一种柔轮用材料及柔轮制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔轮用材料及柔轮的制备方法，该柔轮用材料由低碳钢液水雾化铁粉72～84份、石墨烯6～10份、纳米碳化硅3～5份、聚酰胺酰亚胺6～10份、偶联剂1～3份制成；取上述柔轮用材料粉末放入搅拌机中，80～120rpm混合至少6h；然后投入真空球磨机中球磨，再投入充有惰性气体保护的真空凝壳熔炼炉的坩埚内熔融为合金汤，最后倒入柔轮铸模中冷却成形，再压铸挤压成形，然后热处理退火处理，即可得到柔轮。本发明专利技术制得的柔轮具有耐磨性好，抗疲劳强度高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及谐波减速器领域，尤其是一种柔轮用金属基材料及柔轮制备方法。
技术介绍
谐波减速器是一种由固定的内齿刚轮、柔轮、和使柔轮发生径向变形的谐波发生器组成，具有高精度、高承载力等优点，和普通减速器相比，其使用的材料要少50％，体积及重量至少减少1/3。然而，谐波减速器的柔轮既要产生柔性变形，又要承受较大的交变载荷，普通的金属基材料难以满足上述要求。石墨烯是迄今发现的最薄的材料，也是最强韧的材料，其断裂强度比最好的钢材还要高200倍，且它具有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％。虽然石墨烯具有优良的机械性能，但将石墨烯用于柔轮尚未有前例。
技术实现思路
本专利技术旨在解决
技术介绍
存在的问题，将石墨烯用于柔轮用材料中，提供一种耐磨抗疲劳强度的柔轮用金属基材料及柔轮制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种柔轮用金属基材料，主要由低碳钢液水雾化铁粉72～84份、石墨烯6～10份、纳米碳化硅3～5份、聚酰胺酰亚胺6～10份、偶联剂1～3份组成。进一步地，所述柔轮用金属基材料主要由低碳钢液水雾化铁粉75～81份、石墨烯7～9份、纳米碳化硅3.5～4.5份、聚酰胺酰亚胺7～9份、偶联剂1.5～2.5份组成。优选地，所述柔轮用金属基材料主要由低碳钢液水雾化铁粉78份、石墨烯8份、纳米碳化硅4份、聚酰胺酰亚胺8份、偶联剂2份组成。进一步地，所述低碳钢液水雾化铁粉的主要成分为含碳量0.13～0.18％，含硅量0.15～0.35％，含锰量0.6～0.85％，含铬量0.9～1.2％，含钴量0.15～0.3％，含磷量0.03％以下，含硫量0.03％以下，余量为铁。进一步地，所述偶联剂为铬络合物偶联剂和单烷氧基钛酸酯类偶联剂的混合物，所述铬络合物偶联剂和单烷氧基钛酸酯类偶联剂的比例为1：3。一种柔轮的制备方法，包括以下步骤：(1)取粒径小于200目的低碳钢液水雾化铁粉、石墨烯粉末、纳米碳化硅粉末、聚酰胺酰亚胺粉末及偶联剂粉末放入搅拌机中，80～120rpm混合至少6h；(2)将步骤(1)混合均匀的粉末投入真空球磨机中球磨，球料比为24～26：1，球磨转速为45～50rpm，球磨时间大于5h，球磨过程中通过冷却水循环控制系统控制球磨温度低于80℃；(3)将步骤(2)磨好的粉体投入真空凝壳熔炼炉的坩埚内，对该真空凝壳熔炼炉内胆进行抽真空处理，然后充入惰性气体，再对该真空凝壳熔炼炉的坩埚进行加热，使以上粉体材料熔融为合金汤；(4)将步骤(3)制得的合金汤倒入柔轮铸模中冷却成形，再压铸挤压成形，然后热处理退火处理，得到柔轮。有益效果本专利技术通过在低碳钢合金中加入石墨烯、纳米碳化硅材料以及聚酰胺酰亚胺和偶联剂，极大地提高了低碳钢合金的硬度和抗拉伸强度。在低碳钢合金中和石墨烯、纳米碳化硅混合材料中添加聚酰胺酰亚胺和偶联剂，增强了低碳合金钢与石墨烯、纳米碳化硅材料的结合能力，提高了该柔轮用金属基材料的整体刚度及抗疲劳性能，采用该金属基材料制备的柔轮耐磨性好，抗疲劳强度高，能够满足柔轮的产品要求。具体实施方式为了使本领域的技术人员更清楚明了地理解本专利技术，现结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。实施例1(1)取粒径小于200目的低碳钢液水雾化铁粉84份、石墨烯粉末6份、纳米碳化硅粉末3份、聚酰胺酰亚胺粉末6份及偶联剂粉末1份放入搅拌机中，100rpm混合8h，其中偶联剂为铬络合物偶联剂和单烷氧基钛酸酯类偶联剂的混合物，所述铬络合物偶联剂和单烷氧基钛酸酯类偶联剂的比例为1：3；(2)将步骤(1)混合均匀的粉末投入真空球磨机中球磨，球料比为25：1，球磨转速为50rpm，球磨时间6h，球磨过程中通过冷却水循环控制系统控制球磨温度低于80℃；(3)将步骤(2)磨好的粉体投入真空凝壳熔炼炉的坩埚内，对该真空凝壳熔炼炉内胆进行抽真空处理，然后充入惰性气体，再对该真空凝壳熔炼炉的坩埚进行加热，使以上粉体材料熔融为合金汤；(4)将步骤(3)制得的合金汤倒入柔轮铸模
中冷却成形，再压铸挤压成形，然后加热至500℃保温5h，空气中自然冷却，得到柔轮，其硬度及抗疲劳强度测试结果见表1。实施例2(1)取粒径小于200目的低碳钢液水雾化铁粉81份、石墨烯粉末7份、纳米碳化硅粉末3.5份、聚酰胺酰亚胺粉末7份及偶联剂粉末1.5份放入搅拌机中，80rpm混合10h，其中偶联剂为铬络合物偶联剂和单烷氧基钛酸酯类偶联剂的混合物，所述铬络合物偶联剂和单烷氧基钛酸酯类偶联剂的比例为1：3；(2)将步骤(1)混合均匀的粉末投入真空球磨机中球磨，球料比为26：1，球磨转速为45rpm，球磨时间6h，球磨过程中通过冷却水循环控制系统控制球磨温度低于80℃；(3)将步骤(2)磨好的粉体投入真空凝壳熔炼炉的坩埚内，对该真空凝壳熔炼炉内胆进行抽真空处理，然后充入惰性气体，再对该真空凝壳熔炼炉的坩埚进行加热，使以上粉体材料熔融为合金汤；(4)将步骤(3)制得的合金汤倒入柔轮铸模中冷却成形，再压铸挤压成形，然后加热至500℃保温5h，空气中自然冷却，得到柔轮，其硬度及抗疲劳强度测试结果见表1。实施例3(1)取粒径小于200目的低碳钢液水雾化铁粉78份、石墨烯粉末8份、纳米碳化硅粉末4份、聚酰胺酰亚胺粉末8份及偶联剂粉末2份放入搅拌机中，100rpm混合6h，其中偶联剂为铬络合物偶联剂和单烷氧基钛酸酯类偶联剂的混合物，所述铬络合物偶联剂和单烷氧基钛酸酯类偶联剂的比例为1：3；(2)将步骤(1)混合均匀的粉末投入真空球磨机中球磨，球料比为25：1，球磨转速为45rpm，球磨时间6h，球磨过程中通过冷却水循环控制系统控制球磨温度低于80℃；(3)将步骤(2)磨好的粉体投入真空凝壳熔炼炉的坩埚内，对该真空凝壳熔炼炉内胆进行抽真空处理，然后充入惰性气体，再对该真空凝壳熔炼炉的坩埚进行加热，使以上粉体材料熔融为合金汤；(4)将步骤(3)制得的合金汤倒入柔轮铸模中冷却成形，再压铸挤压成形，然后加热至500℃保温5h，空气中自然冷却，得到柔轮，其硬度及抗疲劳强度测试结果见表1。实施例4(1)取粒径小于200目的低碳钢液水雾化铁粉75份、石墨烯粉末9份、纳米碳化硅粉末4.5份、聚酰胺酰亚胺粉末9份及偶联剂粉末2.5份放入搅拌机中，100rpm混合6h，其中偶联剂为铬络合物偶联剂和单烷氧基钛酸酯类偶联剂的混合物，所述铬络合物偶联剂和单烷氧基钛酸酯类偶联剂的比例为1：3；(2)将步骤(1)混合均匀的粉末投入真空球磨机中球磨，球料比为24：1，球磨转速为45rpm，球磨时间6h，球磨过程中通过冷却水循环控
制系统控制球磨温度低于80℃；(3)将步骤(2)磨好的粉体投入真空凝壳熔炼炉的坩埚内，对该真空凝壳熔炼炉内胆进行抽真空处理，然后充入惰性气体，再对该真空凝壳熔炼炉的坩埚进行加热，使以上粉体材料熔融为合金汤；(4)将步骤(3)制得的合金汤倒入柔轮铸模中冷却成形，再压铸挤压成形，然后加热至500℃保温5h，空气中自然冷却，得到柔轮，其硬度及抗疲劳强度测试结果见表1。实施例5(1)取粒径小于200目的低碳钢液水雾化铁粉72份、石墨烯粉末10份、纳米碳化硅粉末5份、聚酰胺酰亚胺粉末10份及偶联剂粉末3份放入搅拌机中，100rpm混合6h，其中偶联剂为铬络合物偶联剂和单烷氧基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔轮用金属基材料，其特征在于：主要由低碳钢液水雾化铁粉72～84份、石墨烯6～10份、纳米碳化硅3～5份、聚酰胺酰亚胺6～10份、偶联剂1～3份组成。

【技术特征摘要】
1.一种柔轮用金属基材料，其特征在于：主要由低碳钢液水雾化铁粉72～84份、石墨烯6～10份、纳米碳化硅3～5份、聚酰胺酰亚胺6～10份、偶联剂1～3份组成。2.根据权利要求1所述的柔轮用金属基材料，其特征在于：主要由低碳钢液水雾化铁粉75～81份、石墨烯7～9份、纳米碳化硅3.5～4.5份、聚酰胺酰亚胺7～9份、偶联剂1.5～2.5份组成。3.根据权利要求2所述的柔轮用金属基材料，其特征在于：主要由低碳钢液水雾化铁粉78份、石墨烯8份、纳米碳化硅4份、聚酰胺酰亚胺8份、偶联剂2份组成。4.根据权利要求1‐3任一项所述的柔轮用金属基材料，其特征在于：所述低碳钢液水雾化铁粉的主要成分为含碳量0.13～0.18％，含硅量0.15～0.35％，含锰量0.6～0.85％，含铬量0.9～1.2％，含钴量0.15～0.3％，含磷量0.03％以下，含硫量0.03％以下，余量为铁。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊家鹏，陈勰，魏华飞，
申请(专利权)人：东莞市本润机器人开发科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44