一种金刚石磨料及其在制作或修复挖掘机斗齿中的应用

摘要

本发明属于耐磨涂层制作领域，特别涉及一种金刚石磨料及其在制作或修复挖掘机斗齿中的应用。所述磨料由Ni-Cr-B-Si合金粉、增强相、金刚石混合制成。采用本发明方法获得的斗齿涂层既有Ni-Cr-B-Si涂层本身的耐磨性，又由于含有一定量的金刚石、增强相，具有较高的硬度和耐磨性，使斗齿的寿命大幅延长。此外，本发明方法还可以用于修复损坏的斗齿。

说明书

 

技术领域

本发明属于耐磨涂层制作领域，特别涉及一种金刚石磨料及其在制作或修复挖掘机斗齿中的应用。

背景技术

挖掘机斗齿是挖掘机上的重要易耗部件，类似于人的牙齿，是由齿座和齿尖组成的组合斗齿，二者常采用销轴连接。由于斗齿常用于挖铲岩石、砂石等硬脆材料，因此磨损速度较快，磨损失效部分多是齿尖，因此只要更换齿尖即可。

根据挖掘机斗齿使用的环境分类，挖掘机斗齿可分为岩石齿、土方齿、锥形齿等。斗齿通常采用低合金耐磨钢，低合金耐磨钢通过其增强相提高硬度和耐磨性，但在挖掘岩石、矿石等时，其耐磨性较低，常常需要更换，导致挖掘过程施工效率降低，成本上升。另外，低合金耐磨钢制造、热处理成本较高，在失效后需要整体更换，综合成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种金刚石磨料，并将其在制作或修复挖掘机斗齿中进行应用，以解决目前挖掘机斗齿耐磨性较低需经常更换的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种金刚石磨料，所述磨料由Ni-Cr-B-Si合金粉、增强相、金刚石混合制成，三者的重量百分比例依次为：70~90%：5~25%：5~10%。

其中，所述Ni-Cr-B-Si合金粉的质量百分组成为：C为0.6-1.2%，Cr为12-15%，B为2.5-4.5%，Si为3-4.5%，余量为Ni。所述合金粉可采用市售品，只要符合上述标准即可。

所述增强相可选择TiC、WC或Cr₃C₂等。

所述金刚石选择人造金刚石即可，粒径优选为60-300μm。

将所述金刚石磨料在制作或修复挖掘机斗齿中进行应用，方式为在低碳钢制造的挖掘机斗齿表面钎涂金刚石磨料制作耐磨涂层。

优选的，利用有机胶将金刚石磨料预涂于洁净的斗齿表面，然后在真空炉中进行钎涂烧结，冷却后取出斗齿即可。

所述有机胶优选按照下法获得：把5-10重量份的纤维素加入到90-95重量份的松节油透醇中，使用回流装置加热到80℃保温，待纤维素完全溶解后冷却即得。

所谓洁净的斗齿表面是指对低碳钢制造的斗齿表面进行预处理，去掉表面油污、铁锈等。

较好的，可先利用有机胶将金刚石磨料调制成糊状再涂于斗齿表面。

斗齿表面预涂金刚石磨料的厚度为200-300μm。

在真空炉中进行钎涂烧结时，真空度不低于1×10^-2Pa，钎涂温度为1000-1050℃，保温时间2-10min优选5min。

冷却至300℃以下即可取出斗齿。

人造金刚石具有高的硬度和耐磨性，常用于加工硬脆材料，随着金刚石成本的下降及其焊接技术的成熟，用于制造斗齿能有效提高耐磨性。Ni-Cr-B-Si钎料具有对金刚石润湿性优良、耐磨性好等特点，是目前钎焊金刚石工具应用最广泛的钎料，由于其基体是Ni基，具有良好的韧性。另外，Ni-Cr-B-Si作为热喷涂材料，具有较高的硬度、耐磨性，常用于热喷涂、钎涂等，制作耐磨涂层。由于金刚石的硬度非常高，为进一步优化涂层的韧性和硬度，涂层适当添加增强相，提高涂层基体的硬度。

采用真空钎涂金刚石，真空炉的真空度高于1×10^-2Pa，有利于将有机胶的杂物挥发，避免金刚石较大的石墨化。在真空高温中通过Ni-Cr-B-Si与金刚石反应形成碳化物，形成了化学冶金结合，提高了金属粉对金刚石连接强度，大幅提高了涂层的耐磨性。制备的斗齿涂层既有Ni-Cr-B-Si涂层本身的耐磨性，又由于含有一定量的金刚石、增强相，具有较高的硬度和耐磨性。

采用本发明，斗齿的制造可以采用低碳钢，通过钎涂涂层中的金刚石、增强相提高其耐磨性，大幅提高斗齿寿命，缩短因斗齿失效的损失。另外，在损坏的斗齿表面通过该工艺，还可以修复失效的斗齿。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

采用本发明方法获得的斗齿涂层既有Ni-Cr-B-Si涂层本身的耐磨性，又由于含有一定量的金刚石、增强相，具有较高的硬度和耐磨性，其显微硬度可以达到800~2000HV，使斗齿的寿命大幅延长。此外，本发明方法还可以用于修复损坏的斗齿。

具体实施方式

以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：

实施例1-3中所用Ni-Cr-B-Si合金粉采用市售产品，其成分符合下述标准：C为（wt%）0.6~1.2，Cr为（wt%）12~15，B为（wt%）2.5~4.5，Si（wt%）3~4.5，Ni为余量。

实施例1

利用金刚石磨料制作耐磨挖掘机斗齿的方法，具体如下：

(1)首先对金刚石进行清洗，将Ni-Cr-B-Si合金粉、增强相、金刚石三种粉末进行混合获得金刚石磨料，用有机胶调制成糊状，各含量分别为Ni-Cr-B-Si合金粉（90%wt）、TiC（5%wt）、金刚石（5%wt），金刚石为人造金刚石，粒径为80-120μm。

所述有机胶通过下法获得：把7重量份的纤维素加入到93重量份的松节油透醇中，使用回流装置加热到80℃保温，待纤维素完全溶解后冷却即可。实施例2、3与此相同。

(2)采用机械制造的方法制造斗齿，斗齿的基体选择Q235低碳钢，预留200~300μm的厚度用于钎涂涂层，对基体进行清洗，去除铁锈、油污等，将糊状混合粉涂于斗齿表面。

(3) 将预涂混合粉的斗齿在1050℃保温6min，进行真空高温钎涂，真空度高于1×10^-2Pa。

本实施例中，Ni基钎料对TiC具有良好的润湿性，因此金刚石、TiC、Ni基钎料之间形成耐磨的涂层。

实施例2

利用金刚石磨料制作耐磨挖掘机斗齿的方法，具体如下：

 (1)首先对金刚石进行清洗，将Ni-Cr-B-Si合金粉、增强相、金刚石三种粉末进行混合，用有机胶调制成糊状，各含量分别为Ni-Cr-B-Si合金粉（85%wt）、碳化钨WC（8%wt）、金刚石（7%wt），金刚石为人造金刚石，200~260微米金刚石。

(2)采用机械制造的方法制造斗齿，斗齿的基体选择Q235低碳钢，预留200~300μm的厚度用于钎涂涂层，对基体进行清洗，去除铁锈、油污等，将糊状混合粉涂于斗齿表面，厚度为200~300μm。

(3) 将预涂混合粉的斗齿在1050℃保温5min，进行真空高温钎涂，真空度高于1×10^-2Pa。

本实施例中，Ni基钎料对WC具有良好的润湿性，因此WC会部分分解，会有固溶强化、增强相强化的效果。

实施例3

利用金刚石磨料制作耐磨挖掘机斗齿的方法，具体如下：

 (1)首先对金刚石磨粒进行清洗，将Ni-Cr-B-Si合金粉（88%wt）、WC（8%wt）、金刚石（4%wt）进行混合，用有机胶制成糊状，金刚石为人造金刚石，240~300微米金刚石。

(2)采用机械制造的方法制造斗齿，斗齿的基体选择Q235低碳钢，预留200~300μm的厚度用于钎涂涂层，对基体进行清洗，去除铁锈、油污等，将糊状混合粉涂于斗齿表面，厚度为200~300μm。

(3) 将预涂混合粉的斗齿在1050℃保温5min，进行真空高温钎涂，真空度不低于1×10^-2Pa。