CN108531956A - 一种具有耐磨层的金属制品及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种具有耐磨层的金属制品及其制作方法，涉及金属表面处理技术领域，包括金属基体和设置在所述金属基体外表面的耐磨层，其特征在于，所述金属基体与所述耐磨层之间设置有软磁合金层。本发明的目的在于提供一种结构强度较大的耐磨金属件。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及一种具有耐磨层的金属制品。
背景技术
在公开号为CN108034914A的公开文件中公开了一种金属制品，该金属制品涂覆有耐磨层，所述耐磨层的化学成分及质量百分比如下：镍-石墨：8—13%，钼：3—5%，V：2—3%，硅烷偶联 剂：1—3%，高强度碳纤维：4—6%，镝：4.4—6.5%，Cu：5—7%，Eu：3—5%，Er：3—4.5%，界面剂： 3—3.5%，稀土：4—5.6%，余量为助剂和填料。
其制备方法包括以下步骤：a、制备金属制品坯体，并将金属制品坯体整体温度保持285°，等待镀层；b、将镍-石墨、钼、V、硅烷偶联剂、高强度碳纤维、镝、Cu、Eu、Er、界面剂、稀土、助剂和填料进行电炉熔炼，将电炉加热至620℃后，控制在10分钟内快速加热至熔炼温度，熔炼温度为800-1000℃，制成耐摩层合金溶液；e、采用高速氧焰喷涂方法，将步骤b中的合金溶液喷涂在金属制品坯体上，形成金属制品半成品；f、表面强化：将金属制品半成品加热至500-550℃，到温后保温15-25分钟，然后采用水冷，以2-4℃/s的冷却速度将金属制品半成品水冷至室温；g、在金属制品半成品外表面喷涂界面剂，冷却10min；e、对金属制品半成品进行清洁包装。
上述对比文件中的金属制品仅仅是通过将熔融耐磨层合金溶液通过高速氧焰喷涂方法的方法将合金溶液喷涂在金属制品坯体上。首先金属耐磨材料的耐磨效果差，而且采用高速氧焰喷涂的方法所形成的耐磨层结构强度较弱。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构强度较大的耐磨金属件。
为实现发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种具有耐磨层的金属制品，包括金属基体和设置在所述金属基体外表面的耐磨层，其特征在于，所述金属基体与所述耐磨层之间设置有软磁合金层。
作为优选，所述软磁合金层的厚度在0.2-0.5mm之间。
作为优选， 所述软磁合金层为铁硅合金。
作为优选，所述耐磨层为Al 2 O 3陶瓷。
通过设置软磁合金层能更好的将Al 2 O 3陶瓷层固定在金属基体上，软磁合金层具有催化效果和连接桥梁的作用。
一种具有耐磨层的金属制品的制造方法，其特征在于，
表面处理：a、打磨，将金属制品进行打磨处理；
b、脱脂，将打磨处理后的金属制品采用碱性溶液进行脱脂处理；
c、碱蚀，采用碱性溶液再次进行表面清洗处理，清除金属制品表面的自然氧化膜；
d、阳极氧化，将碱蚀后的金属制品进行阳极氧化处理，使得其表面形成氧化膜层；
热包覆：A、软磁合金的热处理；将软磁合金加热至熔融状态；
B、将熔融状态的软磁合金注入金属制品的磨具腔中，约占磨具腔的1/4-1/3；
C、将金属制品放入模具腔中，使得熔融状态的软磁合金覆盖金属制品表面；
D、退火，取出金属制品进行表面的热轧处理；
覆盖耐磨层：a、在金属制品表面上设置Al 2 O 3陶瓷粉末；
b、对金属制品表面进行热处理，将Al 2 O 3陶瓷粉末烧结并嵌入金属制品表面层内；
c、对Al 2 O 3陶瓷层进行抛光处理。
对金属制品进行表面处理能更好的使得软磁合金与其结合起来。打磨是将金属制品表面除去一层杂物和金属制品层，确保后期覆盖有耐磨材料后金属制品的尺寸还是在原尺寸标准内。
将熔融软磁合金注入磨具中是为了使得熔融软磁合金能覆盖金属制品表面，且能对金属制品进行表面回火处理，确保金属制品自身的耐磨性能。然后再将金属制品和软磁合金整体退火处理使得软磁合金紧密的吸附在金属制品表面。热轧处里确保软磁合金表面更好的安置Al 2 O 3陶瓷粉末的同时还能压缩金属制品的体积。
在软磁合金层辅助下，Al 2 O 3陶瓷粉末为原料的耐磨层能更好的设置在金属制品表面。而且部分Al 2 O 3陶瓷粉末形成的耐磨层是嵌设在软磁合金层内。
烧结时的温度为1400℃左右，所以烧结时的软磁合金层表面处于熔融状态，所以Al 2 O 3陶瓷粉末致密成型的时候，熔融的软磁合金渗入耐磨层中增加整个耐磨金属制品的机械性能。
作为优选，所述碱性溶液的PH 为9.5-10.5的范围。
作为优选，Al 2 O 3陶瓷粉末的烧结采用热等静压烧结。
作为优选， 抛光处理采用金刚钻膏研磨抛光工艺。
本发明通过添加软磁合金层使得金属制品增加了一道表面回火处理工序，使得金属制品的自身耐磨性能提高。而且经过表面处理后的金属制品与软磁合金更加容易相互渗透而结合。
本申请的金属制品主要为陶瓷轴承，在电机、发电机和变压器领域使用，如果金属制品全部采用软磁合金会导致成本太高，而且软磁合金制造的金属基体的机械强度不足以满足这些领域的需要，但是机械强度够的材料无法防止涡电流损失。
申请人发现在软磁材料包裹下的金属制品能克服上述问题，而且软磁材料还具有亲和耐磨材料的效果，尤其是Al 2 O 3陶瓷粉末。
说明书附图
图1是本发明实施例一和二的结构示意图；
图1各项分别为：1-金属基体，2-耐磨层，3-软磁合金层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细描述：
实施例一，如图1所示的一种具有耐磨层的金属制品，包括金属基体1和设置在金属基体1外表面的耐磨层2，金属基体1与耐磨层2之间设置有软磁合金层3。
软磁合金层3的主要厚度为0.3mm，两侧向金属基体1和耐磨层2渗入。软磁合金层3采用的材料为铁硅合金。耐磨材料2采用的材料主要为Al 2 O 3陶瓷粉末。
一种具有耐磨层的金属制品的制造方法，首先是金属制品的表面处理，表面处理的步骤为：
a、打磨，将金属制品进行打磨处理；采用抛光法在金属制品表面用刷辊以与轧件运动相反的方向在板带的上下表面高速旋转刷去氧化铁皮和铁皮。除去的氧化铁皮和铁皮的厚度为0.5mm。然后再采用喷砂精细化清理金属制品表面半个小时左右以达到接下来工艺的要求。
b、脱脂，将打磨处理后的金属制品采用碱性溶液进行脱脂处理。
c、碱蚀，采用碱性溶液再次进行表面清洗处理，清除金属制品表面的自然氧化膜。
d、阳极氧化，将碱蚀后的金属制品进行阳极氧化处理，使得其表面形成氧化膜层。使得在金属制品表面形成一层致密的氧化膜保护层防止在热包覆的时候金属制品表面与软磁合金参杂被氧化。碱性溶液的PH 为9.5。
热包覆：A、软磁合金的热处理；将软磁合金加热至熔融状态。
B、将熔融状态的软磁合金注入金属制品的磨具腔中，约占磨具腔的1/4-1/3。
C、将金属制品放入模具腔中，使得熔融状态的软磁合金覆盖金属制品表面。软磁合金形成一层厚度为0.5mm的硅钢片层。
D、退火，取出金属制品进行表面的热轧处理。热轧处理后，硅钢片层的厚度为0.4mm。热压后便于Al 2 O 3陶瓷粉末的安置。
覆盖耐磨层：a、在金属制品表面上设置Al 2 O 3陶瓷粉末。也就是在热轧成型后的硅钢片层上敷上Al 2 O 3陶瓷粉末，然后进行热等静压烧结，烧结时的温度在1400℃左右，所以在金属制品和Al 2 O 3陶瓷粉末之间的软磁合金层为熔融状态，而且金属制品的表面也处在高温状态，所以软磁合金向两侧渗透。
b、对金属制品表面进行热处理，将Al 2 O 3陶瓷粉末烧结并嵌入金属制品表面层内。Al 2 O 3陶瓷粉末层成型后，软磁合金层的厚度为0.3mm，原本0.5mm厚中余下的软磁合金渗透到Al 2 O 3陶瓷粉末层和金属制品层内。
c、对Al 2 O 3陶瓷层进行抛光处理。金刚钻膏研磨抛光工艺。
实施例二，如图1所示的一种具有耐磨层的金属制品，包括金属基体1和设置在金属基体1外表面的耐磨层2，金属基体1与耐磨层2之间设置有软磁合金层3。
软磁合金层3的主要厚度为0.5mm，两侧向金属基体1和耐磨层2渗入。软磁合金层3采用的材料为铁硅合金。耐磨材料2采用的材料主要为Al 2 O 3陶瓷粉末。
一种具有耐磨层的金属制品的制造方法，首先是金属制品的表面处理，表面处理的步骤为：
a、打磨，将金属制品进行打磨处理；采用抛光法在金属制品表面用刷辊以与轧件运动相反的方向在板带的上下表面高速旋转刷去氧化铁皮和铁皮。除去的氧化铁皮和铁皮的厚度为0.8mm。然后再采用喷砂精细化清理金属制品表面半个小时左右以达到接下来工艺的要求。
b、脱脂，将打磨处理后的金属制品采用碱性溶液进行脱脂处理。
c、碱蚀，采用碱性溶液再次进行表面清洗处理，清除金属制品表面的自然氧化膜。
d、阳极氧化，将碱蚀后的金属制品进行阳极氧化处理，使得其表面形成氧化膜层。使得在金属制品表面形成一层致密的氧化膜保护层防止在热包覆的时候金属制品表面与软磁合金参杂被氧化。碱性溶液的PH 为9.5。
热包覆：A、软磁合金的热处理；将软磁合金加热至熔融状态。
B、将熔融状态的软磁合金注入金属制品的磨具腔中，约占磨具腔的1/4-1/3。
C、将金属制品放入模具腔中，使得熔融状态的软磁合金覆盖金属制品表面。软磁合金形成一层厚度为0.7mm的硅钢片层。
D、退火，取出金属制品进行表面的热轧处理。热轧处理后，硅钢片层的厚度为0.6mm。热压后便于Al 2 O 3陶瓷粉末的安置。
覆盖耐磨层：a、在金属制品表面上设置Al 2 O 3陶瓷粉末。也就是在热轧成型后的硅钢片层上敷上Al 2 O 3陶瓷粉末，然后进行热等静压烧结，烧结时的温度在1400℃左右，所以在金属制品和Al 2 O 3陶瓷粉末之间的软磁合金层为熔融状态，而且金属制品的表面也处在高温状态，所以软磁合金向两侧渗透。
b、对金属制品表面进行热处理，将Al 2 O 3陶瓷粉末烧结并嵌入金属制品表面层内。Al 2 O 3陶瓷粉末层成型后，软磁合金层的厚度为0.5mm，原本0.8mm厚中余下的软磁合金渗透到Al 2 O 3陶瓷粉末层和金属制品层内。
c、对Al 2 O 3陶瓷层进行抛光处理。金刚钻膏研磨抛光工艺。
以上实施例只是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (8)
1.一种具有耐磨层的金属制品，包括金属基体（1）和设置在所述金属基体（1）外表面的耐磨层（2），其特征在于，所述金属基体（1）与所述耐磨层（2）之间设置有软磁合金层（3）。
2.根据权利要求1所述的一种具有耐磨层的金属制品，其特征在于，所述软磁合金层（3）的厚度在0.2-0.5mm之间。
3.根据权利要求1所述的一种具有耐磨层的金属制品，其特征在于， 所述软磁合金层（3）为铁硅合金。
4.根据权利要求1所述的一种具有耐磨层的金属制品，其特征在于，所述耐磨层（2）为Al 2 O 3陶瓷。
5.根据上述权利要求1-4中的任意一项所述的一种具有耐磨层的金属制品的制造方法，其特征在于，
表面处理：a、打磨，将金属制品进行打磨处理；
b、脱脂，将打磨处理后的金属制品采用碱性溶液进行脱脂处理；
c、碱蚀，采用碱性溶液再次进行表面清洗处理，清除金属制品表面的自然氧化膜；
d、阳极氧化，将碱蚀后的金属制品进行阳极氧化处理，使得其表面形成氧化膜层；
热包覆：A、软磁合金的热处理；将软磁合金加热至熔融状态；
B、将熔融状态的软磁合金注入金属制品的磨具腔中，约占磨具腔的1/4-1/3；
C、将金属制品放入模具腔中，使得熔融状态的软磁合金覆盖金属制品表面；
D、退火，取出金属制品进行表面的热轧处理；
覆盖耐磨层：a、在金属制品表面上设置Al 2 O 3陶瓷粉末；
b、对金属制品表面进行热处理，将Al 2 O 3陶瓷粉末烧结并嵌入金属制品表面层内；
c、对Al 2 O 3陶瓷层进行抛光处理。
6.根据权利要求5所述的一种具有耐磨层的金属制品的制造方法，其特征在于，所述碱性溶液的PH 为9.5-10.5的范围。
7.根据权利要求5所述的一种具有耐磨层的金属制品的制造方法，其特征在于，Al 2O 3陶瓷粉末的烧结采用热等静压烧结。
8.根据权利要求5所述的一种具有耐磨层的金属制品的制造方法，其特征在于， 抛光处理采用金刚钻膏研磨抛光工艺。
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|---|---|---|---|---|
| JPH04301079A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-23 | Nisshin Steel Co Ltd | 磁気焼鈍における密着のない磁性合金鋼帯 |
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