本發(fā)明屬于剎車盤，涉及一種鑄鐵剎車盤陶瓷增強鐵基耐磨涂層及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、剎車盤是車輛剎車系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵部件，它與剎車卡鉗配合工作，用于減速或停止車輛。灰鑄鐵材料由于其良好的鑄造性能、導(dǎo)電性及低成本等特點，廣泛應(yīng)用于剎車盤的生產(chǎn)制造。剎車盤在實際使用過程中，由于承受機械載荷、熱載荷及高溫氧化等的綜合作用，表面會產(chǎn)生磨損和腐蝕，同時剎車盤與剎車片間的摩擦也會產(chǎn)生超細(xì)顆粒物，造成細(xì)微顆粒物污染，即使是濃度很低的顆粒物也會對人體健康產(chǎn)生危害。通過高速激光金屬熔覆技術(shù)優(yōu)化剎車盤生產(chǎn)制造工藝，有效地減少其使用磨損，從而減少有毒粉塵的排放，是滿足該條例的絕佳解決方案。與傳統(tǒng)工藝制備的涂層相比，激光熔覆技術(shù)所得涂層組織更加致密、表面質(zhì)量更好且抗磨損性能優(yōu)異，在延長剎車盤使用壽命、降低粉塵排放方面具有廣泛的應(yīng)用前景。
2、激光熔覆在車輛剎車盤涂層制備方面的現(xiàn)有技術(shù)有：發(fā)明cn114959692?a公開一種鐵基剎車盤超高速激光熔覆復(fù)合涂層，復(fù)合涂層包括依次形成的打底層、中間層和耐磨表層。打底層的材料包括nife基合金，中間層和耐磨表層的材料均包括nife基合金和含c增強相。發(fā)明cn117305836a公開一種鋼基制動盤激光熔覆粉末以及采用該粉末進行激光熔覆制備涂層的方法。首先，采用如下質(zhì)量百分比的原料組分制成熔覆粉末：cr：24?.0～30.0wt％、ni：1?.5～3?.5?w?t％、m?o：4?.5～6?.0?w?t％、m?n：3?.0～5?.5wt％、si：0?.5～1.2wt％、c：0?.23～0?.3wt％、余量為co；其次，采用防變形圓盤和堵頭防止熔覆過程較大的變形量；最后，采用反變形夾具對熔覆變形后制動盤進行變形量矯正。所獲熔覆涂層具有大熱容、高強韌、高耐磨、耐熱疲勞和摩擦系數(shù)穩(wěn)定等特點，可有效提升制動盤性能。
3、然而，現(xiàn)有的激光熔覆在車輛剎車盤涂層制備方法具有操作流程復(fù)雜、涂層摩擦系數(shù)較于基體大幅降低、涂層使用壽命短、粉塵排放高的缺陷，
4、因此，需要一種流程簡單、涂層摩擦系數(shù)高、使用壽命長、低粉塵排放的方法解決上述技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供一種鑄鐵剎車盤陶瓷增強鐵基耐磨涂層，包括剎車盤基體和依序激光熔覆在剎車盤基體表面的鐵基過渡涂層和復(fù)合耐磨涂層；
2、耐磨復(fù)合涂層由鐵基合金粉末、b4c陶瓷顆粒、ceo2稀土粉末混合組成。
3、優(yōu)選的，所述鐵基合金粉末由如下質(zhì)量百分比的原料組成：0.07%～0.09%的c、0.01%～0.03%的o、0.7%～0.8%的b、0.85%～0.95%的si、16%～18%的cr、4%～4.5%的ni、0.2%～0.35%的mn、1.6%～1.85%的mo和余量的fe。
4、更優(yōu)的，所述復(fù)合耐磨涂層中，鐵基合金粉末、b4c陶瓷顆粒、ceo2稀土粉末的質(zhì)量百分比為：b4c陶瓷顆粒為18%～22%、ceo2稀土粉末為0.8%～1.2%，其余為鐵基合金粉末。
5、優(yōu)選的，所述b4c陶瓷顆粒的原料組成按照質(zhì)量百分比包括：≤0.5%的硝酸可溶硼、≤0.2%的水溶性硼、≤0.3%的ca、0.005%的nb、≤1%的fe、≤25μg/g的v、≤75μg/g的cl和73%～81%的b，其中b+c的總含量≥98.0%；b4c陶瓷顆粒的粒度為150～300目。
6、優(yōu)選的，所述鐵基合金粉末的粒度為100～270目，松裝密度≥4.2(g/cm3)，流動性＜18(s/50g)；b4c陶瓷顆粒的粒度為150～300目；ceo2稀土粉末的粒度為2～4μm。
7、更優(yōu)的，所述剎車盤基體為灰鑄鐵制成，剎車盤基體由如下質(zhì)量百分比的原料組成：3%～3.5%的c、1.7%～1.9%的si、0.1%～0.15%的p、1%～1.1%的mn、0.08%～0.10%的s和余量的fe。
8、本發(fā)明還公開一種鑄鐵剎車盤陶瓷增強鐵基耐磨涂層的制備方法，該制備方法用于制備上述的鑄鐵剎車盤陶瓷增強鐵基耐磨涂層，該制備方法包括以下步驟：
9、步驟1、在剎車盤基體表面激光熔覆鐵基合金粉末制備鐵基過渡涂層，熔覆后自然冷卻至室溫；
10、步驟2、按重量百分比稱取鐵基合金粉末、b4c陶瓷顆粒、ceo2稀土粉末球磨混合均勻，得到復(fù)合耐磨混合粉末；
11、步驟3、在步驟1中制備的剎車盤基體表面的鐵基過渡涂層上激光熔覆步驟2中制備的所述復(fù)合耐磨混合粉末，熔覆后自然冷卻至室溫。
12、優(yōu)選的，所述步驟1中，激光熔覆的激光功率為1500～1700w，掃描速度為4～6mm/s，送粉速度為5.76～7.86g/min，搭接率為40％；
13、步驟3中，激光熔覆的激光功率為1400～1600w，掃描速度為4～6mm/s，送粉速度為6.78～8.88g/min，搭接率為40％。
14、優(yōu)選的，所述步驟2中，球磨混合的球粉質(zhì)量比為3～5：1，混合時間為2～4h，球磨機轉(zhuǎn)速為140～160rpm，環(huán)境為真空；得到復(fù)合耐磨混合粉末在90～110℃下真空干燥2.5～3.5h。
15、優(yōu)選的，所述激光熔覆的送粉噴嘴為4束流同軸送粉噴嘴，激光光斑直徑為2～4mm，保護氣體及送粉氣體均為氬氣，保護氣體流量為18～22l/min，送粉氣體流量為5～7l/min。
16、本發(fā)明的有益效果是：
17、1.本發(fā)明通過在鐵基合金粉末中混入b4c陶瓷顆粒，增加熔覆層中的硼和碳含量，通過固溶強化或形成硬質(zhì)硼化物/碳化物相fe2b、crb、cr7c3提高熔覆層硬度；而未熔或部分熔融的b4c顆粒分布在熔覆層中，作為堅硬的增強顆粒相。這些硬質(zhì)顆粒直接抵抗磨損過程中的犁削、切削和變形，從而顯著提升抵抗磨粒磨損、粘著磨損、沖蝕磨損等的能力，但b4c陶瓷顆粒的添加會增加熔覆層出現(xiàn)微裂紋、氣孔等缺陷。因此，本發(fā)明添加了微量的改性劑ceo2粉末，ceo2粉末是一種價格低廉的稀土粉末，ceo2粉末的添加能夠細(xì)化晶粒尺寸，提升涂層韌性，降低開裂傾向，同時，鈰（ce）與氧的親和力極強，可優(yōu)先結(jié)合殘留氧，抑制氣孔形成，減少氣孔、夾渣缺陷，提升致密度。利用b4c+ceo2復(fù)合粉末可以大幅提高熔覆層的表面硬度，又可以降低氣孔、夾渣、微裂紋等熔覆層缺陷。熔覆時，設(shè)計優(yōu)化工藝參數(shù)在過渡層表面制備耐磨涂層。經(jīng)檢測，本發(fā)明涂層的耐磨性與硬度顯著提升，且摩擦性能更加符合制動盤強化的理想情況。
18、2.本發(fā)明工藝流程精簡，在激光熔覆前無需對基體進行預(yù)熱處理，熔覆后也無需對涂層進行保溫緩冷等后處理。
19、3、本發(fā)明采用鐵基合金粉末與陶瓷稀土復(fù)合粉末結(jié)合得到的產(chǎn)品進行涂層熔覆，一方面顯著提升涂層的性能效果，另一方面降低制備的粉末成本，具備顯著的經(jīng)濟性優(yōu)勢。
1.一種鑄鐵剎車盤陶瓷增強鐵基耐磨涂層，其特征在于，包括剎車盤基體和依序激光熔覆在所述剎車盤基體表面的鐵基過渡涂層和復(fù)合耐磨涂層；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄鐵剎車盤陶瓷增強鐵基耐磨涂層，其特征在于，所述鐵基合金粉末由如下質(zhì)量百分比的原料組成：0.07%～0.09%的c、0.01%～0.03%的o、0.7%～0.8%的b、0.85%～0.95%的si、16%～18%的cr、4%～4.5%的ni、0.2%～0.35%的mn、1.6%～1.85%的mo和余量的fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鑄鐵剎車盤陶瓷增強鐵基耐磨涂層，其特征在于，所述復(fù)合耐磨涂層中，鐵基合金粉末、b4c陶瓷顆粒、ceo2稀土粉末的質(zhì)量百分比為：b4c陶瓷顆粒為18%～22%、ceo2稀土粉末為0.8%～1.2%，其余為鐵基合金粉末。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄鐵剎車盤陶瓷增強鐵基耐磨涂層，其特征在于，所述b4c陶瓷顆粒的原料組成按照質(zhì)量百分比包括：≤0.5%的硝酸可溶硼、≤0.2%的水溶性硼、≤0.3%的ca、0.005%的nb、≤1%的fe、≤25μg/g的v、≤75μg/g的cl和73%～81%的b，其中b+c的總含量≥98.0%；所述b4c陶瓷顆粒的粒度為150～300目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄鐵剎車盤陶瓷增強鐵基耐磨涂層，其特征在于，所述鐵基合金粉末的粒度為100～270目，松裝密度≥4.2，流動性＜18；所述b4c陶瓷顆粒的粒度為150～300目；所述ceo2稀土粉末的粒度為2～4μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鑄鐵剎車盤陶瓷增強鐵基耐磨涂層，其特征在于，所述剎車盤基體為灰鑄鐵制成，所述剎車盤基體由如下質(zhì)量百分比的原料組成：3%～3.5%的c、1.7%～1.9%的si、0.1%～0.15%的p、1%～1.1%的mn、0.08%～0.10%的s和余量的fe。
7.一種鑄鐵剎車盤陶瓷增強鐵基耐磨涂層的制備方法，其特征在于，所述制備方法用于制備權(quán)利要求1至6任一權(quán)利要求所述的鑄鐵剎車盤陶瓷增強鐵基耐磨涂層，所述制備方法包括以下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鑄鐵剎車盤陶瓷增強鐵基耐磨涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，所述激光熔覆的激光功率為1500～1700w，掃描速度為4～6mm/s，送粉速度為5.76～7.86g/min，搭接率為40％；
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鑄鐵剎車盤陶瓷增強鐵基耐磨涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，所述球磨混合的球粉質(zhì)量比為3～5：1，混合時間為2～4h，球磨機轉(zhuǎn)速為140～160rpm，環(huán)境為真空；得到復(fù)合耐磨混合粉末在90～110℃下真空干燥2.5～3.5h。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鑄鐵剎車盤陶瓷增強鐵基耐磨涂層的制備方法，其特征在于，所述激光熔覆的送粉噴嘴為4束流同軸送粉噴嘴，激光光斑直徑為2～4mm，保護氣體及送粉氣體均為氬氣，保護氣體流量為18～22l/min，送粉氣體流量為5～7l/min。