一种硬质合金辊环及其制备方法
阅读说明：本技术 一种硬质合金辊环及其制备方法 (Hard alloy roll collar and preparation method thereof ) 是由 潘海涌 何小蓉 俞晓祥 江正彬 于 2020-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种硬质合金辊环,由以下重量份材料组成：WC粉末85-90份；Fe粉末5-10份；镍粉末8-15份；陶瓷粉末颗粒16-20份；聚四氟乙烯颗粒25-30份；交联剂10-20份；N,N－亚甲基双丙基铣酰胺10-20份；高铈离子1-5份。一种硬质合金辊环的制备方法,具体步骤为：1)将备好的WC粉末、Fe粉末、镍粉末、陶瓷粉末颗粒、聚四氟乙烯颗粒进行配料；2)依次加入交联剂、N,N－亚甲基双丙基铣酰胺、高铈离子；3)将混合物在真空气雾化炉内自由向下流入气体雾化炉,进行紫外线光照,并在超音速气流的冲击作用下,粉碎成微细液滴,冷却、凝固后得到合金粉末；4)成形。本发明具有耐磨性能好、机械强度高、韧性好、使用寿命长的优点。(The invention discloses a hard alloy roll collar which is composed of the following materials in parts by weight: 85-90 parts of WC powder; 5-10 parts of Fe powder; 8-15 parts of nickel powder; 16-20 parts of ceramic powder particles; 25-30 parts of polytetrafluoroethylene particles; 10-20 parts of a cross-linking agent; 10-20 parts of N, N-methylene-bis-propyl millamide; 1-5 parts of high cerium ions. A preparation method of a hard alloy roll collar comprises the following specific steps: 1) mixing the prepared WC powder, Fe powder, nickel powder, ceramic powder particles and polytetrafluoroethylene particles; 2) sequentially adding a cross-linking agent, N-methylene-bis-propyl milling amide and high cerium ions; 3) the mixture freely flows downwards into a gas atomization furnace in a vacuum gas atomization furnace, is irradiated by ultraviolet rays, is crushed into fine liquid drops under the impact action of supersonic airflow, and is cooled and solidified to obtain alloy powder; 4) and (4) forming. The invention has the advantages of good wear resistance, high mechanical strength, good toughness and long service life.)
技术领域
本发明涉及一种硬质合金辊环及其制备方法。
背景技术
辊环是属于型材轧辊辊身上轧槽之间或轧槽以外的部分。根据辊环在轧辊上所处的位置不同，可分为端辊环和中间辊环两种。目前传统的辊环一般采用铸铁制成，因此具有产品质量差，使用寿命短，硬度弱等缺陷。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种硬度高，耐磨性能好，机械强度高、韧性好，使用寿命长等优点的硬质合金辊环及其制备方法。
技术方案：本发明一种硬质合金辊环，由以下重量份材料组成：
WC粉末 85-90份；
Fe粉末 5-10份；
镍粉末 8-15份；
陶瓷粉末颗粒 16-20份；
聚四氟乙烯颗粒 25-30份；
交联剂 10-20份；
N，N－亚甲基双丙基铣酰胺 10-20份；
高铈离子 1-5份。
本发明的进一步改进在于，交联剂由聚乙二醇类聚合物(PEG)、N－乙烯基吡咯烷酮 (PVP)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯，按照1:1:1:1的比例混合而成。
本发明的进一步改进在于，WC粉末的粒径为10-12μm。
本发明的进一步改进在于，Fe粉末的粒径为1-3μm。
本发明的进一步改进在于，镍粉末的粒径为2-4μm。
本发明的进一步改进在于，陶瓷粉末颗粒的粒径为15-20μm
一种硬质合金辊环的制备方法，具体步骤为：
1)将备好的WC粉末、Fe粉末、镍粉末、陶瓷粉末颗粒、聚四氟乙烯颗粒进行配料；
2)依次加入交联剂、N，N－亚甲基双丙基铣酰胺、高铈离子；
3)将混合物在真空气雾化炉内自由向下流入气体雾化炉，进行紫外线光照，并在超音速气流的冲击作用下，粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末；
4)在惰性气体保护下，选区激光熔化(SLM)成形。
本发明的进一步改进在于，步骤4)中，吹送的惰性气体气压为0.7MPa-4.0MPa。
与现有技术相比，本发明提供的一种硬质合金辊环及其制备方法，至少实现了如下的有益效果：
镍粉末为金属粘结剂，具有耐高温、抗氧化的优点。通过加入陶瓷粉末颗粒进行改性，提高了耐磨损性能、耐化学腐蚀性，能使合金获得较高的冲击、强度和硬度，同时具有熔融金属属性。通过聚四氟乙烯进行改性，使辊环机械强度高、韧性好、不容易产生裂纹耐辐照性好，具有良好的化学稳定性,在室温下不被酸、碱、强氧化剂和卤素所腐蚀。交联剂含量大，粘结强度大，耐冲击；高铈离子为光引发剂，促进了交联剂、聚四氟乙烯颗粒和金属的融合，延长了使用寿命。通过SLM光刻技术合成硬质合金辊环，能将WC粉末、Fe粉末、镍粉末、陶瓷粉末颗粒、聚四氟乙烯颗粒完全融化成液相，提高了硬质合金辊环的致密性，同时，提高了硬质合金辊环的精度，节省了材料成本。
当然，实施本发明的任一产品并不特定需要同时达到以上的所有技术效果。
通过以下对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
具体实施方式
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
实施例1，
一种硬质合金辊环，由以下重量份材料组成：
WC粉末 85份；
Fe粉末 5份；
镍粉末 8份；
陶瓷粉末颗粒 16份；
聚四氟乙烯颗粒 25份；
交联剂 10份；
N，N－亚甲基双丙基铣酰胺 10份；
高铈离子 1份。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，交联剂由聚乙二醇类聚合物(PEG)、N－乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯，按照1:1:1:1的比例混合而成。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，WC粉末的粒径为10μm。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，Fe粉末的粒径为1μm。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，镍粉末的粒径为2μm。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，陶瓷粉末颗粒的粒径为15μm。
硬质合金辊环的制备方法，具体步骤为：
1)将备好的WC粉末、Fe粉末、镍粉末、陶瓷粉末颗粒、聚四氟乙烯颗粒进行配料；
2)依次加入交联剂、N，N－亚甲基双丙基铣酰胺、高铈离子；
3)将混合物在真空气雾化炉内自由向下流入气体雾化炉，进行紫外线光照，并在超音速气流的冲击作用下，粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末；
4)在惰性气体保护下，选区激光熔化(SLM)成形。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤4)中，吹送的惰性气体气压为0.7MPa-4.0MPa。
实施例2，
一种硬质合金辊环，由以下重量份材料组成：
WC粉末 85份；
Fe粉末 10份；
镍粉末 15份；
陶瓷粉末颗粒 20份；
聚四氟乙烯颗粒 30份；
交联剂 20份；
N，N－亚甲基双丙基铣酰胺 20份；
高铈离子 5份。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，交联剂由聚乙二醇类聚合物(PEG)、N－乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯，按照1:1:1:1的比例混合而成。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，WC粉末的粒径为12μm。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，Fe粉末的粒径为3μm。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，镍粉末的粒径为4μm。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，陶瓷粉末颗粒的粒径为20μm。
硬质合金辊环的制备方法，具体步骤为：
1)将备好的WC粉末、Fe粉末、镍粉末、陶瓷粉末颗粒、聚四氟乙烯颗粒进行配料；
2)依次加入交联剂、N，N－亚甲基双丙基铣酰胺、高铈离子；
3)将混合物在真空气雾化炉内自由向下流入气体雾化炉，进行紫外线光照，并在超音速气流的冲击作用下，粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末；
4)在惰性气体保护下，选区激光熔化(SLM)成形。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤4)中，吹送的惰性气体气压为0.7MPa。
实施例3，
一种硬质合金辊环，由以下重量份材料组成：
WC粉末 85份；
Fe粉末 8份；
镍粉末 10份；
陶瓷粉末颗粒 18份；
聚四氟乙烯颗粒 28份；
交联剂 15份；
N，N－亚甲基双丙基铣酰胺 15份；
高铈离子 3份。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，交联剂由聚乙二醇类聚合物(PEG)、N－乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯，按照1:1:1:1的比例混合而成。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，WC粉末的粒径为11μm。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，Fe粉末的粒径为2μm。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，镍粉末的粒径为3μm。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，陶瓷粉末颗粒的粒径为18μm。
硬质合金辊环的制备方法，具体步骤为：
1)将备好的WC粉末、Fe粉末、镍粉末、陶瓷粉末颗粒、聚四氟乙烯颗粒进行配料；
2)依次加入交联剂、N，N－亚甲基双丙基铣酰胺、高铈离子；
3)将混合物在真空气雾化炉内自由向下流入气体雾化炉，进行紫外线光照，并在超音速气流的冲击作用下，粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末；
4)在惰性气体保护下，选区激光熔化(SLM)成形。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤4)中，吹送的惰性气体气压为2MPa。
实施例4，
一种硬质合金辊环，由以下重量份材料组成：
WC粉末 90份；
Fe粉末 5份；
镍粉末 8份；
陶瓷粉末颗粒 16份；
聚四氟乙烯颗粒 25份；
交联剂 10份；
N，N－亚甲基双丙基铣酰胺 10份；
高铈离子 1份。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，交联剂由聚乙二醇类聚合物(PEG)、N－乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯，按照1:1:1:1的比例混合而成。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，WC粉末的粒径为10μm。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，Fe粉末的粒径为1μm。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，镍粉末的粒径为2μm。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，陶瓷粉末颗粒的粒径为15μm。
硬质合金辊环的制备方法，具体步骤为：
1)将备好的WC粉末、Fe粉末、镍粉末、陶瓷粉末颗粒、聚四氟乙烯颗粒进行配料；
2)依次加入交联剂、N，N－亚甲基双丙基铣酰胺、高铈离子；
3)将混合物在真空气雾化炉内自由向下流入气体雾化炉，进行紫外线光照，并在超音速气流的冲击作用下，粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末；
4)在惰性气体保护下，选区激光熔化(SLM)成形。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤4)中，吹送的惰性气体气压为3MPa。
实施例5，
一种硬质合金辊环，由以下重量份材料组成：
WC粉末 90份；
Fe粉末 10份；
镍粉末 15份；
陶瓷粉末颗粒 20份；
聚四氟乙烯颗粒 30份；
交联剂 20份；
N，N－亚甲基双丙基铣酰胺 20份；
高铈离子 5份。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，交联剂由聚乙二醇类聚合物(PEG)、N－乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯，按照1:1:1:1的比例混合而成。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，WC粉末的粒径为12μm。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，Fe粉末的粒径为3μm。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，镍粉末的粒径为4μm。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，陶瓷粉末颗粒的粒径为20μm。
硬质合金辊环的制备方法，具体步骤为：
1)将备好的WC粉末、Fe粉末、镍粉末、陶瓷粉末颗粒、聚四氟乙烯颗粒进行配料；
2)依次加入交联剂、N，N－亚甲基双丙基铣酰胺、高铈离子；
3)将混合物在真空气雾化炉内自由向下流入气体雾化炉，进行紫外线光照，并在超音速气流的冲击作用下，粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末；
4)在惰性气体保护下，选区激光熔化(SLM)成形。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤4)中，吹送的惰性气体气压为1MPa。
实施例6，
一种硬质合金辊环，由以下重量份材料组成：
WC粉末 90份；
Fe粉末 5份；
镍粉末 15份；
陶瓷粉末颗粒 16份；
聚四氟乙烯颗粒 30份；
交联剂 15份；
N，N－亚甲基双丙基铣酰胺 20份；
高铈离子1-5份。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，交联剂由聚乙二醇类聚合物(PEG)、N－乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯，按照1:1:1:1的比例混合而成。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，WC粉末的粒径为11μm。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，Fe粉末的粒径为2μm。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，镍粉末的粒径为3μm。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，陶瓷粉末颗粒的粒径为18μm。
硬质合金辊环的制备方法，具体步骤为：
1)将备好的WC粉末、Fe粉末、镍粉末、陶瓷粉末颗粒、聚四氟乙烯颗粒进行配料；
2)依次加入交联剂、N，N－亚甲基双丙基铣酰胺、高铈离子；
3)将混合物在真空气雾化炉内自由向下流入气体雾化炉，进行紫外线光照，并在超音速气流的冲击作用下，粉碎成微细液滴，冷却、凝固后得到合金粉末；
4)在惰性气体保护下，选区激光熔化(SLM)成形。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤4)中，吹送的惰性气体气压为4.0MPa。
对上述实施例1-6进行性能测试，具体结果见表1。
表1
通过上述实施例可知，本发明提供的一种硬质合金辊环及其制备方法，至少实现了如下的有益效果：
1、镍粉末为金属粘结剂，具有耐高温、抗氧化的优点。
2、通过加入陶瓷粉末颗粒进行改性，提高了耐磨损性能、耐化学腐蚀性，能使合金获得较高的冲击、强度和硬度，同时具有熔融金属属性。通过聚四氟乙烯进行改性，使辊环机械强度高、韧性好、不容易产生裂纹耐辐照性好，具有良好的化学稳定性,在室温下不被酸、碱、强氧化剂和卤素所腐蚀。
3、交联剂含量大，粘结强度大，耐冲击；高铈离子为光引发剂，促进了交联剂、聚四氟乙烯颗粒和金属的融合，延长了使用寿命。
4、通过SLM光刻技术合成硬质合金辊环，能将WC粉末、Fe粉末、镍粉末、陶瓷粉末颗粒、聚四氟乙烯颗粒完全融化成液相，提高了硬质合金辊环的致密性，同时，提高了硬质合金辊环的精度，节省了材料成本。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。