一种耐磨搓丝板及其生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种耐磨搓丝板及其生产工艺，搓丝板包括基体、设于基体外部的纳米复合镀层，所述基体按质量百分比包括如下组分：C 1.0‑1.15%，Si 1.2‑1.6%，Mn 0.3‑0.6%，Cr 0.95‑1.25%，余量为Fe及不可避免杂质；所述纳米复合镀层由纳米镀液经电沉积工艺形成在基体表面，所述纳米镀液包括如下含量的组分：260‑300g/L NiSO4·6H2O、20‑30g/L NiCl2·6H2O、30‑40g/L硼酸、30‑40g/L纳米微粒、0.6‑1.3g/L分散剂。基体在9SiCr刀具钢的基础配方上提高C含量，使其纳米复合镀层与基体的结合更紧密。纳米复合镀层以镍镀层为基础，复合纳米微粒，兼具良好的韧性和塑性、强度和硬度，使镀层的抗粘着磨损率增强。

A kind of wear-resistant thread rubbing board and its production process

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨搓丝板及其生产工艺
本专利技术涉及搓丝板，特别涉及一种耐磨搓丝板及其生产工艺。
技术介绍
搓丝板即用于加工丝锥、螺丝的专用刀具，分为动板和顶板，其表面设有牙纹。搓丝板可拆卸安装于搓丝机上，磨损至一定程度后需要进行更换。搓丝板因其工作性质，需要具有高硬度、优良耐磨性、高强度、抗疲劳性好等特点。原本搓丝板常采用Cr12Mov钢制造，其耐磨性、强度、硬度等方面性能均十分优良，但生产成本高且工艺复杂，后来改用9SiCr钢制造，成本有所降低且使用寿命相对提高。不过9SiCr钢制搓丝板生产高强度螺栓时其磨损速率仍较快，使用寿命达不到理想指标，企业生产成本高，有待改进。
技术实现思路
针对上述技术缺陷，本专利技术的目的是提供一种耐磨搓丝板，具有极佳的耐磨性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种耐磨搓丝板，包括基体、设于基体外部的纳米复合镀层，所述基体按质量百分比包括如下组分：C1.0-1.15%，Si1.2-1.6%，Mn0.3-0.6%，Cr0.95-1.25%，余量为Fe及不可避免杂质；所述纳米复合镀层由纳米镀液经电沉积工艺形成在基体表面，所述纳米镀液包括如下含量的组分：260-300g/LNiSO4·6H2O、20-30g/LNiCl2·6H2O、30-40g/L硼酸、30-40g/L纳米微粒、0.6-1.3g/L分散剂。通过采用上述技术方案，基体在9SiCr刀具钢的基础配方上提高C含量，使其屈服点和弹性极限提高，保证基体的硬度和耐磨性。而相对地，基体的韧性会下降，加工高强度螺栓时易出现崩牙现象。在基体表面形成纳米复合镀层，可以保证一定韧性的基础上，还具有高硬度、高耐磨性。C含量的提高还有助于加强纳米复合镀层与基体的结合性能。纳米复合镀层以镍镀层为基础，复合纳米微粒，借助于纳米粒子的表面效应和小尺寸效应，改变固体材料表面的形态、化学成分、阻止结构和应力状态，赋予材料表面良好的功能和力学性能。因此复合镀层兼具镍良好的韧性和塑性、纳米微粒的强度和硬度，使镀层金属与摩擦对偶之间的分子粘附力及剪切作用下降，使镀层的抗粘着磨损率增强。本专利技术进一步设置为：所述纳米微粒包括8-10份纳米氧化铝、6-8份纳米二氧化铈、2-3份纳米氧化钇、6-8份纳米碳化硅、3-5份纳米氧化锆。通过采用上述技术方案，纳米氧化铝颗粒具有高硬度和热稳定性，其增强了柱状晶的强度，在外力作用时能够阻碍位错的滑移和微裂纹的扩展，提高镀层的硬度和承载能力；同时氧化铝纳米颗粒细化了镀层晶粒，使得镀层表面晶粒细小，结构致密，产生位错强化，阻碍了材料变形时的位错运动，提高了镀层的减摩耐磨性能。纳米二氧化铈和纳米氧化钇对镀层晶粒的细化作用明显，有效提高其耐磨损性能。纳米碳化硅具有高硬度、高耐磨性、良好的自润滑性能及高温强度大等特点，还能提高镀液的沉积效果。纳米氧化锆硬度大，耐磨高温，与纳米氧化铝复合，可提高镀层断裂韧性、抗弯强度等性能。多种纳米微粒进行复配，使镀层的力学性能显著提高。本专利技术进一步设置为：所述分散剂的制备过程如下：将二甘醇和丙酮混合，加热至40-45℃，再通氮气保护，并滴加IPDI，搅拌均匀后加热至60-65℃，反应3-4h，接着加入聚乙二醇单甲醚、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡，反应3-4h，最后减压蒸发除去丙酮，加入水混合搅拌得到分散剂；所述二甘醇、IPDI和聚乙二醇单甲醚的摩尔比为(2-2.5):(2-3):1。通过采用上述技术方案，纳米微粒的种类越多，浓度越高，其力学性能会越好，但是同样地极易发生团聚，故而限制了其在镀层中的应用。此前镀层常采用一种纳米微粒且浓度较小，并使用表面活性剂进行分散改性。本专利技术中的分散剂为水性聚氨酯，吸附到纳米微粒表面后，在颗粒与颗粒之间相互接近时，产生排斥能，进而起到促进分散作用，其分子结构中含有多个锚固基团，与纳米微粒的结合牢固，分散稳定。本专利技术进一步设置为：所述基体还包括0.5-0.8%W。通过采用上述技术方案，钨熔点高，比重大，可与碳形成具有高硬度和耐磨性的碳化钨。本专利技术的另一目的是提供一种耐磨搓丝板的生产工艺。一种耐磨搓丝板的生产工艺，包括如下步骤：S1下料；S2锻造；S3球化退火；S4机加工；S5冷滚螺纹；S6淬火；S7低温回火；S8磨加工；S9预处理；S10配置镀液；S11电沉积。本专利技术进一步设置为：所述S9预处理的过程如下：先将搓丝板浸入除油液中，加热至60-80℃，处理10-15min，取出后依次水洗、丙酮洗、水洗，接着浸入6-10%硫酸溶液中，处理6-8min；除油液包括30-40g/L氢氧化钠、25-30g/L碳酸钠、0.4-0.8ml/LOP-10。通过采用上述技术方案，搓丝板表面经过清洗，去除油污、氧化皮，有助于提高电沉积效果。本专利技术进一步设置为：所述S10配置镀液的过程如下：先混合NiSO4·6H2O、NiCl2·6H2O、硼酸和水，再将分散剂投入，搅拌均匀，最后依次投入纳米二氧化铈、纳米氧化钇、纳米氧化铝、纳米碳化硅、纳米氧化锆；纳米微粒每次投料后超声搅拌2-3min，再进行下一次投料。通过采用上述技术方案，纳米微粒分散性能好。本专利技术进一步设置为：所述纳米微粒加入基础镀液前进行活化处理，其处理过程如下：第一步，采集香樟叶，清洗后去除其主叶脉，再于60-70℃下烘干，粉碎后得到叶片粉末；第二步，将叶片粉末浸入乙醇中，加热至80-90℃，回流提取2-3h，过滤后得到处理液；第三步，多种纳米微粒各自单独浸入处理液中，加热至40-50℃，处理15-20min，过滤后水洗、烘干。通过采用上述技术方案，香樟叶中的多糖成分提取出来，而纳米微粒表面的活性羟基易与多糖的羟基形成氢键作用，引入更多的活性基团，提高分散剂的作用效果。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：1.基体在9SiCr刀具钢的基础配方上提高C含量，使其纳米复合镀层与基体的结合更紧密。纳米复合镀层以镍镀层为基础，复合纳米微粒，兼具良好的韧性和塑性、强度和硬度，使镀层的抗粘着磨损率增强；2.分散剂以及活化剂的作用，使得大浓度、多种类的纳米微粒分散效果好。附图说明图1是实施例一至三的流程示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。实施例一：一种耐磨搓丝板，包括基体、采用电沉积工艺覆于基体外部的纳米复合镀层。基体按质量百分比包括如下组分：C1.0%，Si1.6%，Mn0.3%，Cr1.25%，W0.5%，余量为Fe及不可避免杂质。纳米复合镀层由纳米镀液经电沉积工艺形成在基体表面，纳米镀液包括如下含量的组分：260g/LNiSO4·6H2O、20g/LNiCl2·6H2O、30g/L硼酸、30g/L纳米微粒、0.6g/L分散剂。纳米微粒包括8份纳米α-Al2O3、6份纳米二氧化铈、2份纳米氧化钇、6份纳米碳化硅、3份纳米氧化锆。分散剂的制备过程如下：将二甘醇和丙酮混合，加热至40℃，再通氮气保护，并滴加IPDI，搅拌均匀后加热至60℃，反应3h，接着加入聚乙二醇单甲醚、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡，反应3h，最后减压蒸发除去丙酮，加入水混合搅拌得到分散剂；二甘醇、IPDI和聚乙二醇单甲醚的摩尔比为2:3:1；辛酸亚锡和二月桂酸二丁基锡质量比为1:1且总重占二甘醇质量的0.1%。一种耐磨搓丝板的生产工艺，如图1所示，包括如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐磨搓丝板，包括基体、设于基体外部的纳米复合镀层，其特征在于：所述基体按质量百分比包括如下组分：C 1.0‑1.15%，Si 1.2‑1.6%，Mn 0.3‑0.6%，Cr 0.95‑1.25%，余量为Fe及不可避免杂质；所述纳米复合镀层由纳米镀液经电沉积工艺形成在基体表面，所述纳米镀液包括如下含量的组分：260‑300g/L NiSO4·6H2O、20‑30g/L NiCl2·6H2O、30‑40g/L 硼酸、30‑40g/L 纳米微粒、0.6‑1.3g/L 分散剂。

【技术特征摘要】
1.一种耐磨搓丝板，包括基体、设于基体外部的纳米复合镀层，其特征在于：所述基体按质量百分比包括如下组分：C1.0-1.15%，Si1.2-1.6%，Mn0.3-0.6%，Cr0.95-1.25%，余量为Fe及不可避免杂质；所述纳米复合镀层由纳米镀液经电沉积工艺形成在基体表面，所述纳米镀液包括如下含量的组分：260-300g/LNiSO4·6H2O、20-30g/LNiCl2·6H2O、30-40g/L硼酸、30-40g/L纳米微粒、0.6-1.3g/L分散剂。2.根据权利要求1所述的一种耐磨搓丝板，其特征在于：按重量分计，所述纳米微粒包括8-10份纳米氧化铝、6-8份纳米二氧化铈、2-3份纳米氧化钇、6-8份纳米碳化硅、3-5份纳米氧化锆。3.根据权利要求2所述的一种耐磨搓丝板，其特征在于：所述分散剂的制备过程如下：将二甘醇和丙酮混合，加热至40-45℃，再通氮气保护，并滴加IPDI，搅拌均匀后加热至60-65℃，反应3-4h，接着加入聚乙二醇单甲醚、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡，反应3-4h，最后减压蒸发除去丙酮，加入水混合搅拌得到分散剂；所述二甘醇、IPDI和聚乙二醇单甲醚的摩尔比为(2-2.5):(2-3):1。4.根据权利要求2所述的一种耐磨搓丝板，其特征在于：所述基体还包括0.5-0.8%W。5.一种权利要求2至4任一项所述的耐磨搓丝板的生产工艺，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯翔，
申请(专利权)人：温州中牙模具有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33