本發(fā)明涉及焊接領(lǐng)域，具體涉及一種碳硅摻雜堆焊材料的焊接方法。
背景技術(shù)：
堆焊再制造是焊接領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支，是一種表面技術(shù)處理工藝方法，它是采用焊接方式在零件表面堆敷一層具有一定性能材料的工藝過(guò)程。對(duì)廢舊大型支承輥進(jìn)行再制造工程處理，可挖掘出巨大的剩余價(jià)值，再制造新品的成本約為原品的50％，而使用壽命能達(dá)到甚至超過(guò)原品，且能降低能耗60％以上，節(jié)約材料70％以上。因此堆焊再制造大型冶金支承輥可以大幅度減排、節(jié)能和降耗，具有明顯的資源、環(huán)保和社會(huì)效益，具有可持續(xù)發(fā)展前景。
為保證堆焊藥芯焊絲的焊接工藝性能，特別是保證堆焊藥芯焊絲焊芯焊接完全熔化及焊道的浸潤(rùn)性良好，現(xiàn)有技術(shù)中一般在焊絲中加入的大量石墨及直接加入的少量鑄造碳化鎢或其他碳化物。
很多零件在長(zhǎng)期使用和服役過(guò)程中發(fā)生材料表面嚴(yán)重磨損而失效。堆焊是一種表面改性處理方法，指將具有一定使用性能的合金材料借助一定的熱源手段熔覆在母體材料的表面，以賦予母材特殊使用性能或使零件恢復(fù)原有形狀尺寸的工藝方法。它可以提高零件使用壽命，使普通材料表面獲得耐磨、耐腐蝕、高硬度的堆焊層。堆焊材料有鐵基自熔合金、鎳基自熔合金、鈷基自熔合金等。然而現(xiàn)有堆焊材料存在表面硬度和耐磨性差的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種碳硅摻雜堆焊材料的焊接方法，本發(fā)明所采用的堆焊材料熔敷金屬組織中的加入活性炭負(fù)載硅納米材料，使得堆焊焊絲的焊接工藝性能，特別是保證堆焊焊絲焊接完全熔化及焊道的浸潤(rùn)性良好；堆焊工藝?yán)枚趸急Ｗo(hù)焊作為熱源進(jìn)行堆焊，克服現(xiàn)有堆焊材料表面硬度和耐磨性差的問(wèn)題，從而獲得高的表面硬度和耐磨性。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種碳硅摻雜堆焊材料的焊接方法，該方法包括如下步驟：
（1）制備活性炭負(fù)載硅納米材料粉體
將裝有納米一氧化硅粉末的小瓷舟水平放置于氧化鋁管中間，然后將該管放在高溫管式爐中，抽真空在20-50pa，然后將溫度900-1000℃并分別保溫60-80min，之后升溫到1300-1400℃保溫4-6h；之后以10-15℃/min的速率降溫到500-600℃并保溫30-40min，同時(shí)以60sccm鼓入空氣到爐腔，自然冷卻至室溫，得到硅納米線，備用；
將硅烷偶聯(lián)劑加入到去離子水，并用醋酸調(diào)節(jié)ph至3.5，在室溫下攪拌30-50min，之后加入所述硅納米線，在85-95℃回流反應(yīng)15-20h，抽濾、洗滌、干燥，得到偶聯(lián)后的硅納米線復(fù)合物；
將得到的偶聯(lián)后的硅納米線復(fù)合物、納米活性炭加入到去離子水，用超聲波在45℃、150w的條件下混勻30-50min，室溫下靜止老化30-40h，用去離子水清洗多次至流出液呈中性，120-150℃烘干15-20h至恒重，再350-400℃焙燒3-5小時(shí)，冷卻、干燥，制得活性炭負(fù)載硅納米線，球磨粉碎得到活性炭負(fù)載硅納米粉體；
（2）按照如下重量份配料
上述活性炭負(fù)載硅粉體2-3份
v2-5份
co6-9份
ge2-3.5份
稀土氧化物0.1-0.3份
w0.3-0.6份
cu1-2份
fe65-70份；
按上述各組成的配比選擇相應(yīng)的化合物或合金粉體，按比例混合均勻得到復(fù)合堆焊材料粉體；
（3）將所述復(fù)合堆焊材料粉體與水玻璃混合，冷壓成形，得到具有規(guī)則形狀、均勻厚度的混合粉末涂層；將所述涂層涂敷在基體表面，放入烘箱烘干，然后在空氣中自然冷卻；
利用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊作為熱源，在基體表面堆焊所述混合粉末涂層，獲得的堆焊層顯微組織由多角形碳化鎢和少量共晶組成。
優(yōu)選的，所述稀土氧化物為ceo2+la2o3。
優(yōu)選的，所述涂層涂敷在基體表面的厚度為3-4mm，所述二氧化碳?xì)怏w流量控制為15-20l/min，所述堆焊的工藝參數(shù)為：送絲速度為0.4-0.45m/min，焊接電流為200-250a，電弧電壓為30-35v，電源極性為直流正接。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
將裝有納米一氧化硅粉末的小瓷舟水平放置于氧化鋁管中間，然后將該管放在高溫管式爐中，抽真空在20pa，然后將溫度900℃并分別保溫60min，之后升溫到1300℃保溫4h；之后以10℃/min的速率降溫到500℃并保溫30min，同時(shí)以60sccm鼓入空氣到爐腔，自然冷卻至室溫，得到硅納米線，備用。
將硅烷偶聯(lián)劑加入到去離子水，并用醋酸調(diào)節(jié)ph至3.5，在室溫下攪拌30min，之后加入所述硅納米線，在85-95℃回流反應(yīng)15h，抽濾、洗滌、干燥，得到偶聯(lián)后的硅納米線復(fù)合物。
將得到的偶聯(lián)后的硅納米線復(fù)合物、納米活性炭加入到去離子水，用超聲波在45℃、150w的條件下混勻30min，室溫下靜止老化30h，用去離子水清洗多次至流出液呈中性，120℃烘干15h至恒重，再350℃焙燒3小時(shí)，冷卻、干燥，制得活性炭負(fù)載硅納米線，球磨粉碎得到活性炭負(fù)載硅納米粉體。
按照如下重量份配料
上述活性炭負(fù)載硅粉體2份
v2份
co6份
ge2份
稀土氧化物0.1份
w0.3份
cu1份
fe65份。
按上述各組成的配比選擇相應(yīng)的化合物或合金粉體，按比例混合均勻得到復(fù)合堆焊材料粉體；所述稀土氧化物為ceo2+la2o3。
將所述復(fù)合堆焊材料粉體與水玻璃混合，冷壓成形，得到具有規(guī)則形狀、均勻厚度的混合粉末涂層；將所述涂層涂敷在基體表面，放入烘箱烘干，然后在空氣中自然冷卻；利用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊作為熱源，在基體表面堆焊所述混合粉末涂層，獲得的堆焊層顯微組織由多角形碳化鎢和少量共晶組成。所述涂層涂敷在基體表面的厚度為3mm，所述二氧化碳?xì)怏w流量控制為15l/min，所述堆焊的工藝參數(shù)為：送絲速度為0.4m/min，焊接電流為200a，電弧電壓為30v，電源極性為直流正接。
實(shí)施例二
將裝有納米一氧化硅粉末的小瓷舟水平放置于氧化鋁管中間，然后將該管放在高溫管式爐中，抽真空在50pa，然后將溫度1000℃并分別保溫80min，之后升溫到1400℃保溫6h；之后以15℃/min的速率降溫到600℃并保溫40min，同時(shí)以60sccm鼓入空氣到爐腔，自然冷卻至室溫，得到硅納米線，備用。
將硅烷偶聯(lián)劑加入到去離子水，并用醋酸調(diào)節(jié)ph至3.5，在室溫下攪拌50min，之后加入所述硅納米線，在95℃回流反應(yīng)20h，抽濾、洗滌、干燥，得到偶聯(lián)后的硅納米線復(fù)合物。
將得到的偶聯(lián)后的硅納米線復(fù)合物、納米活性炭加入到去離子水，用超聲波在45℃、150w的條件下混勻50min，室溫下靜止老化40h，用去離子水清洗多次至流出液呈中性，150℃烘干20h至恒重，再400℃焙燒3-5小時(shí)，冷卻、干燥，制得活性炭負(fù)載硅納米線，球磨粉碎得到活性炭負(fù)載硅納米粉體。
按照如下重量份配料
上述活性炭負(fù)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相應(yīng)的化合物或合金粉體，按比例混合均勻得到復(fù)合堆焊材料粉體；所述稀土氧化物為ceo2+la2o3。
將所述復(fù)合堆焊材料粉體與水玻璃混合，冷壓成形，得到具有規(guī)則形狀、均勻厚度的混合粉末涂層；將所述涂層涂敷在基體表面，放入烘箱烘干，然后在空氣中自然冷卻；利用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊作為熱源，在基體表面堆焊所述混合粉末涂層，獲得的堆焊層顯微組織由多角形碳化鎢和少量共晶組成。所述涂層涂敷在基體表面的厚度為4mm，所述二氧化碳?xì)怏w流量控制為20l/min，所述堆焊的工藝參數(shù)為：送絲速度為0.45m/min，焊接電流為250a，電弧電壓為35v，電源極性為直流正接。