專利名稱：一種高結(jié)合強(qiáng)度沉沒輥軸套的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高結(jié)合強(qiáng)度沉沒輥軸套的制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
熱鍍鋅技術(shù)是防止鋼鐵材料在自然環(huán)境中腐蝕的最經(jīng)濟(jì)有效的方法，經(jīng)熱鍍鋅 處理的鋼鐵構(gòu)件在大氣、海水、土壤等腐蝕環(huán)境中都有著優(yōu)良的耐蝕性而廣泛用于建筑、家 電、車船等行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)中占有很大的比重。我國各大鋼廠擁有上千條熱鍍鋅機(jī)組， 以滿足國內(nèi)對熱鍍鋅汽車、家電和建筑板的需求。在這些熱鍍鋅機(jī)組中沉沒輥軸套是關(guān)鍵 技術(shù)之一，在約500°C的熔融金屬鋅液中，沉沒輥軸套起著滑動軸承的作用，由于在受到鋅 液的強(qiáng)烈腐蝕的同時還經(jīng)受著磨粒磨損，致使沉沒輥軸套很快失效。熱鍍鋅工藝溫度為約 500°C時，液態(tài)鋅幾乎對所有的金屬都有強(qiáng)烈的腐蝕性。陶瓷材料由于硬度高、耐磨性好、高溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、基本不與酸、堿及熔融金 屬反應(yīng)，具有很強(qiáng)的耐腐蝕等特點(diǎn)，它基本滿足沉沒輥軸套耐磨涂層材料的所有要求，因 此，是一種較好的解決沉沒輥軸套耐鋅液腐蝕問題的途徑。但是，陶瓷材料的韌性差、脆性 大，延展性差、難切削加工等缺點(diǎn)，使得陶瓷材料的進(jìn)一步應(yīng)用受到限制。如能實(shí)現(xiàn)陶瓷材 料與金屬的連接，可以發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)各自的不足。同時，熱鍍鋅生產(chǎn)線也要求沉沒 輥軸套具有可焊性，因此，實(shí)現(xiàn)陶瓷材料與沉沒輥軸套基體材料，即316L不銹鋼的連接是 一項關(guān)鍵技術(shù)。據(jù)文獻(xiàn)報道，釬焊技術(shù)是陶瓷與金屬連接方法中一種常用的工藝。釬焊方法主要 有直接釬焊法和間接釬焊法，直接釬焊法是指在金屬與陶瓷對接面或?qū)狱c(diǎn)處加入釬焊膏 和釬焊劑，進(jìn)行釬焊而成。釬焊劑一般為Ag-Cu-Ti，該釬焊劑為活性釬料，易于液態(tài)鋅反 應(yīng)，而釬焊膏為一般為有機(jī)聚合物，在釬焊過程中，它會隨著釬焊溫度的升高而揮發(fā)，從而 留下許多孔隙，造成陶瓷表面層與基體316L之間的氣密性很差。間接釬焊法又稱為預(yù)金屬 化方法，它是自30年代發(fā)展起來的已成熟用于電子工業(yè)中的氧化鋁陶瓷與金屬的封接。間 接釬焊法是在陶瓷表面先進(jìn)行金屬化處理，陶瓷材料表面金屬化以后有利于實(shí)現(xiàn)陶瓷與金 屬的釬焊。陶瓷材料主要含有離子鍵和共價鍵，表現(xiàn)出非常穩(wěn)定的電子配位，因而較難與金 屬鍵潤濕，在釬焊時，經(jīng)常對陶瓷表面進(jìn)行預(yù)金屬化處理，而使陶瓷材料的表面性質(zhì)發(fā)生變 化，而后與316L不銹鋼軸套進(jìn)行釬焊。本發(fā)明的目的在于提供一種強(qiáng)度高且耐熔融鋅腐蝕的沉沒輥軸套及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種沉沒輥軸套由不銹鋼基體和陶瓷兩部分組成。本發(fā)明還提供一種 沉沒輥軸套的制造方法的主要工序有1、陶瓷表面金屬化；2、陶瓷與加工不銹鋼基體的釬 焊連接兩部分。本發(fā)明提供的沉沒輥軸套及其制造方法，其優(yōu)點(diǎn)在于材料利用率高；耐熔 鋅腐蝕層厚，可以達(dá)到2mm以上；軸套強(qiáng)度高；而且本制造方法適應(yīng)性強(qiáng)、操作簡便、規(guī)范性 強(qiáng)、生產(chǎn)成本較低，具有巨大的實(shí)用價值。
—種高結(jié)合強(qiáng)度沉沒輥軸套的制備方法，其特征在于該方法的步驟包括以下幾 點(diǎn)一、機(jī)械精加工不銹鋼基體，加工后的不銹鋼外徑為10(Tl20mm，內(nèi)徑為8(T90mm，其 外表面采用吹砂處理，處理后的粗糙度為Ra2. (Γ5. 0 ；二、機(jī)械精加工陶瓷環(huán)，加工后的 陶瓷環(huán)外徑為1 133mm，內(nèi)徑為12(Tl30mm，其內(nèi)表面采用吹砂處理，處理后的粗糙度為 Ra2. (Γ5. 0 ；三、陶瓷表面金屬化層為5(Γ400微米，含有金屬和粘結(jié)劑以及助劑，原料可以 是金屬單質(zhì)粉末，也可以是這幾種材料的組合，其中，金屬為Co、Si、Cu、Cr、B、和W中的幾 種，粘結(jié)劑為NaCl和SnCl4按質(zhì)量2 3混合，助劑為聚乙二醇和松香按質(zhì)量1 :1混合。并 且Co的質(zhì)量含量在4(Γ60%之間，其他金屬元素的質(zhì)量含量均不超過10%。四、釬焊連接 兩部分，主要工藝條件為真空度0. 00廣0.0001 ，溫度80(Tl3(KrC ；五、機(jī)械加工至設(shè)計 尺寸。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式
一
本實(shí)施方案中，一種高結(jié)合強(qiáng)度沉沒輥軸套的制備方法，其特征在于該方法的步驟 包括以下幾點(diǎn)一、加工不銹鋼316L基體，加工后的不銹鋼外徑為1120mm，內(nèi)徑為90mm， 其外表面采用吹砂處理，處理后的粗糙度為Ra2. (Γ5.0 ；二、機(jī)械精加工氧化鋁陶瓷環(huán)， 加工后的陶瓷環(huán)外徑為126，內(nèi)徑為120mm，其內(nèi)表面采用吹砂處理，處理后的粗糙度為 Ra2.(T5.0 ；三、陶瓷表面金屬化層100微米，主要金屬為Co、Si、Cr、B、W粉末、粘結(jié)劑和助 劑混合，其中Co的質(zhì)量含量為46%，Si的質(zhì)量含量為6%，Cr的質(zhì)量含量為6%，B的質(zhì)量含 量為6%，W的質(zhì)量含量為6%，余量為粘結(jié)劑和助劑混合按質(zhì)量1 :1混合均勻，并且，粘結(jié)劑 為NaCl和SnCl4按質(zhì)量2 3混合，助劑為聚乙二醇和松香按質(zhì)量1 :1混合。四、釬焊連 接兩部分，主要工藝條件為真空度0. OOOlPa，溫度1300°C ；五、機(jī)械加工至設(shè)計尺寸。
具體實(shí)施方式
二
本實(shí)施方案中，一種高結(jié)合強(qiáng)度沉沒輥軸套的制備方法，其特征在于該方法的步驟包 括以下幾點(diǎn)一、加工不銹鋼316L基體，加工后的不銹鋼外徑為110mm，內(nèi)徑為90mm，其 外表面采用吹砂處理，處理后的粗糙度為Ra2. (Γ5. 0 ；二、機(jī)械精加工氧化鋯陶瓷環(huán)，加 工后的陶瓷環(huán)外徑為116mm，內(nèi)徑為110mm，其內(nèi)表面采用吹砂處理，處理后的粗糙度為 Ra2. 0 5· 0 ；三、陶瓷表面金屬化層200微米，主要金屬為Co、Si、Cu、Cr、B、W粉末、粘結(jié)劑 和助劑混合，其中Co的質(zhì)量含量為56%，其中Cu的質(zhì)量含量為4%，Si的質(zhì)量含量為6%，Cr 的質(zhì)量含量為6%，B的質(zhì)量含量為6%，W的質(zhì)量含量為6%，余量為粘結(jié)劑和助劑混合按質(zhì) 量1 :1混合均勻，并且，粘結(jié)劑為NaCl和SnCl4按質(zhì)量2 :3混合，助劑為聚乙二醇和松香按 質(zhì)量1 :1混合。四、釬焊連接兩部分，主要工藝條件為真空度0. OOlM Pa，溫度1200°C ； 五、機(jī)械加工至設(shè)計尺寸。
具體實(shí)施方式
三
本實(shí)施方案中，一種高結(jié)合強(qiáng)度沉沒輥軸套的制備方法，其特征在于該方法的步驟包 括以下幾點(diǎn)一、加工不銹鋼316L基體，加工后的不銹鋼外徑為100mm，內(nèi)徑為90mm，其 外表面采用吹砂處理，處理后的粗糙度為Ra2. (Γ5. 0 ；二、機(jī)械精加工氧化鋯陶瓷環(huán)，加 工后的陶瓷環(huán)外徑為106mm，內(nèi)徑為100mm，其內(nèi)表面采用吹砂處理，處理后的粗糙度為Ra2.(T5.0 ；三、陶瓷表面金屬化層300微米，主要金屬為Co、Si、Cu、Cr、W粉末、粘結(jié)劑和 助劑混合，其中Co的質(zhì)量含量為52%，Cu的質(zhì)量含量為4%，Si的質(zhì)量含量為6%，Cr的質(zhì)量 含量為6%，W的質(zhì)量含量為6%，余量為粘結(jié)劑和助劑混合按質(zhì)量1 :1混合均勻，并且，粘結(jié) 劑為NaCl和SnCl4按質(zhì)量2 3混合，助劑為聚乙二醇和松香按質(zhì)量1 :1混合。四、釬焊 連接兩部分，主要工藝條件為真空度0. OOlPa，溫度1100°C ；五、機(jī)械加工至設(shè)計尺寸。
具體實(shí)施方式
四
本實(shí)施方案中，一種高結(jié)合強(qiáng)度沉沒輥軸套的制備方法，其特征在于該方法的步驟包 括以下幾點(diǎn)一、加工不銹鋼316L基體，加工后的不銹鋼外徑為100mm，內(nèi)徑為80mm，其 外表面采用吹砂處理，處理后的粗糙度為Ra2. (Γ5. 0 ；二、機(jī)械精加工氧化鋯陶瓷環(huán)，加 工后的陶瓷環(huán)外徑為106mm，內(nèi)徑為100mm，其內(nèi)表面采用吹砂處理，處理后的粗糙度為 Ra2. 0 5· 0 ；三、陶瓷表面金屬化層400微米，主要金屬為Co、Si、Cu、Cr、B、W粉末、粘結(jié)劑 和助劑混合，其中Co的質(zhì)量含量為50%，Cu的質(zhì)量含量為4%，Si的質(zhì)量含量為6%，Cr的質(zhì) 量含量為6%，B的質(zhì)量含量為6%，W的質(zhì)量含量為6%，余量為粘結(jié)劑和助劑混合按質(zhì)量1 1混合均勻，并且，粘結(jié)劑為NaCl和SnCl4按質(zhì)量2 3混合，助劑為聚乙二醇和松香按質(zhì)量 1 1混合。四、釬焊連接兩部分，主要工藝條件為真空度0. OOOlPa，溫度1000°C ；五、機(jī) 械加工至設(shè)計尺寸。
具體實(shí)施方式
五
本實(shí)施方案中，一種高結(jié)合強(qiáng)度沉沒輥軸套的制備方法，其特征在于該方法的步驟包 括以下幾點(diǎn)一、加工不銹鋼316L基體，加工后的不銹鋼外徑為100mm，內(nèi)徑為85mm，其 外表面采用吹砂處理，處理后的粗糙度為Ra2. (Γ5. 0 ；二、機(jī)械精加工氧化鋁陶瓷環(huán)，加 工后的陶瓷環(huán)外徑為106mm，內(nèi)徑為100mm，其內(nèi)表面采用吹砂處理，處理后的粗糙度為 Ra2.(T5.0 ；三、陶瓷表面金屬化層5(Γ400微米，主要金屬為Co、Si、Cu、Cr、B、W粉末、粘結(jié) 劑和助劑混合，其中Co的質(zhì)量含量在56%，Cu的質(zhì)量含量為4%，Si的質(zhì)量含量為6%，Cr的 質(zhì)量含量為6%，B的質(zhì)量含量為6%，W的質(zhì)量含量為6%，余量為粘結(jié)劑和助劑混合按質(zhì)量 1 1混合均勻，并且，粘結(jié)劑為NaCl和SnCl4按質(zhì)量2 3混合，助劑為聚乙二醇和松香按質(zhì) 量1 :1混合。四、釬焊連接兩部分，主要工藝條件為真空度0. 0001 ，溫度900°C ；五、機(jī) 械加工至設(shè)計尺寸。
權(quán)利要求
1.一種高結(jié)合強(qiáng)度沉沒輥軸套的制備方法，其特征在于該方法的步驟包括以下幾點(diǎn) 一、加工不銹鋼基體；二、機(jī)械精加工陶瓷環(huán) ’三、陶瓷表面金屬化，陶瓷表面金屬化層為 5(Γ400微米，含有金屬和粘結(jié)劑以及助劑，原料可以是金屬單質(zhì)粉末，也可以是這幾種材料 的組合，其中，金屬為Co、Si、Cu、Cr、B、和W中的幾種，粘結(jié)劑為NaCl和SnCl4按質(zhì)量2 3 混合，助劑為聚乙二醇和松香按質(zhì)量1 :1混合，并且Co的質(zhì)量含量在4(Γ60%之間，其他金 屬元素的質(zhì)量含量均不超過10% ；四、釬焊連接兩部分；五、機(jī)械加工至設(shè)計尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高結(jié)合強(qiáng)度沉沒輥軸套的制備方法，其特征在于步驟一 中機(jī)械精加工不銹鋼基體，加工后的不銹鋼外徑為10(Tl20mm，內(nèi)徑為8(T90mm，其外表面 采用吹砂處理，處理后的粗糙度為Ra2. (Γ5. 0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高結(jié)合強(qiáng)度沉沒輥軸套的制備方法，其特征在于步驟二 中加工后的陶瓷環(huán)外徑為U6 133mm，內(nèi)徑為12(Tl30mm，其內(nèi)表面采用吹砂處理，處理后 的粗糙度為Ra2. (Γ5. 0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高結(jié)合強(qiáng)度沉沒輥軸套的制備方法，其特征在于步驟一 中的不銹鋼基體為316L不銹鋼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高結(jié)合強(qiáng)度沉沒輥軸套的制備方法，其特征在于步驟二 中的陶瓷為氧化鋁或氧化鋯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高結(jié)合強(qiáng)度沉沒輥軸套的制備方法，其特征在于步驟四 中的釬焊連接又稱為真空熔接，工藝條件為真空度0. 00Γ0. OOOlPa，溫度80(Tl30(rC。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的一種高結(jié)合強(qiáng)度沉沒輥軸套的制備方法，其特征在 于陶瓷表面金屬化層為100微米，由Co、Si、Cr、B、W粉末、粘結(jié)劑和助劑混合而成，其中Co 的質(zhì)量含量為46%，Si的質(zhì)量含量為6%，Cr的質(zhì)量含量為6%，B的質(zhì)量含量為6%，W的質(zhì) 量含量為6%，余量為粘結(jié)劑和助劑按質(zhì)量1 :1混合均勻，并且，粘結(jié)劑為NaCl和SnCl4按質(zhì) 量2 3混合，助劑為聚乙二醇和松香按質(zhì)量1 :1混合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的一種高結(jié)合強(qiáng)度沉沒輥軸套的制備方法，其特征在 于陶瓷表面金屬化層為200微米，由Co、Si、Cu、Cr、B、W粉末、粘結(jié)劑和助劑混合而成，其 中Co的質(zhì)量含量為56%，Cu的質(zhì)量含量為4%，Si的質(zhì)量含量為6%，Cr的質(zhì)量含量為6%， B的質(zhì)量含量為6%，W的質(zhì)量含量為6%，余量為粘結(jié)劑和助劑按質(zhì)量1 :1混合均勻，并且， 粘結(jié)劑為NaCl和SnCl4按質(zhì)量2 3混合，助劑為聚乙二醇和松香按質(zhì)量1 :1混合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的一種高結(jié)合強(qiáng)度沉沒輥軸套的制備方法，其特征在 于陶瓷表面金屬化層為300微米，由Co、Si、Cu、Cr、W粉末、粘結(jié)劑和助劑混合而成，其中 Co的質(zhì)量含量為52%，Cu的質(zhì)量含量為4%，Si的質(zhì)量含量為6%，Cr的質(zhì)量含量為6%，W 的質(zhì)量含量為6%，余量為粘結(jié)劑和助劑按質(zhì)量1 :1混合均勻，并且，粘結(jié)劑為NaCl和SnCl4 按質(zhì)量2 3混合，助劑為聚乙二醇和松香按質(zhì)量1 :1混合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的一種高結(jié)合強(qiáng)度沉沒輥軸套的制備方法，其特征 在于陶瓷表面金屬化層為400微米，由Co、Si、Cu、Cr、B、W粉末、粘結(jié)劑和助劑混合而成， 其中Co的質(zhì)量含量為50%，Cu的質(zhì)量含量為4%，Si的質(zhì)量含量為6%，Cr的質(zhì)量含量為6% ，B的質(zhì)量含量為6%，W的質(zhì)量含量為6%，余量為粘結(jié)劑和助劑按質(zhì)量1 :1混合均勻，并且， 粘結(jié)劑為NaCl和SnCl4按質(zhì)量2 3混合，助劑為聚乙二醇和松香按質(zhì)量1 :1混合。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的一種高結(jié)合強(qiáng)度沉沒輥軸套的制備方法，其特征在于陶瓷表面金屬化層為5(Γ400微米，由Co、Si、Cu、Cr、B、W粉末、粘結(jié)劑和助劑混合而 成，其中Co的質(zhì)量含量在56%，Cu的質(zhì)量含量為4%，Si的質(zhì)量含量為6%，Cr的質(zhì)量含量為 6%，B的質(zhì)量含量為6%，W的質(zhì)量含量為6%，余量為粘結(jié)劑和助劑按質(zhì)量1 :1混合均勻， 并且，粘結(jié)劑為NaCl和SnCl4按質(zhì)量2 3混合，助劑為聚乙二醇和松香按質(zhì)量1 :1混合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高結(jié)合強(qiáng)度沉沒輥軸套的制備方法。通過陶瓷表面金屬化及釬焊技術(shù)，對不銹鋼和陶瓷基體進(jìn)行連接。主要工序有1、陶瓷表面金屬化；2、采用Co基釬料釬焊連接陶瓷和不銹鋼基體。Co基釬料中含有Co、Si、Cu、Cr、B、W、C和粘結(jié)劑，原料可以是單質(zhì)粉末或合金或化合物，也可以是這幾種材料的組合；粘結(jié)劑可以是無機(jī)物質(zhì)，還有部分添加劑和助劑混合。本發(fā)明提供的高結(jié)合強(qiáng)度軸套的制備方法，其優(yōu)點(diǎn)在于陶瓷與金屬的結(jié)合強(qiáng)度高、耐熔鋅腐蝕層厚，可以達(dá)到2mm以上，大大地延長了耐高溫鋅液腐蝕壽命；而且本制造方法適應(yīng)性強(qiáng)、操作簡便、規(guī)范性強(qiáng)、生產(chǎn)成本較低，具有巨大的實(shí)用價值。
文檔編號B23K1/00GK102128208SQ20111007776
公開日2011年7月20日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者萬偉偉, 于月光, 任先京, 國俊豐, 張樂, 張鑫, 沈婕, 趙曉東, 高峰 申請人:北京礦冶研究總院