CN110842396A - 一种抗磨损焊丝涂层及焊丝的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗磨损焊丝涂层及焊丝的制备方法，氧化铝粉、氧化镍、碳酸钙、聚四氟乙烯、正己烷、氯酸钾、镁粉、石墨粉、氮化硼、丙烯酸树脂为主要原料本发明制备工艺稳定性好、可靠性高且涂层适用范围广，有利于无镀铜焊丝的大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗磨损焊丝涂层及焊丝的制备方法,属于焊丝材料涂层制备和防护领域。
背景技术
无镀铜焊丝代替镀铜焊丝是目前的发展趋势，随着无镀铜焊丝近年来在市场上应用程度的日益提高，迎来更大的发展空间。但镀铜焊丝在生产和使用中会产生一系列环保问题。生产中采用电镀或化镀等工艺，强酸、强碱、硫酸铜等化学品的使用会使生产环境中存在大量酸雾、碱雾等废气，而产生的废水中则含有大量的重金属；导电嘴磨损是制约无镀铜特殊涂层焊丝应用最棘手的问题，自动化焊接条件下，导电嘴磨损不仅影响无镀铜焊丝的成本优势，还严重降低焊接机器人的工作效率。因此需要研制一种无镀铜焊丝以替代镀铜焊丝，降低导电嘴磨损，提高工业生产的效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗磨损焊丝涂层及焊丝的制备方法，该方法在优化条件下制备出的材料具有优异的抗磨损性能。
一种抗磨损焊丝涂层及焊丝的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤1、依次称取10份氧化铝粉，30份氧化镍，6份碳酸钙，4份聚四氟乙烯，加入盛有20份正己烷的烧杯中，用磁力搅拌混合10min；
步骤2、随后将烧杯中物料转入卧式胶体磨中，循环研磨2h出料，将所得物料转入75℃真空干燥箱中，干燥处理3h，过筛，收集120目混合粉末；
步骤3、将上述所得混合粉末投入混料机中，再加入3份氯酸钾，5份镁粉，启动混料机搅拌器，以350r/min转速搅拌混合20min，出料；
步骤4、将上述物料加入模具中，控制填装高度为模具的50%,随后在物料表面***一根镁条，以3ml/min速率向预制模具中通入压缩空气，点燃镁条；
步骤5、待上述反应结束，使其自然冷却至80℃，趁热脱模，将所得发泡材料浸入冰水中，浸泡2h，取出，用去离子水冲洗至洗涤液中无碎渣；
步骤6、将上述发泡材料转入105℃烘箱中，干燥至恒重转入马弗炉，以1ml/min速率向马弗炉内通入氢气，并以50℃/min速率逐步升温至600℃，保温反应1h，停止加热，在氢气保护状态下，随炉冷却至室温，出料研磨，即得镍铝基纳米粉料。
步骤7、将12份镍铝基纳米粉料加到52份丙烯酸树脂、3份氮化硼和5份石墨粉、1份硅烷偶联剂KH-560、3份消泡剂二甲基硅油,使用机械搅拌30min,使各种物质混合均匀,得到混合胶体；
步骤8、将3份聚酰胺650、6份无水乙醇混合均匀加入到上述混合胶体中，使用行星式球磨机球磨1h，得到球磨浆料涂层；
步骤9、将球磨后的浆料涂层倒入喷壶中，喷壶接上空气压缩机，通过喷射压缩空气将球磨浆料涂层喷射至120℃打磨后的无镀铜焊丝表面，无水乙醇在高温下迅速挥发；
步骤10、将上述所得涂层式焊丝在400℃、40MPa的压力下真空加热烧结2h，得到具有抗磨损涂层的无镀铜焊丝，随后进行相应的性能测试。
有益效果：本发明提供了一种抗磨损焊丝涂层及焊丝的制备方法，选用镍铝基纳米耐磨粉料通过喷涂后高压烧结得到无镀铜焊丝，喷涂和化学复合的工艺将润滑相填充在耐磨硬料的孔隙中，磨损过程中，在载荷的作用下润滑相不断析出，保证了运动副之间的应有间隙，防止偏心咬死等不良现象的发生，同对由于镍铝基纳米粉料和润滑剂的偶联作用，使润滑相的减摩效果非常明显。原料经过磷酸预处理活化，具有更强的结合力和密实的结构，有利于形成抗氧化膜阻碍焊丝的深度腐蚀。在焊丝基体表面制备的由金属多孔骨架粉料和高分子偶联烧结成的减摩耐磨材料能够充分发挥硬质粉料和润滑辅料的协同作用，使得涂层与焊丝基体高强度结合，生成致密的防锈涂层的同时具备抗焊接磨损的特点，而软质的石墨和氮化硼只有在抗磨磨粉料的支撑下才能发挥较好的润滑效果，搭配出适宜的减摩耐磨涂层，本发明制备工艺稳定性好、可靠性高且涂层适用范围广，有利于无镀铜焊丝的大规模工业化生产。
具体实施方式
实施例1
1、一种抗磨损焊丝涂层及焊丝的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤1、依次称取10份氧化铝粉，30份氧化镍，6份碳酸钙，4份聚四氟乙烯，加入盛有20份正己烷的烧杯中，用磁力搅拌混合10min；
步骤2、随后将烧杯中物料转入卧式胶体磨中，循环研磨2h出料，将所得物料转入75℃真空干燥箱中，干燥处理3h，过筛，收集120目混合粉末；
步骤3、将上述所得混合粉末投入混料机中，再加入3份氯酸钾，5份镁粉，启动混料机搅拌器，以350r/min转速搅拌混合20min，出料；
步骤4、将上述物料加入模具中，控制填装高度为模具的50%,随后在物料表面***一根镁条，以3ml/min速率向预制模具中通入压缩空气，点燃镁条；
步骤5、待上述反应结束，使其自然冷却至80℃，趁热脱模，将所得发泡材料浸入冰水中，浸泡2h，取出，用去离子水冲洗至洗涤液中无碎渣；
步骤6、将上述发泡材料转入105℃烘箱中，干燥至恒重转入马弗炉，以1ml/min速率向马弗炉内通入氢气，并以50℃/min速率逐步升温至600℃，保温反应1h，停止加热，在氢气保护状态下，随炉冷却至室温，出料研磨，即得镍铝基纳米粉料。
步骤7、将12份镍铝基纳米粉料加到52份丙烯酸树脂、3份氮化硼和5份石墨粉、1份硅烷偶联剂KH-560、3份消泡剂二甲基硅油,使用机械搅拌30min,使各种物质混合均匀,得到混合胶体；
步骤8、将3份聚酰胺650、6份无水乙醇混合均匀加入到上述混合胶体中，使用行星式球磨机球磨1h，得到球磨浆料涂层；
步骤9、将球磨后的浆料涂层倒入喷壶中，喷壶接上空气压缩机，通过喷射压缩空气将球磨浆料涂层喷射至120℃打磨后的无镀铜焊丝表面，无水乙醇在高温下迅速挥发；
步骤10、将上述所得涂层式焊丝在400℃、40MPa的压力下真空加热烧结2h，得到具有抗磨损涂层的无镀铜焊丝，随后进行相应的性能测试。
实施例2
步骤1、依次称取8份氧化铝粉，30份氧化镍，6份碳酸钙，4份聚四氟乙烯，加入盛有20份正己烷的烧杯中，用磁力搅拌混合10min；其余步骤同实施例1。
实施例3
步骤1、依次称取6份氧化铝粉，30份氧化镍，6份碳酸钙，3份聚四氟乙烯，加入盛有20份正己烷的烧杯中，用磁力搅拌混合10min；其余步骤同实施例1。
实施例4
步骤1、依次称取4份氧化铝粉，30份氧化镍，6份碳酸钙，3份聚四氟乙烯，加入盛有20份正己烷的烧杯中，用磁力搅拌混合10min；其余步骤同实施例1。
实施例5
步骤1、依次称取2份氧化铝粉，30份氧化镍，6份碳酸钙，3份聚四氟乙烯，加入盛有20份正己烷的烧杯中，用磁力搅拌混合10min；其余步骤同实施例1。
对照例1
与实施例1不同点在于：涂层焊丝制备步骤1中，5份碳酸钙，5份聚四氟乙烯，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例2
与实施例1不同点在于：涂层焊丝制备步骤1中，2份碳酸钙，8份聚四氟乙烯，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例3
与实施例1不同点在于：涂层焊丝制备步骤1中，8份碳酸钙，2份聚四氟乙烯，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例4
与实施例1不同点在于：涂层焊丝制备步骤7中，用等量的氮化硼作为软质相，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例5
与实施例1不同点在于：涂层焊丝制备步骤7中，用等量的石墨粉作为软质相，其余步骤与实施例1完全相同。
将实施例和对比例制备焊丝材料进行焊接试验和大气暴露腐蚀试验，连续焊接3h得到导电嘴质量损失率及磨损率；其中大气温度为20±5℃，时间30天，空气相对湿度70±10%具体性能测试结果如表所示
实验结果表明制备的抗磨损焊丝涂层及焊丝优异的防锈和抗磨损性能，在测试条件一定时，磨损率越低效果越好，反之越差；在氧化铝粉、氧化镍质量比为1: 3时，其他配料固定，制备效果最好，与实施例1不同点在于，实施例2至实施例10分别改变主要原料氧化铝粉、氧化镍的用量和配比，尽管对材料磨损率有一定改善，但不如实施例1的效果更好；对照例其他步骤完全相同，导致磨损率明显提高，说明氧化铝与氧化镍的耐磨搭配效果更好；对照例1至对照例3碳酸钙和聚四氟乙烯质量比发生变化，效果依然不好，说明二者的配比对影响着主料的性能发挥；对照例4至对照例5软质润滑相采用单一的氮化硼和石墨粉作为减摩配料，不如二者复配后的协同效果好；因此使用本发明制备的抗磨损焊丝涂层及焊丝具有优异的抗磨损效果。
Claims (2)
1.一种抗磨损焊丝涂层及焊丝的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤1、依次称取氧化铝粉，氧化镍，碳酸钙，聚四氟乙烯，加入盛有20份正己烷的烧杯中，用磁力搅拌混合10min；
步骤2、随后将烧杯中物料转入卧式胶体磨中，循环研磨2h出料，将所得物料转入75℃真空干燥箱中，干燥处理3h，过筛，收集120目混合粉末；
步骤3、将上述所得混合粉末投入混料机中，再加入3份氯酸钾，5份镁粉，启动混料机搅拌器，以350r/min转速搅拌混合20min，出料；
步骤4、将上述物料加入模具中，控制填装高度为模具的50%,随后在物料表面***一根镁条，以3ml/min速率向预制模具中通入压缩空气，点燃镁条；
步骤5、待上述反应结束，使其自然冷却至80℃，趁热脱模，将所得发泡材料浸入冰水中，浸泡2h，取出，用去离子水冲洗至洗涤液中无碎渣；
步骤6、将上述发泡材料转入105℃烘箱中，干燥至恒重转入马弗炉，以1ml/min速率向马弗炉内通入氢气，并以50℃/min速率逐步升温至600℃，保温反应1h，停止加热，在氢气保护状态下，随炉冷却至室温，出料研磨，即得镍铝基纳米粉料；
步骤7、将12份镍铝基纳米粉料加到52份丙烯酸树脂、3份氮化硼和5份石墨粉、1份硅烷偶联剂KH-560、3份消泡剂二甲基硅油,使用机械搅拌30min,使各种物质混合均匀,得到混合胶体；
步骤8、将3份聚酰胺650、6份无水乙醇混合均匀加入到上述混合胶体中，使用行星式球磨机球磨1h，得到球磨浆料涂层；
步骤9、将球磨后的浆料涂层倒入喷壶中，喷壶接上空气压缩机，通过喷射压缩空气将球磨浆料涂层喷射至120℃打磨后的无镀铜焊丝表面，无水乙醇在高温下迅速挥发；
步骤10、将上述所得涂层式焊丝在400℃、40MPa的压力下真空加热烧结2h，得到具有抗磨损涂层的无镀铜焊丝，随后进行相应的性能测试。
2.根据权利要求1所述的一种抗磨损焊丝涂层及焊丝的制备方法，其特征在于：步骤1称取10份氧化铝粉，30份氧化镍，6份碳酸钙，4份聚四氟乙烯。
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