一種利用摩擦熱在鋼鐵表面制備異種金屬覆層的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用摩擦熱在鋼鐵表面制備異種金屬覆層的工藝方法。在大氣條件下，在鋼鐵零件表面放置異種金屬薄板，利用摩擦頭在異種金屬表面高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生摩擦熱量，使異種金屬薄板呈半熔化狀態(tài)并附著在鋼鐵零件表面，從而與鋼鐵零件表面形成緊密的冶金結(jié)合。工藝中可采用各種低熔點(diǎn)合金，因此，能夠大大改善鋼鐵零件的表面性能。這種方法具有結(jié)合強(qiáng)度高、熱輸入小不會(huì)引起鋼鐵零部件的變形、不改變基體組織性能的特點(diǎn)，而且生產(chǎn)效率高、成本低、生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)污染。
【專利說(shuō)明】一種利用摩擦熱在鋼鐵表面制備異種金屬覆層的方法
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種表面處理方法，特別是涉及一種利用摩擦熱在鋼鐵表面制備異種金屬覆層的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鋼鐵產(chǎn)業(yè)是中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱性產(chǎn)業(yè)，整體產(chǎn)業(yè)鏈約占中國(guó)⑶P總值的8.8%。21世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，每年因鋼鐵腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)上千億元，全世界每90s就有近It鋼腐蝕生銹，不僅造成了對(duì)自然資源的極大浪費(fèi)，還會(huì)引起突發(fā)的災(zāi)難性事故，危及人身安全。
[0003]目前應(yīng)用較多的是熱噴涂法、電刷鍍法和弧焊法，這幾種方法存在一定的技術(shù)局限，如熱噴涂法污染大，電刷鍍法鍍液的回收利用難度大，且兩種方法結(jié)合強(qiáng)度都不高；弧焊法由于熱輸入量大易造成零件變形，或產(chǎn)生相變，改變鋼鐵零件的原有性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在鋼鐵表面制備異種金屬覆層的工藝方法。處理后鋼鐵類(lèi)零部件表面焊合一層異種金屬合金，該合金層與基體呈冶金結(jié)合狀態(tài)，因此鋼鐵類(lèi)材料表面的性能將得到大大提高。
[0005]本發(fā)明提供的方法包括下述順序的步驟:
[0006](I)表面預(yù)處理。在進(jìn)行表面摩擦處理之前，一般應(yīng)將待處理的鋼鐵材料零部件和異種金屬合金薄板表面進(jìn)行預(yù)處理，確保其表面潔凈。
[0007](2)安裝與固定。安裝特制的摩擦頭，根據(jù)異種金屬薄板的厚度和摩擦頭傾斜角度設(shè)計(jì)摩擦頭的直徑大小，將待處理的零部件固定在工作臺(tái)上，異種金屬合金薄板用卡具穩(wěn)固地固定在零件表面。
[0008](3)選擇工藝參數(shù)。根據(jù)材料特點(diǎn)及待處理件大小選擇合適的轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、摩擦頭傾斜角度等。
[0009](4)表面摩擦處理。表面處理過(guò)程中保持一定的下壓量，下壓量過(guò)小，鋁合金融化不完全；下壓量過(guò)大，熔化的異種金屬合金會(huì)被擠到摩擦頭四周，不能形成有效的結(jié)合。其原理參見(jiàn)附圖2。
[0010](5)冷卻。放置于空氣中，自然冷卻。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0012](I)工藝過(guò)程中不產(chǎn)生有毒氣體，不產(chǎn)生污染，有利于環(huán)保。
[0013](2)表面摩擦處理的速度可達(dá)600mm/s，單道寬度可達(dá)30mm甚至更寬，生產(chǎn)效率聞。
[0014](3)工藝中使用的異種金屬合金薄板價(jià)格便宜，獲取方便，生產(chǎn)成本低。
[0015](4)表面摩擦處理過(guò)程中熱輸入量小，處理過(guò)程中達(dá)不到鋼鐵材料相變溫度，因此不改變待處理件的組織性能，不會(huì)造成待處理件的變形。
[0016]本發(fā)明的利用摩擦熱在鋼鐵表面制備異種金屬覆層的工藝方法，適用于各類(lèi)表面平整的鋼鐵類(lèi)零部件。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明所述按照工藝要求制作的幾種摩擦頭示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明所述利用摩擦熱在鋼鐵表面制備異種金屬覆層工藝方法的原理圖。
[0019]1-摩擦頭；2_異種金屬薄板；3_覆層；4_基體

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]1、材料
[0022]基體材料:45鋼，尺寸大小為200 X 100X 1mm
[0023]覆層材料:鋁合金薄板，厚度0.8mm,并根據(jù)基體大小裁剪為150 X 10mm
[0024]2、操作步驟
[0025](I)表面預(yù)處理。表面摩擦處理前對(duì)45鋼基體表面清理至潔凈。
[0026](2)安裝摩擦頭，將基體固定在工作臺(tái)上，鋁板一端用卡具穩(wěn)固地固定在基體表面，另一端不固定。
[0027](3)選擇工藝參數(shù)。轉(zhuǎn)速1500r/min,焊接速度150mm/min,摩擦頭傾斜角度2°。
[0028](4)表面摩擦處理。保持一定的下壓量，確保鋁合金微融。
[0029](5)冷卻。在空氣中自然冷卻。
【權(quán)利要求】
1.一種利用摩擦熱在鋼鐵表面制備異種金屬覆層的方法。其特征在于:在大氣條件下，在鋼鐵零件表面放置異種金屬薄板，利用摩擦頭在異種金屬表面高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生摩擦熱量，使異種金屬薄板呈半熔化狀態(tài)并附著在鋼鐵零部件表面，從而與鋼鐵零部件表面形成緊密的冶金結(jié)合，達(dá)到改善鋼鐵類(lèi)零件表面性能的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用摩擦熱在鋼鐵表面制備異種金屬覆層的工藝方法，其特征在于:所述表面摩擦處理工藝參數(shù)為，轉(zhuǎn)速900~1500r/min，摩擦頭傾斜角度0°~5° ,進(jìn)給速度30~600mm/min,單道焊合寬度可根據(jù)要求適當(dāng)調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用摩擦熱在鋼鐵表面制備異種金屬覆層的工藝方法，其特征在于:所述鋼鐵類(lèi)材料主要是指各種碳鋼及合金鋼，其工作表面應(yīng)潔凈、平整、光滑；所述異種金屬薄板為厚度Imm以下的鋁、銅、鈦、鋅、鎂等各類(lèi)低熔點(diǎn)合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用摩擦熱在鋼鐵表面制備異種金屬覆層的工藝方法，其特征在于:所使用的摩擦頭為特制工具，材料為45鋼，其尺寸大小根據(jù)試驗(yàn)平臺(tái)和具體工藝確定，形狀有三種，參見(jiàn)附圖1。
【文檔編號(hào)】C23C24/10GK104164667SQ201410400729
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】趙軍軍, 秦航, 張平, 劉軍 申請(qǐng)人:趙軍軍, 秦航, 張平