一种利用摩擦热在钢铁表面制备异种金属覆层的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用摩擦热在钢铁表面制备异种金属覆层的工艺方法。在大气条件下，在钢铁零件表面放置异种金属薄板，利用摩擦头在异种金属表面高速旋转产生摩擦热量，使异种金属薄板呈半熔化状态并附着在钢铁零件表面，从而与钢铁零件表面形成紧密的冶金结合。工艺中可采用各种低熔点合金，因此，能够大大改善钢铁零件的表面性能。这种方法具有结合强度高、热输入小不会引起钢铁零部件的变形、不改变基体组织性能的特点，而且生产效率高、成本低、生产过程中无污染。
【专利说明】一种利用摩擦热在钢铁表面制备异种金属覆层的方法
所属【技术领域】
[0001]本发明涉及一种表面处理方法，特别是涉及一种利用摩擦热在钢铁表面制备异种金属覆层的方法。
【背景技术】
[0002]钢铁产业是中国国民经济发展的重要支柱性产业，整体产业链约占中国⑶P总值的8.8%。21世纪以来，随着我国钢铁产业快速发展，每年因钢铁腐蚀造成的经济损失达上千亿元，全世界每90s就有近It钢腐蚀生锈，不仅造成了对自然资源的极大浪费，还会引起突发的灾难性事故，危及人身安全。
[0003]目前应用较多的是热喷涂法、电刷镀法和弧焊法，这几种方法存在一定的技术局限，如热喷涂法污染大，电刷镀法镀液的回收利用难度大，且两种方法结合强度都不高；弧焊法由于热输入量大易造成零件变形，或产生相变，改变钢铁零件的原有性能。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种在钢铁表面制备异种金属覆层的工艺方法。处理后钢铁类零部件表面焊合一层异种金属合金，该合金层与基体呈冶金结合状态，因此钢铁类材料表面的性能将得到大大提高。
[0005]本发明提供的方法包括下述顺序的步骤:
[0006](I)表面预处理。在进行表面摩擦处理之前，一般应将待处理的钢铁材料零部件和异种金属合金薄板表面进行预处理，确保其表面洁净。
[0007](2)安装与固定。安装特制的摩擦头，根据异种金属薄板的厚度和摩擦头倾斜角度设计摩擦头的直径大小，将待处理的零部件固定在工作台上，异种金属合金薄板用卡具稳固地固定在零件表面。
[0008](3)选择工艺参数。根据材料特点及待处理件大小选择合适的转速、进给速度、摩擦头倾斜角度等。
[0009](4)表面摩擦处理。表面处理过程中保持一定的下压量，下压量过小，铝合金融化不完全；下压量过大，熔化的异种金属合金会被挤到摩擦头四周，不能形成有效的结合。其原理参见附图2。
[0010](5)冷却。放置于空气中，自然冷却。
[0011]本发明的优点:
[0012](I)工艺过程中不产生有毒气体，不产生污染，有利于环保。
[0013](2)表面摩擦处理的速度可达600mm/s，单道宽度可达30mm甚至更宽，生产效率闻。
[0014](3)工艺中使用的异种金属合金薄板价格便宜，获取方便，生产成本低。
[0015](4)表面摩擦处理过程中热输入量小，处理过程中达不到钢铁材料相变温度，因此不改变待处理件的组织性能，不会造成待处理件的变形。
[0016]本发明的利用摩擦热在钢铁表面制备异种金属覆层的工艺方法，适用于各类表面平整的钢铁类零部件。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明所述按照工艺要求制作的几种摩擦头示意图；
[0018]图2是本发明所述利用摩擦热在钢铁表面制备异种金属覆层工艺方法的原理图。
[0019]1-摩擦头；2_异种金属薄板；3_覆层；4_基体
【具体实施方式】
[0020]下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。
[0021]1、材料
[0022]基体材料:45钢，尺寸大小为200 X 100X 1mm
[0023]覆层材料:铝合金薄板，厚度0.8mm,并根据基体大小裁剪为150 X 10mm
[0024]2、操作步骤
[0025](I)表面预处理。表面摩擦处理前对45钢基体表面清理至洁净。
[0026](2)安装摩擦头，将基体固定在工作台上，铝板一端用卡具稳固地固定在基体表面，另一端不固定。
[0027](3)选择工艺参数。转速1500r/min,焊接速度150mm/min,摩擦头倾斜角度2°。
[0028](4)表面摩擦处理。保持一定的下压量，确保铝合金微融。
[0029](5)冷却。在空气中自然冷却。
【权利要求】
1.一种利用摩擦热在钢铁表面制备异种金属覆层的方法。其特征在于:在大气条件下，在钢铁零件表面放置异种金属薄板，利用摩擦头在异种金属表面高速旋转产生摩擦热量，使异种金属薄板呈半熔化状态并附着在钢铁零部件表面，从而与钢铁零部件表面形成紧密的冶金结合，达到改善钢铁类零件表面性能的目的。
2.根据权利要求1所述的利用摩擦热在钢铁表面制备异种金属覆层的工艺方法，其特征在于:所述表面摩擦处理工艺参数为，转速900~1500r/min，摩擦头倾斜角度0°~5° ,进给速度30~600mm/min,单道焊合宽度可根据要求适当调整。
3.根据权利要求1所述的利用摩擦热在钢铁表面制备异种金属覆层的工艺方法，其特征在于:所述钢铁类材料主要是指各种碳钢及合金钢，其工作表面应洁净、平整、光滑；所述异种金属薄板为厚度Imm以下的铝、铜、钛、锌、镁等各类低熔点合金。
4.根据权利要求1所述的利用摩擦热在钢铁表面制备异种金属覆层的工艺方法，其特征在于:所使用的摩擦头为特制工具，材料为45钢，其尺寸大小根据试验平台和具体工艺确定，形状有三种，参见附图1。
【文档编号】C23C24/10GK104164667SQ201410400729
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】赵军军, 秦航, 张平, 刘军 申请人:赵军军, 秦航, 张平