[發明專利]基于金屬基石墨烯復合焊料的壓輥輥面氣體保護堆焊方法

有效

• 申請號: 201610826717.0
• 申請日: 2016-09-18
• 公開（公告）號: CN106346111B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 周文樹;周繼扣;郭建平;汪錦陽
• 申請（專利權）人: 安徽克里斯特新材料有限公司
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/173;B23K35/30
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙)34124
• 代理人: 丁瑞瑞

1.基于金屬基石墨烯復合焊料的壓輥輥面氣體保護堆焊方法，其特征在于，包括如下步驟：

a)碳弧氣刨：用氣刨的石墨棒或碳棒電極與壓輥輥面上殘留的硬面層間產生的電弧將硬面層金屬熔化，并用壓縮氣體吹掉，以清潔壓輥輥面及刨出溝槽；

b)打底堆焊：在壓輥輥面溝槽中堆焊多層打底焊料，實現焊料與壓輥輥面的良好結合；

c)硬面層堆焊：在上述打底層上堆焊硬面層焊料；

d)花紋層堆焊：在上述硬面層上堆焊金屬基石墨烯復合焊料，并形成一定的花紋圖案，直到壓輥尺寸達到要求為止；所述壓輥輥面生成少層石墨烯增強金屬基復合焊層，該焊層表面包含有均勻分布的少層石墨烯細化晶粒；

其中，所述金屬基石墨烯堆焊復合焊料由管狀包皮材料和充填其中的填料粉末組成；所述管狀包皮材料為低碳鋼或低合金鋼，所述填料粉末為Fe基石墨烯粉末、陶瓷顆粒、B、Cr、Ni、難熔金屬、納米級Al₂O₃粉末的混合物，其各成分的重量比為Fe基石墨烯粉末：陶瓷顆粒：B：Cr：Ni：難熔金屬：納米級Al₂O₃粉末＝50-80：1-10：2.6-5：2-20：1-4：1-5：5-20，其中，所述Fe基石墨烯粉末中Fe與C的質量比為50-80：2.1-3.5；

所述打底堆焊、硬面層堆焊、花紋層堆焊工序均使用氣體保護堆焊槍進行操作施工，其保護氣為Ar氣、CO₂或兩者按1：1-5比例的混合氣。

2.如權利要求1所述的基于金屬基石墨烯復合焊料的壓輥輥面氣體保護堆焊方法，其特征在于，所述陶瓷顆粒包含SiC、B₄C、BN、SiO₂、TiC、Al₂O₃成分。

3.如權利要求1所述的基于金屬基石墨烯復合焊料的壓輥輥面氣體保護堆焊方法，其特征在于，所述難熔金屬為V、Nb、Ta、Mo、W中的至少一種。

4.如權利要求1所述的基于金屬基石墨烯復合焊料的壓輥輥面氣體保護堆焊方法，其特征在于，所述氣體保護堆焊槍的工作電壓為20-40V，工作電流為300-600A，所述電極到壓輥輥面的距離為3-30cm。

5.如權利要求1所述的基于金屬基石墨烯復合焊料的壓輥輥面氣體保護堆焊方法，其特征在于，所述金屬基石墨烯堆焊復合焊料由如下步驟制備而成：

1)選取粒徑為100-200nm的石墨粉與粒徑為53μm-96μm的鐵粉，按照重量比1：8-20的比例分別稱重；

2)將上述石墨粉及鐵粉放入干燥箱中干燥，在100‐150℃保溫0.5‐2.0小時；

3)將在步驟2中干燥的石墨粉及鐵粉快速轉入機械混合容器中，啟動機械混合容器繞軸旋轉，使所述石墨粉及鐵粉相互碰撞結合，所述機械混合容器的轉動速度為10–120rpm，混合時間為2-12小時；

4)混合完成后，將上述混合物用270目的格篩進行篩分，保留未經過270目篩孔的粉末，即為所述的金屬基石墨烯粉末；

5)將步驟4中得到的金屬基石墨烯粉末與所述陶瓷顆粒、B、Cr、Ni、難熔金屬、納米級Al₂O₃粉末按上述比例混合，烘干，再放入機械混合容器混合均勻，得到填料粉末，再將填料粉末填充至所述管狀包皮材料中，即得到所述的金屬基石墨烯堆焊復合焊料；

其中，所述機械混合容器包括圓筒形不銹鋼容器罐、水平固定軸以及驅動水平固定軸旋轉的驅動裝置；所述容器罐兩端設置有用于粉末填入和取出的活門，所述容器罐固定在水平固定軸上，且軸芯與水平固定軸成15°-45°夾角，所述容器罐以水平固定軸為軸心進行旋轉；所述容器罐的直徑與高度比為1∶1-3。