一种铍铜合金线收线滚筒的制作方法

本发明涉及合金丝线收线滚轴技术领域，具体为一种高耐磨且不占铜的铍铜合金线收线滚筒。

背景技术：

在传统的铜合金拉单模或者多模丝拉丝作业中，收线的滚筒一般使用铸钢或者合金钢，这种单一材质的铸钢或者合金钢滚筒在使用过程中，对于高强度和高硬度的铍铜合金线拉拔过程中，很容易表面沾铜，进而影响拉丝线材的表面质量，要频繁打磨抛光处理，损耗非常大，不耐用，并且大幅度增加了操作工的劳动强度。

也有使用高耐磨材料制成滚筒或者在滚筒的外侧表面包裹有耐磨材料层的方式进行改进的，这种改进通常是铸造wc喷涂或堆焊成型方式成型特定的硬质合金粉、高cr的合金粉或者陶瓷材料，这些结构会在不同程度上增加成本，且传统的耐磨材料在作用于该类滚筒表面时，具有高强度和高硬度的铍铜合金线仍然会受损伤，仅仅是减缓了损耗和减少了沾铜量，因而仍然不适合作为铍铜合金线的收线滚筒；也有在滚筒表面通过wc+10co+4cr材料进行表面增强的，但是这种增强方式仅在于直接在滚筒或者滚轴标间进行直接的喷涂增强，且均采用15~35nm粒度范围的原料粉末进行喷涂工艺限制大，喷涂层显微硬度只能达到1000-1100hv左右，无法满足铍铜产品耐磨的要求，且该粗粒度的表面依然会粘铜，后续加工工作量依旧增加，同时，涂层表面在长时间使用后其涂层表面的孔隙率会明显升高并出现微裂纹，而微裂缝的持续扩张则会直接导致涂层的剥离和失效。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题在于提供一种铍铜合金线收线滚筒，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

铍铜合金线收线滚筒，包括芯轴和可替换的耐磨外套，所述耐磨外套包括套装在芯轴上的筒状基体以及成型在筒状基体层表面的复合材料层，所述筒状基体为铸钢或者硬质合金钢成型的套筒结构，其内侧开孔，并在开孔位置套装在所述芯轴上，所述筒状基体作粗糙化的腐蚀处理或者磨花处理，并在腐蚀面表面或者磨花面表面依次成型有一层铍铜合金层和一层热喷涂wc-10co4cr涂层。

作为进一步限定，所述铍铜合金层的通过粉末冶金方式成型，其成型厚度为200~300μm。

作为进一步限定，所述热喷涂wc-10co4cr涂层的喷涂厚度为15~20μm。

作为进一步限定，所述热喷涂wc-10co4cr涂层中成型的原料为粒度为0.6nm的超细晶粒wc+10co+4cr原料，通过预设喷嘴温度为2650~2800℃的等离子热喷涂枪在氩气保护的环境条件下在铍铜合金层表面喷涂成型。

作为进一步限定，所述热喷涂wc-10co4cr涂层中采用的wc原料为经过tac热处理的wc，其热处理方式为，在wc原料中加入占wc质量3‰~5‰的tac，然后将混合物在1300~1500℃的温度条件下进行真空热处理，利用这种热处理方式处理后的wc原料，能通过稀有金属碳化物tac抑制wc晶粒在后续热处理过程中的长大效应，进而保持成型的热喷涂wc-10co4cr涂层成型后的超细晶粒，进而保证涂层的摩擦系数，提高涂层的硬度、强度和抗氧化性。

作为进一步限定，所述芯轴包括芯轴轴体，所述芯轴轴体上成型有环形槽，并在所述环形槽中成型有可拆卸的陶瓷轴承，所述陶瓷轴承外径与所述耐磨外套内径一致，并顶靠在耐磨外套内。

作为进一步限定，所述芯轴包括芯轴轴体，所述芯轴轴体与所述耐磨外套间隙配合，并在两端封闭，并在芯轴轴体与耐磨外套之间填充有润滑油或者润滑脂。

本发明充分利用铍铜合金抗拉强度高，硬度高的特有物理性能，配合材料的高延展性在滚筒表面进行成型，并配合应用了硬质合金等离子热喷涂表面处理技术进行处理，处理时采用合理的参数设置，利用热喷涂设备将喷涂粉喷附着在工件的表面，利用预设喷嘴温度的等离子热喷涂枪进行表面喷涂，提高了热喷涂粉使用效率，在喷涂瞬间，温度高达2650~2800℃，经过几毫秒，或更短时间，就会降温到200℃以内并成型，并且利用这种成型方式尽可能保证在铍铜合金表面成型高性能热喷涂wc-10co4cr涂层的同时保证铍铜合金的材料性能。配合选定的粒度0.6nm的超细晶粒的wc+10co+4cr材料定制硬质合金喷涂粉，经过表面进行硬质合金热喷涂处理技术后能有效提高滚筒的耐磨性、光洁度和使用寿命。

附图说明

图1为本发明的较佳实施例的结构示意图。

其中：1、热喷涂wc-10co4cr涂层；2、铍铜合金层；3、筒状基体；4、芯轴轴体；5、陶瓷轴承。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1的铍铜合金线收线滚筒的较佳实施例，该实施例为考虑成本和装配工艺条件下的优选技术方案，其包括芯轴和可替换的耐磨外套，其中，芯轴包括芯轴轴体4，该芯轴轴体4的表面上成型有环形槽，并在环形槽中成型有可拆卸的陶瓷轴承5，陶瓷轴承5外径与耐磨外套的筒状基体3内径一致，并在装配完成后顶靠在筒状基体3内；铍铜合金线收线滚筒在进行收线时，芯轴轴体4能与耐磨外套的筒状基体3保持相对转动以提高收线的连续性、防止自锁并减少磨损，而陶瓷轴承5的选择和使用，能有效提高耐温变和耐候性，同时方便拆卸和更换。

而在另一实施例中，为获得更优的铍铜合金线收线效果，其芯轴轴体4为柱形轴体与耐磨外套的筒状基体3间隙配合，并在两端通过封闭盖进行封闭，芯轴轴体4与筒状基体3之间的间隙空间内填充有润滑油或者润滑脂，这种结构也能实现芯轴轴体4能与耐磨外套的筒状基体3的相对转动，同时，连续性和稳定性更好，摩擦更小，转动过程也更为顺畅，但对密封性要求较高，因而制作成本也更高。

在上述两个实施例中，耐磨外套的结构一致，均为可替换结构，且均包括筒状基体3以及成型在筒状基体3表面的铍铜合金层2以及热喷涂wc-10co4cr涂层1，其中，筒状基体3表面作粗糙化的腐蚀处理，并在其表面成型有铍铜合金层2，铍铜合金层2的成型厚度为300μm，通过粉末冶金方式成型在筒状基体3表面；而热喷涂wc-10co4cr涂层1采用粒度为0.6nm的超细晶粒wc+10co+4cr作为原料，通过等离子热喷涂枪直接喷涂于铍铜合金层2表面，其喷涂厚度为18μm。

在上述工艺条件下制备的热喷涂wc-10co4cr涂层1，其表面硬度为1350hv，能有效满足铍铜丝的收线要求，且相对于市面上直接在滚筒表面喷涂15~35nm粒度范围的热喷涂wc-10co4cr涂层的滚筒，其单位时间内的粘铜量为直接在滚筒表面喷涂15~35nm粒度范围的热喷涂wc-10co4cr涂层的滚筒的1/3~1/4。

另外，为获得最优的涂层性能，在实施例中，热喷涂wc-10co4cr涂层1采用的热喷涂实施方案为：将粒度为0.6nm的超细晶粒wc+10co+4cr原料，通过预设喷嘴温度为2700℃的等离子热喷涂枪在氩气保护的环境条件下在铍铜合金层2表面喷涂成型，其原因在于：

将wc-10co4cr涂层直接在空气中进行高温热处理，容易在表面发生氧化，涂层中wc、co、cr相的含量逐渐降低，转化为cowo4、cr2o5、c6wo6等氧化物相，这一系列变化会导致涂层孔隙率提高，且随着使用时间的延长，在涂层表面出现微裂纹，进而影响到热喷涂wc-10co4cr涂层1的稳定性和使用寿命，而通过ar保护后，涂层在热处理过程中只受到高温的作用，涂层未发生明显氧化，涂层中的wc相更加均匀地分布在co、cr相中，涂层表面获得更加均匀的显微硬度分布，显微硬度值显著提高，其喷涂层显微硬度可达到1500hv，并且涂层的耐干磨损性能及耐泥沙冲蚀性能大幅提高并能与保持铍铜合金层2良好的结合强度。

而采用等离子热喷涂枪能有效提高热喷涂粉使用效率（沉积效率），达到较高的65~70%，因为沉积效率和涂层硬度是呈一定负线性关系的，而采用其它类型的热喷涂枪并不会超过60%的沉积效率。

同时，根据铍铜合金具有高抗拉强度（>1200mpa）、高硬度（400hv）、高延展性等特点，应用等离子热喷涂表面处理技术将热喷涂wc-10co4cr涂层1喷涂于铍铜合金层2表面，利用等离子热喷涂枪通过预设温度的方式，可使粒度为0.6nm的超细晶粒wc+10co+4cr原料在喷涂瞬间温度高达2700℃，经过几毫秒或更短时间，就会降温到200℃以内，所以热喷涂粉并不会改变铍铜合金层2的性能，因而能有效利用铍铜合金层2的抗拉压强度、硬度和延展性，来提高热喷涂wc-10co4cr涂层1的耐磨性、光洁度和使用寿命。

另外，在热喷涂wc-10co4cr涂层1成型前，在作为热喷涂wc-10co4cr涂层1的wc原料中加入占wc质量4‰的tac，然后将混合物在1350℃的温度条件下进行真空热处理，处理30~40min后随炉自然冷却后得到的内部组织均匀的wc原料，能有效抑制wc晶粒在烧结过程中长大效应，此时，再将wc原料与其他co+cr原料混合进行等离子热喷涂处理又能降低材料在冲压时的摩擦系数，提高材料高温硬度、高温强度和材料的抗氧化性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。