本發明涉及焊(han)接(jie)技術領域，具體涉及一種利用(yong)硅碳(tan)摻雜(za)堆(dui)焊(han)材(cai)料焊(han)接(jie)鉆(zhan)頭的(de)方法(fa)。

背景技術：

焊(han)接(jie)在(zai)現代制(zhi)造業和工程建(jian)設中發揮了重要的(de)作(zuo)用，特別是堆焊(han)藥芯焊(han)絲具(ju)有易(yi)滲、電流密(mi)度(du)集中、熔(rong)深大(da)、熔(rong)敷效率高、易(yi)制(zhi)造、綜合成本低等優(you)點成為一(yi)種(zhong)極有發展前(qian)途的(de)焊(han)接(jie)材料(liao)及高技術(shu)產品(pin)，在(zai)焊(han)接(jie)材料(liao)中所占的(de)比例越(yue)來越(yue)大(da)。

堆焊(han)再制(zhi)造(zao)是(shi)(shi)(shi)焊(han)接領域中的(de)一(yi)(yi)個重要分支(zhi)，是(shi)(shi)(shi)一(yi)(yi)種表面技術(shu)處(chu)理工藝(yi)方(fang)法(fa)，它是(shi)(shi)(shi)采用焊(han)接方(fang)式在(zai)零件表面堆敷一(yi)(yi)層具(ju)有(you)一(yi)(yi)定性能(neng)材(cai)(cai)料的(de)工藝(yi)過程。對廢(fei)舊大(da)型支(zhi)承(cheng)輥進行再制(zhi)造(zao)工程處(chu)理，可挖(wa)掘(jue)出巨大(da)的(de)剩余價值，再制(zhi)造(zao)新品的(de)成本(ben)約(yue)為原(yuan)品的(de)50％，而使(shi)用壽命(ming)能(neng)達到甚至超過原(yuan)品，且能(neng)降低能(neng)耗(hao)(hao)60％以(yi)上，節約(yue)材(cai)(cai)料70％以(yi)上。因此堆焊(han)再制(zhi)造(zao)大(da)型冶金(jin)支(zhi)承(cheng)輥可以(yi)大(da)幅(fu)度減排、節能(neng)和(he)降耗(hao)(hao)，具(ju)有(you)明顯的(de)資源、環(huan)保(bao)和(he)社會效益，具(ju)有(you)可持續發(fa)展前景。

高(gao)爐(lu)鉆(zhan)具是(shi)煉鐵高(gao)爐(lu)易損(sun)備(bei)件，配(pei)套液壓(ya)開口(kou)機或(huo)氣動開口(kou)機，鉆(zhan)透(tou)(tou)出(chu)(chu)(chu)鐵孔(kong)，放出(chu)(chu)(chu)鐵水。在鉆(zhan)透(tou)(tou)高(gao)爐(lu)出(chu)(chu)(chu)鐵口(kou)的(de)(de)(de)(de)過(guo)程中(zhong)，它(ta)受到高(gao)溫環境中(zhong)的(de)(de)(de)(de)扭轉(zhuan)、壓(ya)縮、彎曲、摩擦等交變應力作(zuo)用，進入孔(kong)內越(yue)(yue)深，溫度越(yue)(yue)高(gao)，炮泥層(ceng)越(yue)(yue)硬，鉆(zhan)具的(de)(de)(de)(de)前(qian)端(duan)即鉆(zhan)頭損(sun)壞的(de)(de)(de)(de)可能性越(yue)(yue)大(da)。因此，開鐵口(kou)鉆(zhan)頭的(de)(de)(de)(de)優劣(lie)直接影(ying)響出(chu)(chu)(chu)鐵、出(chu)(chu)(chu)渣生產作(zuo)業及出(chu)(chu)(chu)鐵口(kou)的(de)(de)(de)(de)維(wei)護。現有技術中(zhong)，一般選用釬焊方式將硬質合金鑲嵌在鉆(zhan)頭的(de)(de)(de)(de)座體上。

技術實現要素：

本發明提供一種利用硅(gui)碳摻雜堆焊(han)(han)材料焊(han)(han)接(jie)鉆(zhan)(zhan)頭的(de)(de)(de)方法，本發明所采用的(de)(de)(de)堆焊(han)(han)材料優良(liang)的(de)(de)(de)抗裂性(xing)能(neng)及(ji)塑韌性(xing)能(neng)，所述堆焊(han)(han)材料熔(rong)敷金屬組織中的(de)(de)(de)加入(ru)活性(xing)炭(tan)負載硅(gui)納米材料，使(shi)得堆焊(han)(han)焊(han)(han)絲的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)工藝(yi)性(xing)能(neng)，特別是保(bao)證堆焊(han)(han)焊(han)(han)絲焊(han)(han)接(jie)完全(quan)熔(rong)化及(ji)焊(han)(han)道(dao)的(de)(de)(de)浸潤性(xing)良(liang)好(hao)(hao)；采用本發明工藝(yi)焊(han)(han)接(jie)的(de)(de)(de)鉆(zhan)(zhan)頭有良(liang)好(hao)(hao)的(de)(de)(de)耐熱(re)性(xing)、耐磨性(xing)及(ji)高(gao)強度、高(gao)硬度，同時具備一定的(de)(de)(de)韌性(xing)。

為了實(shi)現上述目的(de)，本發明提供了一種利用硅碳摻(chan)雜(za)堆焊材料焊接(jie)鉆頭的(de)方法，該(gai)方法包括(kuo)如(ru)下步驟：

（1）制備活性炭(tan)負載硅納米材料粉體

將(jiang)裝有納米一(yi)氧(yang)化(hua)硅粉末(mo)的小瓷舟水平放置于氧(yang)化(hua)鋁管中間，然后(hou)將(jiang)該管放在(zai)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)管式爐中，抽真空在(zai)20-50pa，然后(hou)將(jiang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度900-1000℃并分別保(bao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)60-80min，之(zhi)后(hou)升溫(wen)(wen)(wen)(wen)到1300-1400℃保(bao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)4-6h；之(zhi)后(hou)以10-15℃/min的速率降溫(wen)(wen)(wen)(wen)到500-600℃并保(bao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)30-40min，同時以60sccm鼓入空氣到爐腔，自(zi)然冷(leng)卻至室溫(wen)(wen)(wen)(wen)，得到硅納米線，備用；

將(jiang)硅烷偶聯(lian)(lian)劑加(jia)入(ru)到去離子水(shui)，并用(yong)醋(cu)酸調節(jie)ph至3.5，在(zai)室溫下攪拌30-50min，之后加(jia)入(ru)所述硅納(na)米線，在(zai)85-95℃回(hui)流反應15-20h，抽濾、洗滌、干燥(zao)，得到偶聯(lian)(lian)后的硅納(na)米線復(fu)合物；

將得到(dao)的(de)偶聯后的(de)硅(gui)納(na)(na)(na)米(mi)線復合物、納(na)(na)(na)米(mi)活性(xing)炭(tan)加入(ru)到(dao)去離子水，用超聲波(bo)在45℃、150w的(de)條件下混勻(yun)30-50min，室溫下靜(jing)止老化30-40h，用去離子水清(qing)洗多(duo)次至流出液呈(cheng)中性(xing)，120-150℃烘干15-20h至恒重，再350-400℃焙(bei)燒3-5小時，冷卻、干燥，制得活性(xing)炭(tan)負(fu)(fu)載硅(gui)納(na)(na)(na)米(mi)線，球磨(mo)粉碎得到(dao)活性(xing)炭(tan)負(fu)(fu)載硅(gui)納(na)(na)(na)米(mi)粉體；

（2）按(an)照如下重量份配料:

上述活(huo)性(xing)炭負載硅粉體2-3份(fen)

v2-5份

co6-9份

ge2-3.5份

稀土氧(yang)化物(wu)0.1-0.3份

w0.3-0.6份

cu1-2份

fe65-70份；

（3）按(an)上述各(ge)組成(cheng)的配(pei)比選(xuan)擇相應的化合(he)物或(huo)合(he)金(jin)粉(fen)體，按(an)比例混合(he)均勻得到復合(he)堆焊(han)材料粉(fen)體；

用縱剪機(ji)將(jiang)(jiang)厚度為0.5-1.0mm的冷軋(ya)鋼(gang)帶(dai)縱剪成(cheng)寬10-20mm的鋼(gang)帶(dai)，將(jiang)(jiang)鋼(gang)帶(dai)軋(ya)制(zhi)成(cheng)截面(mian)呈u形，向(xiang)鋼(gang)帶(dai)的u型凹槽中填入復合堆(dui)焊材料粉(fen)體，隨(sui)后(hou)將(jiang)(jiang)鋼(gang)帶(dai)軋(ya)制(zhi)成(cheng)截面(mian)為o形、截面(mian)直徑為5-7mm的焊絲坯管；

用多聯(lian)直線拉絲(si)機將焊絲(si)坯(pi)管拉拔至成品(pin)截面直徑為2-3mm的焊絲(si)；

（4）對鉆頭(tou)座體(ti)采用電加熱或(huo)火加熱進(jin)行預熱，預熱溫(wen)度200-250℃，保溫(wen)時間20-25min；

采用(yong)上(shang)述焊(han)絲配以tig焊(han)接(jie)(jie)鉆刃，焊(han)接(jie)(jie)工藝參數(shu)為：采用(yong)鎢極(ji)氬弧(hu)焊(han)焊(han)接(jie)(jie)時(shi)，ar氣流(liu)量為10-15l/min；焊(han)接(jie)(jie)電流(liu)為300-400a；電壓為30-32v；

焊(han)后采(cai)用熱(re)(re)處理爐對鉆頭進行650-700℃保溫15-20min的熱(re)(re)處理。

優(you)選(xuan)的，所(suo)述(shu)稀土氧化(hua)物(wu)為ceo2+la2o3。

具體實施方式

實施例一

將裝有納(na)米一氧化(hua)硅粉末的小瓷舟水(shui)平(ping)放置于氧化(hua)鋁管(guan)中間(jian)，然(ran)后(hou)將該(gai)管(guan)放在高(gao)溫(wen)(wen)管(guan)式(shi)爐(lu)中，抽真空在20pa，然(ran)后(hou)將溫(wen)(wen)度900℃并分別保溫(wen)(wen)60min，之后(hou)升溫(wen)(wen)到(dao)(dao)1300℃保溫(wen)(wen)4h；之后(hou)以(yi)10℃/min的速率降溫(wen)(wen)到(dao)(dao)500℃并保溫(wen)(wen)30min，同時(shi)以(yi)60sccm鼓入(ru)空氣到(dao)(dao)爐(lu)腔，自(zi)然(ran)冷(leng)卻至室溫(wen)(wen)，得到(dao)(dao)硅納(na)米線，備(bei)用。

將硅(gui)烷(wan)偶聯劑加(jia)(jia)入(ru)到去(qu)離子(zi)水，并用醋酸調節ph至3.5，在室溫下攪拌30-50min，之后(hou)加(jia)(jia)入(ru)所述(shu)硅(gui)納米(mi)線，在85℃回流反應15h，抽濾、洗滌(di)、干(gan)燥，得到偶聯后(hou)的硅(gui)納米(mi)線復合(he)物。

將得(de)到(dao)的(de)偶(ou)聯后(hou)的(de)硅納(na)米線(xian)復合物、納(na)米活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)加入到(dao)去(qu)離(li)子(zi)水(shui)，用超聲波在45℃、150w的(de)條件下(xia)混勻(yun)30min，室(shi)溫(wen)下(xia)靜止老化(hua)30h，用去(qu)離(li)子(zi)水(shui)清洗(xi)多次(ci)至流出(chu)液呈(cheng)中性(xing)(xing)，120℃烘干15h至恒重，再350℃焙燒3小時，冷(leng)卻、干燥，制得(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)負(fu)載硅納(na)米線(xian)，球磨粉(fen)碎(sui)得(de)到(dao)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)負(fu)載硅納(na)米粉(fen)體(ti)。

按(an)照如(ru)下重量(liang)份(fen)配(pei)料:

上(shang)述(shu)活(huo)性炭(tan)負載硅粉(fen)體(ti)2份

v2份

co6份

ge2份

稀土氧化物0.1份

w0.3份

cu1份

fe65份。

按上(shang)述各組成的配(pei)比選擇相應的化合(he)物或合(he)金粉體，按比例(li)混合(he)均勻得到復合(he)堆焊材料粉體；所述稀土氧化物為ceo2+la2o3。

用縱剪機將(jiang)厚(hou)度為(wei)(wei)0.5mm的冷(leng)軋鋼帶縱剪成(cheng)(cheng)寬10mm的鋼帶，將(jiang)鋼帶軋制(zhi)成(cheng)(cheng)截(jie)面(mian)(mian)呈u形(xing)，向鋼帶的u型凹槽中填入復合堆焊材料粉體，隨后(hou)將(jiang)鋼帶軋制(zhi)成(cheng)(cheng)截(jie)面(mian)(mian)為(wei)(wei)o形(xing)、截(jie)面(mian)(mian)直(zhi)徑(jing)為(wei)(wei)5mm的焊絲(si)(si)坯管(guan)；用多聯(lian)直(zhi)線拉絲(si)(si)機將(jiang)焊絲(si)(si)坯管(guan)拉拔至成(cheng)(cheng)品(pin)截(jie)面(mian)(mian)直(zhi)徑(jing)為(wei)(wei)2mm的焊絲(si)(si)。

對(dui)鉆(zhan)頭座體(ti)采用電加(jia)熱(re)或火(huo)加(jia)熱(re)進行預(yu)熱(re)，預(yu)熱(re)溫(wen)度200℃，保溫(wen)時(shi)間(jian)20min；采用上述(shu)焊絲配以tig焊接鉆(zhan)刃，焊接工藝參數為：采用鎢極氬弧焊焊接時(shi)，ar氣流量為10l/min；焊接電流為300a；電壓為30v；焊后采用熱(re)處(chu)理爐對(dui)鉆(zhan)頭進行650℃保溫(wen)15min的熱(re)處(chu)理。

實施例二

將(jiang)裝有納(na)米(mi)一(yi)氧化(hua)硅(gui)粉(fen)末(mo)的(de)小瓷(ci)舟(zhou)水平放置于氧化(hua)鋁管(guan)中間，然后將(jiang)該(gai)管(guan)放在(zai)(zai)高溫(wen)管(guan)式爐(lu)(lu)中，抽真空(kong)在(zai)(zai)50pa，然后將(jiang)溫(wen)度(du)1000℃并(bing)分別保(bao)溫(wen)80min，之(zhi)后升溫(wen)到1400℃保(bao)溫(wen)6h；之(zhi)后以15℃/min的(de)速率降(jiang)溫(wen)到600℃并(bing)保(bao)溫(wen)40min，同時以60sccm鼓入空(kong)氣到爐(lu)(lu)腔(qiang)，自然冷卻至室(shi)溫(wen)，得到硅(gui)納(na)米(mi)線(xian)，備(bei)用。

將(jiang)硅烷偶聯劑(ji)加(jia)入到去離子水(shui)，并用醋酸調節ph至3.5，在室溫下(xia)攪拌50min，之后(hou)加(jia)入所(suo)述(shu)硅納米線，在95℃回(hui)流反(fan)應20h，抽濾、洗滌(di)、干燥，得到偶聯后(hou)的硅納米線復合物。

將得到(dao)的(de)(de)偶(ou)聯后的(de)(de)硅(gui)納米線復(fu)合物、納米活(huo)性炭(tan)加入到(dao)去離(li)子水(shui)，用超聲波在(zai)45℃、150w的(de)(de)條件(jian)下(xia)混勻(yun)50min，室溫(wen)下(xia)靜止老化40h，用去離(li)子水(shui)清洗多次(ci)至(zhi)流出(chu)液呈中(zhong)性，150℃烘干(gan)15-20h至(zhi)恒重，再400℃焙燒5小時，冷卻、干(gan)燥，制得活(huo)性炭(tan)負(fu)載硅(gui)納米線，球磨粉碎得到(dao)活(huo)性炭(tan)負(fu)載硅(gui)納米粉體。

按照(zhao)如下重量份(fen)配料:

上述活性炭負載硅粉體3份

v5份

co9份

ge3.5份

稀土氧化物0.3份

w0.6份

cu2份

fe70份。

按上述各組成的配比選擇(ze)相應的化(hua)合(he)物或合(he)金粉體，按比例混合(he)均勻得到復合(he)堆焊材料粉體；所(suo)述稀(xi)土氧化(hua)物為ceo2+la2o3。

用縱剪(jian)機(ji)將(jiang)厚度為(wei)1.0mm的(de)(de)冷軋(ya)(ya)鋼帶(dai)縱剪(jian)成(cheng)寬20mm的(de)(de)鋼帶(dai)，將(jiang)鋼帶(dai)軋(ya)(ya)制成(cheng)截面(mian)(mian)呈u形，向鋼帶(dai)的(de)(de)u型凹槽中填入復(fu)合堆焊(han)材料粉體，隨后將(jiang)鋼帶(dai)軋(ya)(ya)制成(cheng)截面(mian)(mian)為(wei)o形、截面(mian)(mian)直(zhi)徑為(wei)7mm的(de)(de)焊(han)絲(si)(si)坯(pi)管；用多(duo)聯直(zhi)線拉絲(si)(si)機(ji)將(jiang)焊(han)絲(si)(si)坯(pi)管拉拔至成(cheng)品截面(mian)(mian)直(zhi)徑為(wei)3mm的(de)(de)焊(han)絲(si)(si)。

對鉆頭座體(ti)采用(yong)電加(jia)熱或(huo)火(huo)加(jia)熱進(jin)行(xing)預(yu)熱，預(yu)熱溫度250℃，保溫時間25min；采用(yong)上述焊絲配以tig焊接鉆刃，焊接工藝參數為：采用(yong)鎢極氬弧焊焊接時，ar氣流量為15l/min；焊接電流為400a；電壓為32v；焊后采用(yong)熱處理爐對鉆頭進(jin)行(xing)700℃保溫20min的(de)熱處理。