[發(fā)明專利]基于金屬基石墨烯復(fù)合焊料的壓輥輥面氣體保護堆焊方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201610826717.0 | 申請日： | 2016-09-18 |
| 公開（公告）號： | CN106346111B | 公開（公告）日： | 2017-10-10 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 周文樹;周繼扣;郭建平;汪錦陽 | 申請（專利權(quán)）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(wù)所(普通合伙)34124 | 代理人： | 丁瑞瑞 |
| 地址： | 246000 安徽省安慶市經(jīng)濟*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 金屬 基石 復(fù)合 焊料 壓輥輥面 氣體 保護 堆焊 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于輥壓機堆焊技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于金屬基石墨烯復(fù)合焊料的壓輥輥面氣體保護堆焊方法。
背景技術(shù)
石墨烯是一種具有獨特物理化學特性的新材料。該材料是目前世界上最薄最堅硬的材料之一。同時擁有優(yōu)異的電學性能(禁帶寬度約等于0，載流子遷移率達到2×105cm2·V－1·s－1)、卓越的力學性能(楊氏模量為1100GPa，斷裂強度為125GPa)以及良好的熱學性能(熱導(dǎo)率約為5000W·m－1·K－1，熱膨脹系數(shù)極低)。自發(fā)現(xiàn)以來，石墨烯已經(jīng)被廣泛用來制備各種各樣的新材料，特別是功能復(fù)合材料。
石墨烯增強結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的研究起步晚，目前主要集中在制備石墨烯增強Al基，Ni基，Cu基復(fù)合材料。在塊狀石墨烯增強金屬基復(fù)合材料里，石墨烯分布在晶界上，細化晶粒，提高材料的屈服強度和硬度的作用。這些材料的制備過程繁瑣復(fù)雜，制造成本居高不下，難以實現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)，它們也都局限于特殊要求的應(yīng)用領(lǐng)域。
由于石墨烯所具有的特性，適合于在各種需要耐磨層實現(xiàn)防磨目的應(yīng)用領(lǐng)域。特別是有滑動摩擦磨損或滾動摩擦磨損的接觸面的改性應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于金屬基石墨烯復(fù)合焊料的壓輥輥面氣體保護堆焊方法，該方法能夠在壓輥輥面沉積出少層石墨烯增強焊層，從而大大提高了壓輥輥面的表面硬度和耐磨性能。
本發(fā)明采用如下方案解決上述技術(shù)問題：基于金屬基石墨烯復(fù)合焊料的壓輥輥面氣體保護堆焊方法，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(chǎn)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(xiàn)與壓輥輥面的良好結(jié)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(fù)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(fù)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(fù)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(zhì)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。
優(yōu)化的，所述陶瓷顆粒包含SiC、B4C、BN、SiO2、TiC、Al2O3成分。
優(yōu)化的，所述難熔金屬為V、Nb、Ta、Mo、W中的至少一種。
優(yōu)化的，所述氣體保護堆焊槍工作電壓為20-40V，工作電流為300-600A，所述電極到壓輥輥面的距離為3-30cm。
其中，所述金屬基石墨烯堆焊復(fù)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(zhuǎn)入機械混合容器中，啟動機械混合容器繞軸旋轉(zhuǎn)，使所述石墨粉及鐵粉相互碰撞結(jié)合，所述機械混合容器的轉(zhuǎn)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(jīng)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(fù)合焊料；
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