本發(fā)明涉及金屬材料表面處理領域，具體來講就是公開了一種在斗齒表面獲得一層強化相呈網(wǎng)狀分布，能有效提高其耐磨性及抗沖擊韌性等離子熔射涂層的方法。
背景技術：
目前我國有數(shù)萬臺挖掘機在服役，其中斗齒的作業(yè)對象主要是礦石、巖石或沙土等，工況條件十分惡劣，挖掘作業(yè)時不僅受到滑動磨損的作用而且還經(jīng)受一定的沖擊載荷，因此大大縮短了斗齒的使用壽命，成為消耗最大的易損件。
中國專利申請?zhí)?01110027201.7發(fā)明一種工程機械鏟斗齒耐磨修復的管狀焊絲，焊接熔敷層耐磨性好，抗龜裂，具有較高的沖擊韌性，在使用過程中材料因受沖擊而產(chǎn)生高密度位錯，焊接熔敷層逐漸變硬。中國專利201510726891.3發(fā)明了一種耐磨鑄鋼斗齒，提高了斗齒的硬度、塑性、韌性和抗拉強度，并且采用稀土元素變質(zhì)劑對鋼水進行變質(zhì)處理，使得到的斗齒機械性能及沖擊韌性得到提高。中國專利201220065416.8公開了一種新型硬質(zhì)合金挖掘機斗齒，斗齒結構由齒座和硬質(zhì)合金齒尖構成。中國專利201310548623.8公開了一種耐磨斗齒，包括齒尖和基體部分，齒尖的材料為合金鋼，基體部分的材料為球墨鑄鐵，齒尖長7～9cm，露出基體部分3cm。每個齒尖都被基體部分大范圍的包裹，增加了齒尖與基體部分之間的接觸面積，提高了齒尖與基體部分的結合力。中國專利201120385374.1公開了一種新型耐磨斗齒，包括齒體和包裹在齒體表面的合金耐磨層，耐磨層結構為凸臺型的硬質(zhì)合金柱體，可以大幅度提高斗齒的使用壽命和使用性能。中國專利201510726683.3發(fā)明一種高鉻低碳鋼耐磨斗齒齒尖，采用電弧爐熔煉鋼料，轉入精煉爐中調(diào)整鋼液組分比例后出鋼，所得鋼液經(jīng)真空脫氣后進行金屬型鑄造，所得鑄件經(jīng)包括水淬油冷淬火的熱處理獲得成品件。中國專利201510205851.4發(fā)明一種帶有多尺度強化相涂層的耐磨斗齒及等離子熔覆方法，在斗齒表面熔覆多尺度復合強化耐磨涂層，且兼具一定的減摩性能，顯著提高斗齒使用壽命。
上述公開的提高斗齒耐磨性技術，無論是采用耐磨鑄鋼，還是硬質(zhì)合金材料，或采用熔覆耐磨涂層的方法來提高斗齒的耐磨性，雖然可以顯著提高斗齒使用壽命，但是在大的沖擊磨損以及循環(huán)應力作用下容易發(fā)生破損、疲勞剝離等現(xiàn)象，而且斗齒性能單一，無法滿足大范圍以及復雜工況條件的需要。
技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有耐磨斗齒在大的沖擊磨損以及循環(huán)應力作用下容易發(fā)生破損、疲勞剝離等現(xiàn)象，而且斗齒性能單一，無法滿足大范圍以及復雜工況條件的需要。本發(fā)明結合挖掘機、裝載機等斗齒表面的嚴重磨損，以及礦石、巖石等撞擊或者其他環(huán)境及性能要求，開發(fā)出一種帶有網(wǎng)狀強化相的挖掘機耐磨斗齒。
本發(fā)明同時提供這種挖掘機耐磨斗齒的制備方法。
為達到上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案：
一種帶有網(wǎng)狀強化相的挖掘機耐磨斗齒，它是在斗齒齒尖部位，采用等離子熔射方法，熔覆含有TiB2、TiC、WC、W2C、FeWB、Fe2B、Fe3(C,B)等陶瓷強化相的復合耐磨層；熔覆前，先通過在斗齒齒尖上預先鋪展鎢絲網(wǎng)，引導耐磨層中的強化相呈現(xiàn)網(wǎng)狀分布；
上述等離子熔射粉末原料為Fe、Ti、B4C、Ni，粉末質(zhì)量百分比為8.0～10.0％Ti、8.0～10.0％Ni、5.0～10.0％B4C，其余為Fe。
本發(fā)明耐磨斗齒的制備方法為：
第一步、斗齒表面預處理
斗齒齒尖部位表面預處理的目的主要是除油、除銹、除氧化皮，提高耐磨層的接觸面積和結合強度。表面預處理分為清洗-噴砂兩個步驟：先使用丙酮或汽油徹底清除斗齒齒尖部位表面的油污，再對斗齒齒尖部位表面噴砂處理，除銹、除氧化皮，使表面呈銀灰色；
第二步、鋪展鎢絲網(wǎng)
采用純鎢絲，純度99.95％，斜紋編織網(wǎng)，網(wǎng)孔均勻、無斷絲、無漏洞，絲徑0.15～0.23mm，孔徑0.27～0.40mm，剪切成與斗齒齒尖完全一致的形狀和尺寸，覆蓋在斗齒齒尖上；
第三步、熔射粉末原料準備
熔射粉末原料為Fe、Ti、B4C、Ni，粉末質(zhì)量百分比為8.0～10.0％Ti、8.0～10.0％Ni、5.0～10.0％B4C，其余為Fe；Fe、Ti、Ni粉體粒徑為75～87μm，B4C粉體粒徑為10～17μm；Ni在復合耐磨層中起到提高流動性，固溶強化基體的作用；
將上述反應原材料放入混料機中球磨8h，取出后備用；
第四步、耐磨復合涂層制備工藝
將表面預處理后的斗齒置于工作臺上，采用等離子熔射設備制備涂層，等離子熔射反應工藝參數(shù)：送粉速率控制在10～15g/min，轉移弧電流為120～150A，電壓40V，等離子發(fā)生器水平移動線速度80mm/min，送粉氣量5L/min，等離子束斑直徑Φ10mm，等離子噴嘴離表面的距離為10mm；涂層厚度控制在1.0～2.0mm，涂層硬度62～65HRC；
為了使純鎢絲完全鋪展在斗齒齒尖，正式等離子熔射之前，可以先在鎢絲的周邊及中間，先用等離子束熔覆3～4道；
第五步、斗齒修整、加工
斗齒冷卻至室溫后，修整表面及邊緣毛刺即可。
本發(fā)明的積極效果是：
1、本發(fā)明通過預先鋪展鎢絲網(wǎng)，采用等離子熔射方法，在斗齒齒尖部位熔覆耐磨層；粉末在等離子熱源加熱作用下中發(fā)生原位反應，B4C分解為C和B，分解出的C與W絲反應，在原鎢絲位置處，形成WC、W2C、FeWB等陶瓷強化相；與此同時B4C分解出的B與Ti反應形成TiB2，還有部分的C、B與Fe、Ti反應形成TiC、Fe2B、Fe3(C,B)等強化相。因為W絲在等離子熔射熔池中的阻隔作用以及促進形核作用，使得多數(shù)TiB2、TiC、WC、W2C、FeWB、Fe2B、Fe3(C,B)等陶瓷強化相沿著原來的鎢絲位置分布，而W絲網(wǎng)中心部位的陶瓷相數(shù)量少，宏觀上形成網(wǎng)狀硬化帶，這一方面更有利于發(fā)揮陶瓷強化相的增強、耐磨作用，另一方面因為網(wǎng)格中心部位陶瓷相數(shù)量少、硬度低，有起到緩沖應力作用，有利于提高涂層的韌性與結合力；Ni能提高流動性，對Fe基體進行固溶強化的作用，并改善表面質(zhì)量，使得斗齒在大的沖擊磨損以及循環(huán)應力作用下不容易發(fā)生破損和疲勞剝離。
2、本發(fā)明通過改變W絲網(wǎng)的規(guī)格、等離子熔射粉末原料的配比及工藝參數(shù)，可以改變復合耐磨層的平均硬度硬度、韌性等，可以解決斗齒齒尖在惡劣工況環(huán)境下的磨損、沖擊破環(huán)等問題，尤其是避免ZGMn13斗齒齒尖在使用初期的磨損。
3、本發(fā)明技術制備耐磨涂層效率高、成本低、耐磨性及抗沖擊性能優(yōu)異，適用于多種挖掘機、裝載機斗齒的耐磨強化處理。
附圖說明
圖1是本發(fā)明耐磨涂層微觀組織圖。
具體實施方式
下面通過具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術方案。
實施例一
1、斗齒表面預處理
斗齒齒尖部位表面預處理的目的主要是除油、除銹、除氧化皮，提高耐磨層的接觸面積和結合強度。表面預處理分為清洗-噴砂兩個步驟：先使用丙酮或汽油徹底清除斗齒齒尖部位表面的油污，再對斗齒齒尖部位表面噴砂處理，除銹、除氧化皮，使表面呈銀灰色。
2、鋪展鎢絲網(wǎng)
采用純鎢絲，純度99.95％，斜紋編織網(wǎng)，網(wǎng)孔均勻、無斷絲、無漏洞，絲徑0.15mm，孔徑0.27mm，剪切成與斗齒齒尖完全一致的形狀和尺寸，覆蓋在斗齒齒尖上。
3、表面層粉末原料準備
熔射粉末原料為Fe、Ti、B4C、Ni，粉末質(zhì)量百分比為10.0％Ti、10.0％Ni、10.0％B4C，其余為Fe；Fe、Ti、Ni粉體粒徑為75～87μm，B4C粉體粒徑為10～17μm。將反應原材料放入混料機中球磨8h，取出后備用。
4、耐磨復合涂層制備工藝
將表面預處理后的斗齒置于工作臺上，采用等離子熔射設備制備涂層，等離子熔射反應工藝參數(shù)：送粉速率控制在10g/min，轉移弧電流為120A，電壓40V，等離子發(fā)生器水平移動線速度80mm/min，送粉氣量5L/min，等離子束斑直徑Φ10mm，等離子噴嘴離表面的距離為10mm。涂層厚度約2.0mm，涂層平均硬度65HRC。
5、斗齒修整、加工
斗齒冷卻至室溫后，修整表面及邊緣毛刺即可。
這類耐磨耐磨斗齒適用大型挖掘機及裝載機斗齒。
實施例二
除了步驟2鋪展鎢絲網(wǎng)絲徑0.23mm，孔徑0.40mm，步驟3表面層粉末原料準備中，粉末質(zhì)量百分比為8.0％Ti、8.0％Ni、5.0％B4C，其余為Fe，步驟4耐磨復合涂層制備工藝中，送粉速率15g/min，轉移弧電流為150A之外，其他工藝及參數(shù)同實施例一，涂層厚度約1.0mm，涂層平均硬度62HRC。
這類耐磨板適用小中型挖掘機及裝載機斗齒。
實施例三
除了步驟2鋪展鎢絲網(wǎng)絲徑0.20mm，孔徑0.31mm，步驟3表面層粉末原料準備中，粉末質(zhì)量百分比為9.0％Ti、9.0％Ni、7.5％B4C，其余為Fe；步驟4耐磨復合涂層制備工藝中，送粉速率13g/min，轉移弧電流為140A之外，其他工藝及參數(shù)同實施例一，涂層厚度約1.5mm，涂層平均硬度64HRC。
這類耐磨板適用于中型挖掘機及裝載機斗齒。
圖1是本發(fā)明耐磨涂層微觀組織圖，從圖1可以看出：TiB2、TiC、WC、W2C、FeWB、Fe2B、Fe3(C,B)等陶瓷強化相沿鎢絲網(wǎng)生長。