本发明涉及钎钢钎具技术领域，尤其涉及一种钎杆疲劳裂纹的修复方法。
背景技术：
钎钢钎具是各类采掘工程里钻爆凿岩作业必备的消耗性共聚，每年约有100亿美元的国际市场。钎杆是钎具的核心部件，大多由于腐蚀疲劳断裂而失效，使用寿命极低。目前，钎杆一旦出现疲劳裂纹，只能等断裂之后更换新的钎杆继续作业。因此，开发钎杆疲劳裂纹修复方法，对已使用一定时间的钎杆，进行疲劳裂纹修复处理后，再继续使用，对提高其疲劳寿命具有重要意义。
中国专利cn110125611a提供了一种裂纹修复方法，在给导电构件通入脉冲电流前，并未清除裂纹表面的氧化层，使得裂纹愈合效果不足。该方法还要对裂纹施加外力作用，这虽然能够促使裂纹可以更好的融合，但在外力写在之后，会使构件内部形成残余拉应力，导致裂纹容易开裂。中国专利cn102744551a提供的裂纹修复方法，通过脉冲电流仅能使裂纹止裂，后续还需要通过堆焊修复，才能够使裂纹愈合。然而对于疲劳裂纹，通常尺寸较小，难以发现并确定其位置，更难以通过焊接的方式进行修补。中国专利cn104141101b提供的脉冲电流辅助金属零构件进行均匀化热处理的方法，对热处理的温度未作明确限制，可能会使金属材料在热处理过程中发生再结晶，而导致组织结构和性能的改变。因此，现有技术方案均无法直接应用到钎杆疲劳裂纹的修复工艺中。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种钎杆疲劳裂纹的修复方法，所述修复方法可以清除裂纹表面的氧化层，并电镀一层粘结层，以促使裂纹愈合，对钎杆进行加热处理可以去除钎杆的应力；同时所述方法可以在保持钎杆原有微观组织结构不变的前提下使其疲劳裂纹得到修复。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种钎杆疲劳裂纹的修复方法，包括以下步骤：
以钎杆为负极，铝棒为正极，在电解液中进行电解，得到预处理后的钎杆；
以所述预处理后的钎杆为负极，以镍棒为正极，在电镀液中进行电镀，得到电镀有镍层的钎杆；
将所述电镀有镍层的钎杆的两端分别与脉冲电流电源的正极和负极连接，对所述电镀有镍层的钎杆外表面进行加热，当所述电镀有镍层的钎杆的外表面温度达到400℃时，通入脉冲电流，得到修复后的钎杆。
优选的，所述钎杆的裂纹≤5mm。
优选的，所述电解液的溶质包括naoh、na2co3和na4sio3；
所述naoh、na2co3和na4sio3的摩尔比为1:1:1；
所述naoh在电解液中的浓度为(28～32)g/l。
优选的，所述电解的电压为180～220v，所述电解的电流密度为80～120a/m2，所述电解的时间为1～5min。
优选的，所述电解完成后，还包括：采用盐酸作为淋洗液，将电解后得到的钎杆进行淋洗；
所述盐酸的质量浓度为30～40％。
优选的，所述电镀液的溶质包括nicl2和hcl；
所述nicl2和hcl的摩尔比为(2.5～3.5)：1；
所述hcl在电镀液的浓度为80g/l。
优选的，所述电镀的电压为180～220v，所述电镀的电流密度为80～120a/m2，所述电镀的时间为1～5min。
优选的，所述加热的方式为感应加热或明火加热；
在所述加热过程中，利用红外热成像仪对所述电镀有镍层的钎杆的表面温度进行实时监控。
优选的，所述加热的过程为：将所述电镀有镍层的钎杆的外表面温度以50℃/s的升温速率升高至400℃，形成中心为25℃，外表面温度为400℃的温度梯度分布。
优选的，所述脉冲电流的电压为220v，所述脉冲电流的电流密度为800～1200a/m2，所述脉冲电流的频率为8～12hz，通入所述脉冲电流的时间为4～8min。
本发明提供了一种钎杆疲劳裂纹的修复方法，包括以下步骤：以钎杆为负极，铝棒为正极，在电解液中进行电解，得到预处理后的钎杆；以所述预处理后的钎杆为负极，以镍棒为正极，在电镀液中进行电镀，得到电镀有镍层的钎杆；将所述电镀有镍层的钎杆的两端分别与脉冲电流电源的正极和负极连接，对所述电镀有镍层的钎杆外表面进行加热，当所述电镀有镍层的钎杆的外表面温度达到400℃时，通入脉冲电流，得到修复后的钎杆。本发明提供的方法通过电解可以清除裂纹表面氧化层，并在裂纹表面电镀粘结层，以促进裂纹愈合；还可以通过对钎杆进行加热处理，以形成温度梯度分布，以引导脉冲电流进行层状流动，从而实现在较低输入功率下即可使裂纹周边获得较大热效应，同时还可以去除应力；可保持钎杆静止不动，即可完成所有处理，从而避免了其在不同工序间运转时发生磕碰导致的热损伤；可在保持钎杆原有微观组织结构不变的前提下使其疲劳裂纹得到修复。
具体实施方式
本发明提供了一种钎杆疲劳裂纹的修复方法，包括以下步骤：
以钎杆为负极，铝棒为正极，在电解液中进行电解，得到预处理后的钎杆；
以所述预处理后的钎杆为负极，以镍棒为正极，在电镀液中进行电镀，得到电镀有镍层的钎杆；
将所述电镀有镍层的钎杆的两端分别与脉冲电流电源的正极和负极连接，对所述电镀有镍层的钎杆外表面进行加热，当所述电镀有镍层的钎杆的外表面温度达到400℃时，通入脉冲电流，得到修复后的钎杆。
在本发明中，若无特殊说明，所有原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
本发明以钎杆为负极，铝棒为正极，在电解液中进行电解，得到预处理后的钎杆。
本发明对所述钎杆没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的钎杆即可。在本发明中，所述钎杆的裂纹优选≤5mm。在本发明的具体实施例中，所述钎杆的材质具体为55simnmo；所述钎杆的直径具体为22mm。
在本发明中，进行所述电解前，还优选包括对所述钎杆进行清洗；所述清洗的过程优选为：将所述钎杆用清水进行清洗；所述清洗的目的是去除钎杆表面的污物。
在本发明中，所述铝棒的纯度优选为≥99.00％，更优选为99.60％。所述铝棒的长度优选与所述钎杆的长度相同。
在本发明中，所述电解液的溶质优选包括naoh、na2co3和na4sio3；所述naoh、na2co3和na4sio3的摩尔比优选为1:1:1；所述naoh在电解液中的浓度优选为(28～32)g/l，更优选为30g/l。在本发明中，所述电解液的溶剂优选为水。
在本发明中，所述电解的电压优选为180～220v，更优选为200v；所述电解的电流密度优选为80～120a/m2，更优选为100a/m2；所述电解的时间优选为1～5min，更优选为4min。
在本发明中，所述电解的具体过程优选为：利用电解液浸没所述钎杆，并将所述钎杆与直流电源负极连接；所述电源正极与所述钎杆相同长度的铝棒连接，并将所述铝棒放入电解液中；所述铝棒与所述钎杆平行放置，并控制所述铝棒与钎杆的间距(所述间距优选为100～200mm，更优选为150mm)，通电，进行电解。
在本发明中，所述电解的作用是清除所述钎杆裂纹的表面氧化层。
所述电解完成后，本发明还优选包括：采用盐酸作为淋洗液，将电解后得到的钎杆进行淋洗。在本发明中，所述盐酸的质量浓度优选为30～40％，更优选为37％；所述淋洗的时间优选为1～2min，更优选为1min。
得到预处理后的钎杆后，本发明以所述预处理后的钎杆为负极，以镍棒为正极，在电镀液中进行电镀，得到电镀有镍层的钎杆。
在本发明中，所述镍棒的纯度优选为≥99.00％，更优选为99.60％；所述镍棒的长度优选与所述钎杆的长度相同。
在本发明中，所述电镀液的溶质优选包括nicl2和hcl；所述nicl2和hcl的摩尔比优选为(2.5～3.5)：1，更优选为3:1；所述hcl在电镀液中的浓度优选为80g/l。在本发明中，所述电镀液的溶剂优选为水。
在本发明中，所述电镀的电压优选为180～220v，更优选为220v；所述电镀的电流密度优选为80～120a/m2，更优选为100a/m2；所述电镀的时间优选为1～5min，更优选为5min。
在本发明中，所述电镀的具体过程优选为：将所述预处理后的钎杆浸没于所述电镀液中，并将所述钎杆连接至直流电源负极；将所述电源正极与所述镍棒连接并浸没于所述电镀液中，所述镍棒与所述预处理后的钎杆平行放置，并控制所述镍棒与所述预处理后的钎杆的间距(所述间距优选为100～200mm，更优选为150mm)，通电，进行电镀。
在本发明中，所述电镀的作用是在所述钎杆裂纹表面附上镍层，由于裂纹表面是经过挤压应力反复作用之后形成的，其表面组织结构和钎杆其他表面是不同的，钎杆外表面在制造时有渗碳等表面处理工艺，表面化学成分和组织结构都与裂纹表面不同，因此，所述电镀可以保证在所述钎杆裂纹表面附上镍层。
所述电镀完成后，本发明还优选将电镀后得到的钎杆进行干燥；所述干燥的过程优选为将电镀后得到的钎杆通入干燥的防氧化气体进行烘干。在本发明中，所述防氧化气体优选为氩气。本发明对所述烘干没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的条件进行即可。
得到电镀有镍层的钎杆后，本发明将所述电镀有镍层的钎杆的两端分别与脉冲电流电源的正极和负极连接后，进行加热，当所述电镀有镍层的钎杆的外表面温度达到400℃时，通入脉冲电流，得到修复后的钎杆。
在本发明中，所述加热的方式优选为感应加热或明火加热；在所述加热过程中，本发明优选利用红外热成像仪对所述电镀有镍层的钎杆的表面温度进行实时监控。在本发明中，所述加热的过程优选为：将所述电镀有镍层的钎杆的外表面温度以50℃/s的升温速率升高至400℃，形成中心为25℃，外表面温度为400℃的温度梯度。在本发明中，通入所述脉冲电流前优选停止加热。在本发明中，所述脉冲电流的电压优选为220v；所述脉冲电流的电流密度优选为800～1200a/m2，更优选为1000a/m2；所述脉冲电流的频率优选为8～12hz，更优选为10hz；所述脉冲电流的时间优选为4～8min，更优选为5min。
在本发明中，所述脉冲电流会在温度梯度的引导下优先流向温度低的区域，从而形成由中心向外表面的逐层环形电流，即可促使裂纹沿着从中心到表面的方向愈合，同时去除内部应力。在本发明中，所述外表面的温度小于所述钎杆不会发生再结晶的温度范围，以确保其组织结构及性能不受影响。
通入所述脉冲电流完成后，本发明还优选包括冷却的过程；本发明对所述冷却的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
下面结合实施例对本发明提供的钎杆疲劳裂纹的修复方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
待处理的钎杆：材质为55simnmo且带有小于5mm裂纹的h22钎杆(外径为22mm)；
利用清水将钎杆表面的污物清洗干净后，利用电解液(naoh的质量浓度为30g/l，na2co3的质量浓度为30g/l，na4sio3的质量浓度为30g/l)浸没所述钎杆，并将所述钎杆与直流电源负极连接；所述电源正极与所述钎杆相同长度的铝棒连接，并将所述铝棒放入电解液中；所述铝棒与所述钎杆平行放置，并控制所述铝棒与钎杆的间距(所述间距为150mm)，通电，进行电解(220v，100a/m2，3min)，得到预处理后的钎杆；
采用盐酸(质量浓度为37％)作为淋洗液，进行淋洗(1min),将电解后得到的钎杆进行淋洗；
将所述预处理后的钎杆浸没于所述电镀液(nicl2的浓度为240g/l，hcl的浓度为80g/l)中，并将所述钎杆连接至直流电源负极；将所述电源正极与所述镍棒连接并浸没于所述电镀液中，所述镍棒与所述预处理后的钎杆平行放置，并控制所述镍棒与所述预处理后的钎杆的间距(所述间距为150mm)，通电，进行电镀(220v，100a/m2，5min)后。取出并通入干燥的氩气进行烘干，得到修复后的钎杆。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。