一種納米材料強(qiáng)化耐磨鋼球的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種納米材料強(qiáng)化耐磨鋼球，包括通過(guò)在鑄造模具內(nèi)壁刷涂納米級(jí)陶瓷顆粒的方式將所述納米級(jí)陶瓷顆粒鑲嵌于所述鋼球的表面和次表面而形成的強(qiáng)化層，所述強(qiáng)化層、所述鋼球本體內(nèi)部的鋼基體從外到里形成層狀結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型所公開(kāi)的納米材料強(qiáng)化耐磨鋼球，具有良好的抗撞擊性能，且具有高耐磨、高硬度、耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，在相同研磨條件下具有較大的撞擊能量，從而大大提高了研磨效率，對(duì)研磨物料無(wú)污染，保證了研磨物料的純度，綜合成本低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種納米材料強(qiáng)化耐磨鋼球
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及研磨機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種納米材料強(qiáng)化耐磨鋼球。
【背景技術(shù)】
[0002]球磨機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的高細(xì)磨機(jī)械之一。球磨機(jī)鋼球是球磨機(jī)設(shè)備研磨物料介質(zhì)，通過(guò)球磨機(jī)鋼球之間、鋼球與物料之間的碰撞摩擦產(chǎn)生磨削作用，是重要的基礎(chǔ)零部件，尤其是精密工業(yè)鋼球在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著巨大作用。現(xiàn)有技術(shù)中，球磨機(jī)的磨介鋼球主要是鉻系合金、錳系合金等球磨鑄鋼件或球磨鑄鐵件，如高鉻鋼球、低鉻鋼球、多元合金鋼球和釩鈦鉻合金鋼球等，其工作對(duì)象多為水泥、煤炭、礦石、煤渣等。據(jù)資料和實(shí)踐表明，在磨介鋼球疲勞損耗中，鋼球其表層的損傷(如微小點(diǎn)蝕、腐蝕、表面疲勞損傷和塑形變形等)占大多數(shù)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為了解決【背景技術(shù)】中存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種納米材料強(qiáng)化耐磨鋼球，實(shí)現(xiàn)了在球磨機(jī)中的磨屑作業(yè)，其具有良好的抗撞擊性能，且具有高耐磨、高硬度、耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本實(shí)用新型提出的一種納米材料強(qiáng)化耐磨鋼球，包括通過(guò)在鑄造模具內(nèi)壁刷涂納米材料顆粒的方式將所述納米材料顆粒鑲嵌于所述鋼球的表面和次表面而形成的強(qiáng)化層，所述強(qiáng)化層、所述鋼球本體內(nèi)部的鋼基體從外到里形成層狀結(jié)構(gòu)，所述強(qiáng)化層由外到里在厚度方向上尺寸大小一致，所述納米材料顆粒的粒徑為5nm-80nm。
[0005]優(yōu)選地，所述納米材料顆粒為陶瓷顆粒，且所述陶瓷顆粒為碳化硅顆粒、氮化鈦顆粒、碳化鉻顆粒中的一種或多種。
[0006]優(yōu)選地，所述納米材料顆粒在所述強(qiáng)化層中均勻分布，且所述納米材料顆粒在強(qiáng)化層中的體積分?jǐn)?shù)為24%-35%。
[0007]優(yōu)選地，所述強(qiáng)化層具有多層的強(qiáng)化分層，由外到里的方向上所述強(qiáng)化分層中所述納米材料顆粒分布密度逐步減小，且每層強(qiáng)化分層中所述納米材料顆粒均勻分布，所述納米材料顆粒在強(qiáng)化層中的體積分?jǐn)?shù)為30%-40%。
[0008]優(yōu)選地，所述納米材料顆粒的粒徑為5nm_80nm。
[0009]優(yōu)選地，所述納米材料顆粒的粒徑為20nm-40nm。。
[0010]優(yōu)選地，所述鋼球?yàn)殂t系合金球墨鑄鐵球。
[0011]本實(shí)用新型中，在鋼球鑄造過(guò)程中，通過(guò)將納米材料顆粒刷涂在鑄造模具內(nèi)壁的方式將納米材料顆粒鑲嵌于鋼球的表面和次表面，從而在鋼球表層形成強(qiáng)化層；該強(qiáng)化層由于分布有性能優(yōu)良的納米材料顆粒，從而巧妙的利用了納米材料顆粒因小尺寸效應(yīng)而具有的優(yōu)良性能，且由于納米級(jí)顆粒的存在，使得鋼球中位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受到阻礙，從而將納米技術(shù)運(yùn)用于鋼球的表面改性中，提升鋼球的表層性能，因此，獲得了超高強(qiáng)度、高韌性、耐磨性好、耐高溫、耐腐蝕、剛度高等優(yōu)點(diǎn)，從而顯著地提高了鋼球的抗撞擊性能、強(qiáng)度和耐磨性能，其中，納米材料顆粒為現(xiàn)有成熟產(chǎn)品；上述結(jié)構(gòu)的鋼球研磨效率高，減少物料研磨時(shí)間和循環(huán)次數(shù)，在相同研磨條件下具有較大的撞擊能量，從而大大提高了研磨效率；對(duì)研磨物料無(wú)污染，保證了研磨物料的純度，綜合成本低。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型提出的一種納米材料強(qiáng)化耐磨鋼球的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型提出的另一種納米材料強(qiáng)化耐磨鋼球的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1和圖2所示，圖1為本實(shí)用新型提出的一種納米材料強(qiáng)化耐磨鋼球的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型提出的另一種納米材料強(qiáng)化耐磨鋼球的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型提出的一種具體實(shí)施例中，納米材料強(qiáng)化耐磨鋼球具有強(qiáng)化層2，且強(qiáng)化層2、所述鋼球本體內(nèi)部的鋼基體I從外到里形成層狀結(jié)構(gòu)；強(qiáng)化層2是在鋼球的表面和次表面鑲嵌納米材料顆粒3形成的，其中，納米材料顆粒3鑲嵌是通過(guò)在鑄造模具內(nèi)壁刷涂納米材料顆粒3的方式進(jìn)行的；納米材料顆粒3在所述強(qiáng)化層2中均勻分布，且所述納米材料顆粒3在強(qiáng)化層2中的體積分?jǐn)?shù)為39%，所述強(qiáng)化層2由外到里在厚度方向上尺寸大小一致，所述納米材料顆粒3為碳化娃顆粒、氮化鈦顆粒、碳化鉻顆?；旌衔?納米材料顆粒3的粒徑為32nm，鋼球?yàn)殂t系合金球墨鑄鐵球。
[0016]參照?qǐng)D2，在另一種具體實(shí)施例中，納米材料強(qiáng)化耐磨鋼球具有強(qiáng)化層2，且強(qiáng)化層2、所述鋼球本體內(nèi)部的鋼基體I從外到里形成層狀結(jié)構(gòu)；所述強(qiáng)化層2具有三層的強(qiáng)化分層，分別為第一強(qiáng)化分層21、第二強(qiáng)化分層22和第三強(qiáng)化分層23，由外到里的方向上第一強(qiáng)化分層21、第二強(qiáng)化分層22和第三強(qiáng)化分層23中所述納米材料顆粒3分布密度逐步減小，且每層強(qiáng)化分層中所述納米材料顆粒3均勻分布，所述納米材料顆粒3在強(qiáng)化層2中的體積分?jǐn)?shù)為27% ;第一強(qiáng)化分層21、第二強(qiáng)化分層22和第三強(qiáng)化分層23由外到里在厚度方向上尺寸大小一致；所述納米材料顆粒3為碳化娃顆粒、氮化鈦顆粒、碳化鉻顆粒混合物，第一強(qiáng)化分層21、第二強(qiáng)化分層22和第三強(qiáng)化分層23中納米材料顆粒3的粒徑為21nm、37nm、58nm,上述粒徑分布是由于在鋼球冷卻過(guò)程中,逐步冷卻過(guò)程中,在冷卻動(dòng)力作用下，粒徑小的顆粒易于向表層移動(dòng)造成，鋼球?yàn)殂t系合金球墨鑄鐵球。
[0017]在本實(shí)用新型中，在鋼球鑄造過(guò)程中，通過(guò)將納米材料顆粒刷涂在鑄造模具內(nèi)壁的方式將納米材料顆粒鑲嵌于鋼球的表面和次表面，從而在鋼球表層形成強(qiáng)化層；該強(qiáng)化層由于分布有性能優(yōu)良的納米材料顆粒，從而巧妙的利用了納米材料顆粒因小尺寸效應(yīng)而具有的優(yōu)良性能，且由于納米級(jí)顆粒的存在，使得鋼球中位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受到阻礙，從而將納米技術(shù)運(yùn)用于鋼球的表面改性中，提升鋼球的表層性能，因此，獲得了超高強(qiáng)度、高韌性、耐磨性好、耐高溫、耐腐蝕、剛度高等優(yōu)點(diǎn)，從而顯著地提高了鋼球的抗撞擊性能、強(qiáng)度和耐磨性能，其中，納米材料顆粒為現(xiàn)有成熟產(chǎn)品；上述結(jié)構(gòu)的鋼球研磨效率高，減少物料研磨時(shí)間和循環(huán)次數(shù)，在相同研磨條件下具有較大的撞擊能量，從而大大提高了研磨效率；對(duì)研磨物料無(wú)污染，保證了研磨物料的純度，綜合成本低。
[0018]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種納米材料強(qiáng)化耐磨鋼球，其特征在于，包括通過(guò)在鑄造模具內(nèi)壁刷涂納米材料顆粒(3)的方式將所述納米材料顆粒(3)鑲嵌于所述鋼球的表面和次表面而形成的強(qiáng)化層(2)，所述強(qiáng)化層(2)、所述鋼球本體內(nèi)部的鋼基體(I)從外到里形成層狀結(jié)構(gòu)，所述強(qiáng)化層(2)由外到里在厚度方向上尺寸大小一致,所述納米材料顆粒(3)的粒徑為5nm-80nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米材料強(qiáng)化耐磨鋼球，其特征在于，所述納米材料顆粒(3)為陶瓷顆粒，且所述陶瓷顆粒為碳化硅顆粒、氮化鈦顆粒、碳化鉻顆粒中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米材料強(qiáng)化耐磨鋼球，其特征在于，所述納米材料顆粒(3 )在所述強(qiáng)化層(2 )中均勻分布，且所述納米材料顆粒(3 )在強(qiáng)化層(2 )中的體積分?jǐn)?shù)為24%-35%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米材料強(qiáng)化耐磨鋼球，其特征在于，所述強(qiáng)化層(2)具有多層的強(qiáng)化分層，由外到里的方向上所述強(qiáng)化分層中所述納米材料顆粒(3)分布密度逐步減小，且每層強(qiáng)化分層中所述納米材料顆粒(3)均勻分布，所述納米材料顆粒(3)在強(qiáng)化層(2)中的體積分?jǐn)?shù)為30%-40%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米材料強(qiáng)化耐磨鋼球，其特征在于，所述納米材料顆粒(3)的粒徑為20nm-40nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的納米材料強(qiáng)化耐磨鋼球，其特征在于，所述鋼球?yàn)殂t系合金球墨鑄鐵球。
【文檔編號(hào)】B22D19/14GK203541494SQ201320478135
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】陳全心 申請(qǐng)人:寧國(guó)市華豐耐磨材料有限公司