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產生摩擦熱量，使異種金屬薄板呈半熔化狀態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合。工藝中可采用各種低熔點合金，因此，能夠大大改善鋼鐵零件的表面性能。這種方法具有結合強度高、熱輸入小不會引起鋼鐵零部件的變形、不改變基體組織性能的特點，而且生產效率高、成本低、生產過程中無污染。
【專利說明】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【技術領域】
[0001]本發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】
[0002]鋼鐵產業是中國國民經濟發展的重要支柱性產業，整體產業鏈約占中國⑶P總值的8.8%。21世紀以來，隨著我國鋼鐵產業快速發展，每年因鋼鐵腐蝕造成的經濟損失達上千億元，全世界每90s就有近It鋼腐蝕生銹，不僅造成了對自然資源的極大浪費，還會引起突發的災難性事故，危及人身安全。
[0003]目前應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，且兩種方法結合強度都不高；弧焊法由于熱輸入量大易造成零件變形，或產生相變，改變鋼鐵零件的原有性能。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問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合狀態，因此鋼鐵類材料表面的性能將得到大大提高。
[0005]本發明提供的方法包括下述順序的步驟:
[0006](I)表面預處理。在進行表面摩擦處理之前，一般應將待處理的鋼鐵材料零部件和異種金屬合金薄板表面進行預處理，確保其表面潔凈。
[0007](2)安裝與固定。安裝特制的摩擦頭，根據異種金屬薄板的厚度和摩擦頭傾斜角度設計摩擦頭的直徑大小，將待處理的零部件固定在工作臺上，異種金屬合金薄板用卡具穩固地固定在零件表面。
[0008](3)選擇工藝參數。根據材料特點及待處理件大小選擇合適的轉速、進給速度、摩擦頭傾斜角度等。
[0009](4)表面摩擦處理。表面處理過程中保持一定的下壓量，下壓量過小，鋁合金融化不完全；下壓量過大，熔化的異種金屬合金會被擠到摩擦頭四周，不能形成有效的結合。其原理參見附圖2。
[0010](5)冷卻。放置于空氣中，自然冷卻。
[0011]本發明的優點:
[0012](I)工藝過程中不產生有毒氣體，不產生污染，有利于環保。
[0013](2)表面摩擦處理的速度可達600mm/s，單道寬度可達30mm甚至更寬，生產效率聞。
[0014](3)工藝中使用的異種金屬合金薄板價格便宜，獲取方便，生產成本低。
[0015](4)表面摩擦處理過程中熱輸入量小，處理過程中達不到鋼鐵材料相變溫度，因此不改變待處理件的組織性能，不會造成待處理件的變形。
[0016]本發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，適用于各類表面平整的鋼鐵類零部件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發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
【具體實施方式】
[0020]下面通過實施例對本發明作進一步詳細說明。
[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,并根據基體大小裁剪為150 X 10mm
[0024]2、操作步驟
[0025](I)表面預處理。表面摩擦處理前對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上，鋁板一端用卡具穩固地固定在基體表面，另一端不固定。
[0027](3)選擇工藝參數。轉速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產生摩擦熱量，使異種金屬薄板呈半熔化狀態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合，達到改善鋼鐵類零件表面性能的目的。
2.根據權利要求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為，轉速900~1500r/min，摩擦頭傾斜角度0°~5° ,進給速度30~600mm/min,單道焊合寬度可根據要求適當調整。
3.根據權利要求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:所述鋼鐵類材料主要是指各種碳鋼及合金鋼，其工作表面應潔凈、平整、光滑；所述異種金屬薄板為厚度Imm以下的鋁、銅、鈦、鋅、鎂等各類低熔點合金。
4.根據權利要求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，其尺寸大小根據試驗平臺和具體工藝確定，形狀有三種，參見附圖1。
【文檔編號】C23C24/10GK104164667SQ201410400729
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年9月15日 優先權日:2014年9月15日
【發明者】趙軍軍, 秦航, 張平, 劉軍 申請人:趙軍軍, 秦航, 張平