一种碳硅掺杂堆焊材料的制备方法与流程

文档序号:11426259

本发明涉及焊接材料制造领域,具体涉及一种碳硅掺杂堆焊材料的制备方法。



背景技术:

焊接在现代制造业和工程建设中发挥了重要的作用,特别是堆焊药芯焊丝具有易渗、电流密度集中、熔深大、熔敷效率高、易制造、综合成本低等优点成为一种极有发展前途的焊接材料及高技术产品,在焊接材料中所占的比例越来越大。

堆焊再制造是焊接领域中的一个重要分支,是一种表面技术处理工艺方法,它是采用焊接方式在零件表面堆敷一层具有一定性能材料的工艺过程。对废旧大型支承辊进行再制造工程处理,可挖掘出巨大的剩余价值,再制造新品的成本约为原品的50%,而使用寿命能达到甚至超过原品,且能降低能耗60%以上,节约材料70%以上。因此堆焊再制造大型冶金支承辊可以大幅度减排、节能和降耗,具有明显的资源、环保和社会效益,具有可持续发展前景。

为保证堆焊药芯焊丝的焊接工艺性能,特别是保证堆焊药芯焊丝焊芯焊接完全熔化及焊道的浸润性良好,现有技术中一般在焊丝中加入的大量石墨及直接加入的少量铸造碳化钨或其他碳化物。



技术实现要素:

本发明提供一种碳硅掺杂堆焊材料的制备方法,本发明所得产品具有优良的抗裂性能及塑韧性能,所述堆焊材料熔敷金属组织中的加入活性炭负载硅纳米材料,使得堆焊焊丝的焊接工艺性能,特别是保证堆焊焊丝焊接完全熔化及焊道的浸润性良好。

为了实现上述目的,本发明提供了一种碳硅掺杂堆焊材料的制备方法,该方法包括如下步骤:

(1)制备活性炭负载硅纳米材料粉体

将装有纳米一氧化硅粉末的小瓷舟水平放置于氧化铝管中间,然后将该管放在高温管式炉中,抽真空在20-50Pa,然后将温度900-1000℃并分别保温60-80min,之后升温到1300-1400℃保温4-6h;之后以10-15℃/min的速率降温到500-600℃并保温30-40min,同时以60sccm鼓入空气到炉腔,自然冷却至室温,得到硅纳米线,备用;

将硅烷偶联剂加入到去离子水,并用醋酸调节pH至3.5,在室温下搅拌30-50min,之后加入所述硅纳米线,在85-95℃回流反应15-20h,抽滤、洗涤、干燥,得到偶联后的硅纳米线复合物;

将得到的偶联后的硅纳米线复合物、纳米活性炭加入到去离子水,用超声波在45℃、150W的条件下混匀30-50min,室温下静止老化30-40h,用去离子水清洗多次至流出液呈中性,120-150℃烘干15-20h至恒重,再350-400℃焙烧3-5小时,冷却、干燥,制得活性炭负载硅纳米线,球磨粉碎得到活性炭负载硅纳米粉体;

(2)按照如下重量份配料:

上述活性炭负载硅粉体 2-3份

V 2-5份

Co 6-9份

Ge 2-3.5份

稀土氧化物 0.1-0.3份

W 0.3-0.6份

Cu 1-2份

Fe 65-70份;

(3)按上述各组成的配比选择相应的化合物或合金粉体,按比例混合均匀得到复合堆焊材料粉体;

用纵剪机将厚度为0.5-1.0mm的冷轧钢带纵剪成宽10-20mm的钢带,将钢带轧制成截面呈U形,向钢带的U型凹槽中填入复合堆焊材料粉体,随后将钢带轧制成截面为O形、截面直径为5-7mm的焊丝坯管;

用多联直线拉丝机将焊丝坯管拉拔至成品截面直径为2-3mm的焊丝。

优选的,所述稀土氧化物为CeO2+ La2O3

具体实施方式

实施例一

将装有纳米一氧化硅粉末的小瓷舟水平放置于氧化铝管中间,然后将该管放在高温管式炉中,抽真空在20Pa,然后将温度900℃并分别保温60min,之后升温到1300℃保温4h;之后以10℃/min的速率降温到500℃并保温30min,同时以60sccm鼓入空气到炉腔,自然冷却至室温,得到硅纳米线,备用。

将硅烷偶联剂加入到去离子水,并用醋酸调节pH至3.5,在室温下搅拌30-50min,之后加入所述硅纳米线,在85℃回流反应15h,抽滤、洗涤、干燥,得到偶联后的硅纳米线复合物。

将得到的偶联后的硅纳米线复合物、纳米活性炭加入到去离子水,用超声波在45℃、150W的条件下混匀30min,室温下静止老化30h,用去离子水清洗多次至流出液呈中性,120℃烘干15h至恒重,再350℃焙烧3小时,冷却、干燥,制得活性炭负载硅纳米线,球磨粉碎得到活性炭负载硅纳米粉体。

按照如下重量份配料:

上述活性炭负载硅粉体 2份

V 2份

Co 6份

Ge 2份

稀土氧化物 0.1份

W 0.3份

Cu 1份

Fe 65份。

按上述各组成的配比选择相应的化合物或合金粉体,按比例混合均匀得到复合堆焊材料粉体;所述稀土氧化物为CeO2+ La2O3

用纵剪机将厚度为0.5mm的冷轧钢带纵剪成宽10mm的钢带,将钢带轧制成截面呈U形,向钢带的U型凹槽中填入复合堆焊材料粉体,随后将钢带轧制成截面为O形、截面直径为5mm的焊丝坯管;用多联直线拉丝机将焊丝坯管拉拔至成品截面直径为2mm的焊丝。

实施例二

将装有纳米一氧化硅粉末的小瓷舟水平放置于氧化铝管中间,然后将该管放在高温管式炉中,抽真空在50Pa,然后将温度1000℃并分别保温80min,之后升温到1400℃保温6h;之后以15℃/min的速率降温到600℃并保温40min,同时以60sccm鼓入空气到炉腔,自然冷却至室温,得到硅纳米线,备用。

将硅烷偶联剂加入到去离子水,并用醋酸调节pH至3.5,在室温下搅拌50min,之后加入所述硅纳米线,在95℃回流反应20h,抽滤、洗涤、干燥,得到偶联后的硅纳米线复合物。

将得到的偶联后的硅纳米线复合物、纳米活性炭加入到去离子水,用超声波在45℃、150W的条件下混匀50min,室温下静止老化40h,用去离子水清洗多次至流出液呈中性,150℃烘干15-20h至恒重,再400℃焙烧5小时,冷却、干燥,制得活性炭负载硅纳米线,球磨粉碎得到活性炭负载硅纳米粉体。

按照如下重量份配料:

上述活性炭负载硅粉体 3份

V 5份

Co 9份

Ge 3.5份

稀土氧化物 0.3份

W 0.6份

Cu 2份

Fe 70份。

按上述各组成的配比选择相应的化合物或合金粉体,按比例混合均匀得到复合堆焊材料粉体;所述稀土氧化物为CeO2+ La2O3

用纵剪机将厚度为1.0mm的冷轧钢带纵剪成宽20mm的钢带,将钢带轧制成截面呈U形,向钢带的U型凹槽中填入复合堆焊材料粉体,随后将钢带轧制成截面为O形、截面直径为7mm的焊丝坯管;用多联直线拉丝机将焊丝坯管拉拔至成品截面直径为3mm的焊丝。

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