一种金属丝抛光轮的制作方法_2

文档序号:9656613阅读:来源:国知局
[0014] 作为优选,所述碳纳米管的表面涂覆有一层厚为3-10nm的Si02涂层。由于碳纳 米管和铝合金的模量相差很大,在复合材料的制备过程中,铝合金熔成的金属液对碳纳米 管的润湿性很差,碳纳米管与铝合金基体的界面是以机械结合为主的物理结合,界面既无 扩散也无化学反应。这种界面结合较弱,其横向剪切强度较小,限制了材料强度的提高。而 Si02在与金属液接触时,在碳纳米管表面与错合金中的还原性金属发生反应生成Si,Si与 铝合金中A1的浸润性大大优于A1与碳纳米管的浸润性,因此本发明在碳纳米管的表面涂 覆有一层Si02涂层以增加二者的浸润性,提高了金属液对碳纳米管的浸润和界面的稳定 性。
[0015] 作为优选,在碳纳米管的表面涂覆Si02涂层的方法为:用15-20% v/w的硫酸粗化 碳纳米管表面,然后将碳纳米管浸渍于配置好的Si02溶胶中,真空浸渍1-2h,取出干燥、烧 结,烧结温度为600-630°C,烧结时间l_2h。硫酸处理碳纳米管表面,以官能团的形式固定 了大量的氧,并使碳纳米管表面显著起坑,增加了表面粗糙度,使Si02更好的结合在碳纳米 管表面。
[0016] 作为优选,在碳纳米管的表面涂覆Si02涂层之前先将碳纳米管在乙醇或二氯甲烷 中超声波处理20-30min除胶。未处理的碳纳米管表面具有一层胶类物质,影响涂层处理和 与金属液的结合,因此在进行涂层处理前最好将其除去。
[0017] 作为优选,所述陶瓷层为AlN/SiC复合陶瓷层,该陶瓷层包括以下质量百分比 含量的组分,12.3-17.6%八111.2-1.8%丫203,1.5-2.0八1 203,1.5-2.5%51,3-4.5%]\%, 0· 5-1. 0% Ti,0. 8-1. 2% Ta,余量为 SiC。
[0018] A1N与SiC都是性能优良的特种陶瓷,二者在较宽的组成及温度范围内可形成固 溶体,随着固溶体的形成,材料的烧结活性、显微结构、力学性能及抗氧化性均得到较大程 度的改善和提高,具有更好的综合性能。本发明中在铝合金基体的表面激光熔覆一层A1N/ SiC复合陶瓷层,可以得到兼具AlN/SiC复合陶瓷层和铝合金优点的复合材料。AlN/SiC复 合陶瓷层具有高硬度、耐磨性、耐腐蚀性、良好的导热性能和高温稳定性等特点,铝合金具 有较好的韧性、塑性、良好的导热性和较小的密度。
[0019] 由于AlN/SiC复合陶瓷层中陶瓷颗粒间存在一定的孔隙率,本发明在其熔覆过程 中添加了一定量的Cu和Fe,可以降低陶瓷层的显气孔率,增加陶瓷层的体积密度,从而增 加其导热性,并且增加了陶瓷层的强度、韧性和抗冲击能力。在上述质量百分比范围内,随 着Si和Mg质量的增加,陶瓷层的显气孔率逐渐降低,体积密度逐渐增大,导热性也随之增 加,并且具有较好的强度、韧性和抗冲击能力。因为陶瓷层中的Si、Mg与A1均有较好的相 溶性,所以部分Si、Mg在高温作用下可以渗入到铝合金基体中,使陶瓷层与铝合金基体形 成较好的界面结合力。本发明加入了一定量的Ti和Ta,Ti和Ta分别与炭黑生成TiC和 TaC,能减少陶瓷层的脆性,增加陶瓷层的韧性,使陶瓷层保持较高的断裂韧性和拉伸强度, 具有良好的物化性能和机械性能。Y2〇3和A1 203的添加可以降低烧结温度,促进AlN/SiC复 合陶瓷层烧结体的致密性。在A1N的添加量在上述数量范围内时,AlN/SiC复合陶瓷层的 相对密度随着A1N的增加而升高,热导率也处在较佳的范围内,当A1N的含量过高时,2H固 溶相增加,影响到材料的烧结性能和热导率。因此,本发明中的铝合金复合材料具有优良的 力学性能和导热性,采用此复合材料制备出的抛光轮金属丝具有优异的使用性能。
[0020] 作为优选,所述陶瓷层的厚度为5-20 μ m。
[0021] 作为优选,所述激光熔覆时激光扫描功率为1. 5-2. Okw,扫描速度为200-250mm/ min,光斑尺寸为 2. 5mm X 2. Omm。
[0022] 激光扫描功率、扫描速度、光斑尺寸是影响铝合金表层熔覆的陶瓷层的质量的主 要因素。激光扫描功率过大或者扫描速度过小,会使涂层的粉体过度燃烧,烧损大,形成表 面粗糙;扫描功率过小或者扫描速度过大,则涂层不能完全熔化,熔深过小,熔覆层与基材 之间形成不了冶金结合,不能保证激光熔覆的结合强度。在上述参数范围内,铝合金表面可 以形成面光滑、无裂纹的陶瓷层,并且陶瓷层的成分均匀,陶瓷层与铝合金基体的界面为冶 金结合。
[0023] 作为优选,激光扫描前,对铝合金基体表面进行预处理,先用砂纸对铝合金表面进 行打磨处理,使铝合金表面表面光滑,然后使用喷涂法对铝合金表面涂覆一层吸光涂料。
[0024] 作为优选,所述吸光涂料包括以下质量百分比的组分:40-50% Ti02,15-18%纳米 Y203, 15-20%纳米Ce02,余量为其它助剂。选用在高功率和低功率下对激光吸收率效果均较 好的Ti02作为吸光涂层的骨架,配合使用纳米Y203作为增韧剂,纳米&0 2为活性剂,其他助 剂为分散剂、增稠剂等,使用常用的即可。该涂层对激光的吸收率高,经试验可达到95%以 上。
[0025] 作为优选,所述陶瓷层激光熔覆在铝合金基体表面的具体过程为,按比例称取Α1Ν 粉、Υ203粉、Α1 203粉、Si粉、Mg粉、Ti粉、Ta粉和SiC粉,混勾,加入粘结剂,均匀涂覆于铝 合金基体制成的金属丝上,将多根金属丝固定在可旋转的操作台上,然后进行激光扫描。
[0026] 作为优选,所述上夹板和下夹板均分为中部的环形凹陷部和边缘的环形突起部, 上夹板的环形突起部和下夹板的环形突起部相对称并构成金属丝束的环形安装槽,环形安 装槽的宽度匹配扭绞的金属丝束的头部,限制金属丝束的位移。
[0027] 作为优选,所述环形突起部的内壁呈弧形,更贴合扭绞的金属丝束的头部,使安装 更加紧固。
[0028] 作为优选,所述紧固件的上段部分的高度高于上夹板的环形突起部的高度,安装 使用时可手持或使用工具控制紧固件的上段部分将抛光轮旋紧安装到抛光轮安装机构。
[0029] 作为优选,所述紧固件的上段部分的外壁的横截面为四边形或六边形,安装使用 时更加方便,为制作方便,紧固件的上段部分可以为四角或六角螺帽。
[0030] 与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:结构紧凑坚固,安装金属丝束的安装 槽的宽度和弧度与扭绞的金属丝束的头部贴合,使金属丝束更加紧固不易松动,使用时采 用螺纹安装的方式并且设有便于使用工具旋紧的紧固件使得安装更加方便。
[0031] 制备抛光轮金属丝束的金属丝采用改进的铝合金复合材料制成,优化了铝合金基 中各组分的配比,并添加了 Re和碳纳米管以改进铝合金的力学性能和导热性能,在铝合金 基体的表面激光熔覆了一层AlN/SiC复合陶瓷层,该陶瓷层具有较高的强度、韧性、耐磨性 和导热性,因此本发明中抛光轮的金属丝束具有优异的力学性能和导热性,使用过程中散 热快,具有良好的使用性能。
【附图说明】
[0032] 图1为本发明的俯视结构示意图。
[0033] 图2为本发明图1中未安装金属丝束时A-A方向的剖视图。
【具体实施方式】
[0034] 以下是本发明的具体实施例并结合附图,对本发明的技术方案作进一步的描述, 但本发明并不限于这些实施例。
[0035] 如图1、图2所示,一种金属丝抛光轮,包括上夹板和下夹板,上夹板和下夹板均分 为中部的环形凹陷部1和边缘的环形突起部2,环形凹陷部1的中部即上夹板和下夹板的中 部开有通孔,上夹板和下夹板边缘的环形突起部2之间安装有多股扭绞的金属丝束3,金属 丝束由多根金属丝扭绞而成,金属丝由铝合金复合材料制成,铝合金复合材料包括铝合金 基体和激光熔覆在铝合金基体表面的陶瓷层,金属丝束3以上、下夹板的中心线为对称线 呈中心对称分布,上夹板的环形突起部2和下夹板的环形突起部2相对称并构成金属丝束 3的环形安装槽4,环形安装槽4的宽度与扭绞的金属丝束3的头部相匹配,限制金属丝束 3的位移,使金属丝束3的安装
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