到具體配方，也沒有提到“金屬絲網柔性復合布”。譚兵，趙寶榮，樊建勛，高平等人在《兵器材料科學與工程》2003,Vol. 26⑴19-21《釬焊溫度對WC〃 “金屬布”釬焊耐磨層性能研究》，提到“將上述釬料粉和WC-Co粉各自分別加入一定量的成型劑，然后進行均勻混合，根據需要壓制成厚度為Imm釬料“金屬布”和I. 5mm的WC “金屬布”。但是沒有提到配方，也沒有提到“金屬絲網柔性復
合布”。
中國科學院金屬研究所陸善平、郭義、陳亮山，北京石油機械廠許先忠、朱仲為在《中國表面工程》(1999年，第三期24-27)撰文《Co含量對(WC — CofN記rBSi)復合釬焊涂層耐磨性的影響》，提到“將經過特殊處理(金屬粉末與連接物混合，通過擠壓工藝制成具有良好柔性的涂層原材料，使分散的顆粒變成有聯系的整體)的涂層原料分層置于基體表面…”，但是沒有提到配方，也沒有提到“金屬絲網柔性復合布”。中國科學院金屬研究所的陸善平、郭義在《材料研究學報》(1999，Vol. 13(2) :188-193)撰文《釬焊工藝對WC — Co/NICrBSi復合涂層性能的影響》，該文提至IJ “先將合金粉末與有機物混合軋制成具有良好柔性的金屬布，并分層貼附于基體材料表面…”，但是沒有提到配方，也沒有提到“金屬絲網柔性復合布”。中國科學院金屬研究所董秀中、陸善平、吳慶、代柄權、郭義，北京石油機械廠許先忠、朱仲為在《99摩攘材料與減康耐磨技術學術會議論文集》(1999年，41-47)撰文《柔性耐磨復合涂層的研制》，提到“，經摸索，向這兩種粉狀涂層原材料中加入少量連接物，經特殊的混料、滾壓工藝制備成具有良好柔韌性又有一定連接強度的金屬柔性布…”，但是沒有提到具體配方，也沒有提到“金屬絲網柔性復合布”。江蘇科技大學材料學院趙其章、陳錚，上海電力學院張大全、周國定，上海紀好旺造船科技發展有限公司耿紀英等人在《腐蝕科學與防護技術》(2008，Vol. 20(3) :187-189)撰文《新型高溫復合涂層一特種抗磨蝕包覆材料與技術》，該文中提到“復合碳化物顆粒增強的柔性材料”，但是沒有提到具體配方，也沒有提到“金屬絲網柔性復合布”。發明人在2009年曾申請兩項專利
[1]晏建武，劉瑩，邵英平，段智，宋麗麗.一種用于金屬表面改性的金屬柔性布及其制備方法，國家發明專利，授權號ZL200910091045. 3
[2]晏建武，劉瑩，宋麗麗，李建敏.一種用滲透釬焊法制備碳化鎢耐磨蝕復合涂層的方法，國家發明專利，授權號ZL200910091044. 9
上述兩項專利具有明顯的缺陷(將在本發明的有益效果中作對比說明)。

發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的不足提供一種針對機械裝備和其它行業中高溫、重沖蝕、磨蝕零部件急需的防護涂層要求的金屬絲網柔性復合布的制備方法，從而解決現有的金屬防護涂層厚度較薄、結合強度低的難題。為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案
所述的表面改性的金屬絲網柔性復合布配方為經機械合金化的碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co、經機械合金化的鎳鉻合金粉Ni- Cr按各物質按重量份各占碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co51-70份、經機械合金化的鎳鉻合金粉Ni- Cr40-27份；成型劑和粘結劑總量3-9份，所述成型劑由以下重量份的物質組成橡膠2-3份、硬脂酸O. 5-3份，所述粘結劑為樹脂O. 5-3重量份；金屬絲網柔性復合布可為兩層以上。所述表面改性的金屬絲網柔性復合布的制備方法步驟如下
1、原料準備采購碳化鎢粉末WC或者碳化鎢-鈷粉末WC-Co、純鎳粉Ni和純鉻粉Cr備
用；
2、機械合金化將純鎳粉Ni和純鉻粉Cr按照83 17配比混合放進不銹鋼球磨罐中，在球磨機上經機械合金化制得納米晶鎳鉻合金粉Ni- Cr ；
將BNi2焊料粉或者BNi7焊料粉放進不銹鋼球磨罐中，在球磨機上經機械合金化制得納米晶焊料粉；
將碳化鶴粉末WC或者碳化鶴-鈷粉末WC-Co放進不銹鋼球磨罐中,在球磨機上經機械合金化制得納米晶粉末；
3:混合
將步驟B中得到的納米晶鎳鉻合金粉Ni- Cr、碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co和成型齊U、粘結劑按比例倒入電磁攪拌器的混合杯中，各物質按重量份各占碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co51-70份、經機械合金化的鎳鉻合金粉Ni- Cr40-27份及適量成型劑和粘結劑份通過電磁攪拌充分混合并造粒；
將步驟B中得到的焊料粉和成型劑、粘結劑按比例倒入電磁攪拌器的混合杯中，各物質按重量份各占焊料粉91-97份及成型劑和粘結劑份3-9份通過電磁攪拌充分混合并造粒;
4、編織金屬絲網將金屬絲編織成網格寬約Imm左右的單層網狀，金屬絲網可以是低碳奧氏體不銹鋼細絲編織成的絲網，直徑為O. 0175-0. 049mm ；
5、輥壓成型
(1)將I到2層金屬絲網鋪放在滾壓設備料斗上，再將步驟3中經過造粒的含有碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co、經機械合金化的鎳鉻合金粉Ni- Cr及成型劑和粘結劑的混合粉粒鋪放在絲網上，在輥壓設備中輥壓成型，得到含有耐磨粒子的金屬絲網柔性復合布；所述金屬絲網柔性復合布經過真空釬焊可轉變成耐磨涂層；
(2)將I到2層金屬絲網鋪放在滾壓設備料斗上，再將步驟3中經過造粒的含有經機械合金化制得的納米晶BNi2焊料粉或者BNi7焊料粉的混合粉粒鋪放在絲網上，在輥壓設備中輥壓成型，得到焊料金屬絲網柔性復合布；所述焊料金屬絲網柔性復合布在真空釬焊時充當焊料作用。本發明的有益效果是公開專利與本發明的成分性能對比見表I。表I公開專利與本發明成分與性能對比
權利要求
1.一種用于表面改性的金屬絲網柔性復合布，其特征是所述的表面改性的金屬絲網柔性復合布配方為碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co、經機械合金化的鎳鉻合金粉Ni- Cr各物質按重量份各占碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co 51-70份、經機械合金化的鎳鉻合金粉Ni- Cr 27-40份；成型劑和粘結劑總量3-9份，所述成型劑由以下重量份的物質組成橡膠2-3份、硬脂酸O. 5-3份，所述粘結劑為樹脂O. 5-3重量份；金屬絲網柔性復合布可為兩層以上。
2.一種用于表面改性的金屬絲網柔性復合布的制備方法，其工藝步驟為 (1)原料準備 采購碳化鎢粉末WC或者碳化鎢-鈷粉末WC-Co、純鎳粉Ni和純鉻粉Cr備用； (2)機械合金化 將純鎳粉Ni和純鉻粉Cr按照83 17配比混合放進不銹鋼球磨罐中，在球磨機上經機械合金化制得納米晶鎳鉻合金粉Ni- Cr ； 將BNi2焊料粉或者BNi7焊料粉放進不銹鋼球磨罐中，在球磨機上經機械合金化制得納米晶焊料粉； 將碳化鶴粉末WC或者碳化鶴-鈷粉末WC-Co放進不銹鋼球磨罐中,在球磨機上經機械合金化制得納米晶粉末； (3)混合: 將步驟(2)中得到的納米晶鎳鉻合金粉Ni- Cr、碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co和成型劑、粘結劑按比例倒入電磁攪拌器的混合杯中，各物質按重量份各占碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co 51-70份、經機械合金化的鎳鉻合金粉Ni- Cr 27-40份及適量成型劑和粘結劑份通過電磁攪拌充分混合并造粒； 將步驟(2)中得到的焊料粉和成型劑、粘結劑按比例倒入電磁攪拌器的混合杯中，各物質按重量份各占焊料粉91-97份及成型劑和粘結劑份3-9份通過電磁攪拌充分混合并造粒; (4)編織金屬絲網將金屬絲編織成網格寬約Imm左右的單層網狀； (5)輥壓成型 (A)將I到2層金屬絲網鋪放在滾壓設備料斗上，再將步驟3中經過造粒的含有碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co、經機械合金化的鎳鉻合金粉Ni- Cr及成型劑和粘結劑的混合粉粒鋪放在絲網上，在輥壓設備中輥壓成型，得到含有耐磨粒子的金屬絲網柔性復合布；所述金屬絲網柔性復合布經過真空釬焊可轉變成耐磨涂層； (B)將I到2層金屬絲網鋪放在滾壓設備料斗上，再將步驟3中經過造粒的含有經機械合金化制得的納米晶BNi2焊料粉或者BNi7焊料粉的混合粉粒鋪放在絲網上，在輥壓設備中輥壓成型，得到焊料金屬絲網柔性復合布；所述焊料金屬絲網柔性復合布在真空釬焊時充當焊料作用。
3.根據權利要求2所述的一種用于表面改性的金屬絲網柔性復合布的制備方法，其特征是所述金屬絲網是低碳奧氏體不銹鋼細絲編織成的絲網，直徑為O. 010-0. 050 mm。
全文摘要
一種用于表面改性的金屬絲網柔性復合布及其制備方法，復合布中含有由碳化鎢WC或者碳化鎢-鈷WC-Co、經機械合金化的鎳鉻合金粉、成型劑和粘結劑；通過輥壓成型制成可用于表面改性的金屬絲網柔性復合布。采用機械合金化、納米晶技術和金屬絲網技術，柔性金屬布的制備成型性大大提高，厚度極易控制，可實現雙層以上梯度涂層的設計思想，以減小應力，改善焊接組織及焊接性能，制備出性能優異的碳化鎢涂層。
文檔編號C22C47/14GK102965602SQ20121054170
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月14日 優先權日2012年12月14日
發明者晏建武, 張晨曙 申請人:南昌工程學院