一种传动机械零部件用复合镀层钢带的生产方法技术

一种传动机械零部件用复合镀层钢带的生产方法：以DC04热轧酸洗卷为原料，进行反复冷轧轧后常规脱脂；退火；开卷、分条并去除毛刺；在室温下复合电镀Ni‑Fe‑TiO2合金；物理气相沉积Al2O3；热喷涂ZrO2‑MgO‑CaO‑SiO2复合氧化物；物理气相沉积MoS2；自然冷至室温后卷取。本发明专利技术钢带Rm为550~600 MPa，延伸率为30~35%，应变硬化指数n为0.42~0.47，塑性应变比r为2.7~3.0，表面硬度为1550~1600 HV，摩擦系数为0.08~0.14，biao 面无裂纹，耐磨性能良好，热导率为1.2~2.3 W/m∙°C，隔热性能良好；最高使用温度为430~450 °C，置于400 °C 高温环境下2400 h后，其抗拉强度和延伸率没有明显变化，耐热性能良好；在400 °C↔0 °C水冷循环试验条件下，经循环15~18次，涂层未产生裂纹和脱落，抗热震性能良好。

Method for producing composite coating steel strip for transmission machinery parts

Production method of composite coating of steel belt for transmission machinery parts: DC04 hot rolled steel coil as raw material, repeated cold rolling after conventional degreasing; annealing; uncoiling, strip and burr; composite plating at room temperature Ni Fe TiO2 Al2O3 alloy; physical vapor deposition; thermal spraying ZrO2 MgO CaO SiO2 composite oxide; physical vapor deposition MoS2; natural cooling to room temperature after coiling. The invention of 550~600 strip Rm MPa, elongation rate of 30~35%, the strain hardening index n is 0.42~0.47, the plastic strain ratio R is 2.7~3.0, the surface hardness of 1550~1600 HV, the friction coefficient is 0.08~0.14, Biao no crack, good wear resistance, thermal conductivity of 1.2~2.3 W/m - ~ C, heat insulation performance good; the highest use temperature is 430~450 DEG C, in 400 ~ C 2400 h under the environment of high temperature, the tensile strength and elongation did not change significantly, with good heat resistance; in 400 ~ C 0 DEG C water circulation under the condition of test, the 15~18 loop, coating without cracks lines and loss, thermal shock performance is good.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钢带的生产方法，具体地属于一种传动机械零部件用复合镀层钢带的生产方法。
技术介绍
传动机械是工业设备不可或缺的组成部分，其通过机械方式传递动力，使整台机器产生运转，主要包括齿轮、链条、轴承、活塞、蜗轮、蜗杆等零部件。这些零部件长时间处于高频率、高强度的摩擦或啮合状态，持续的冲击以及摩擦产生的高热量，使其很容易产生变形，磨损率较高。目前，传动机械零部件主要以高碳高铬的合金钢为原料进行生产，通过加入大量的合金元素，以提高钢的耐磨性能。但是，这种方式也存在着两个明显的不足：由于原料钢种添加了大量的合金元素，一方面导致原料成本大幅上升；另一方面也引起原料冶炼、轧制、热处理及产品成形的难度明显加大。某种程度上，这限制了产品的进一步推广。因此，从市场角度来看，很有必要对现有原材料进行改进，以提高产品的性价比。近年来，由于材料制备工艺水平的不断提高，镀层钢带因其成本低、性能好逐渐引起人们的广泛关注，已成为替代合金钢的重要材料，并获得广泛应用。相对而言，普通的纯金属镀层钢带由于质地较软，导电及导热系数较高，钢带容易迅速升温，极易出现变形和断带。与之相比，常用的无机陶瓷材料却有着良好的隔热、耐热和耐磨性能，理论上可以用于生产传动机械零部件。但是，其也存在一个明显缺点：脆性大，塑性差，力学性能不好。显然，如果能将无机陶瓷材料通过合适的方式牢固地涂覆在钢带表面，有机结合两者的优点，就有可能生产出满足实际需要的镀层钢带。经检索：中国专利公开号为CN104805484A的文献，公开了一种Cu-Ni/Ni-Ag双复合镀层极薄钢带的生产方法。该文献以SPHC热轧酸洗卷为原料，采用二次冷轧＋一次退火+电镀Cu-Ni+热喷涂Ni-Ag＋两次退火的工艺进行生产。所得钢带的厚度为0.2~0.3mm，抗拉强度为330~380MPa，延伸率为34~38%，表面生成了一层均匀致密、附着力强、厚度为7~10µm的Cu-Ni/Ni-Ag双复合镀层，镀层表面硬度为90~100HV，粗糙度为0.15~0.30µm，镜面反射率为88~95%，电阻率为6.5~8.7µΩ∙cm，热导率为6~10W/cm∙°C。产品的导电和导热性能良好。但是，该镀层钢带采用贵金属Ag，对生产常规的传动机械零部件而言，其成本和价格更高，更加难以推广。此外，该镀层钢带厚度薄、硬度低、耐磨性能差。同时，钢带的导热性能良好，传导热量时会使零部件表面温度迅速升高，在持续冲击的作用下，更容易产生变形，磨损率较高。中国专利公开号为CN104988456A的文献，公开了一种Cu-Sn/Sn-Au双复合镀层极薄钢带的生产方法。该文献以SPCC冷轧钢板作为原料，采用一次退火＋一次冷轧+热喷涂Cu-Sn+二次退火+热喷涂Sn-Au+三次退火的工艺进行生产。所得钢带的厚度为0.1~0.2mm，抗拉强度为300~350MPa，延伸率为38~45%。表面生成了一层均匀致密、附着力强、厚度为8~12µm的Cu-Sn/Sn-Au双复合镀层，镀层呈现光亮的金黄色，表面硬度为100~120HV，粗糙度为0.1~0.2µm，镜面反射率为94~99%，在常规环境下放置720d后，镀层失光率不超过0.5%，电阻率为14~18µΩ∙cm，热导率为60~75W/m∙°C，在350~400°C下保持480h后，表面氧化面积不超过0.1%，硬度值变化率不超过0.3%。虽然产品的表面性能、导电性能、导热性能良好，但是，该镀层钢带采用贵金属Au，对生产常规的传动机械零部件而言，其成本和价格更高，更加难以推广。特别是Au-Sn二元合金是由许多脆硬性的中间相组成，产品的加工成形性能存在不足。此外，该镀层钢带厚度薄、硬度低、耐磨性能差。同时，钢带的导热性能良好，传导热量时会使零部件表面温度迅速升高，在持续冲击的作用下，更容易产生变形，磨损率较高。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，提供一种满足批量生产传动机械零部件需要、具有优良力学性能、成型性能、耐磨性能、耐热性能、隔热性能的复合镀层钢带的生产方法。实现上述目的的措施：一种传动机械零部件用复合镀层钢带的生产方法，其步骤：1)以普通的DC04热轧酸洗卷作为原料，进行10~11道次反复冷轧轧制，控制总压下率为95~98%，然后常规脱脂；2)在全氢保护气氛下进行退火，控制退火温度为650~690°C，保温时间为28~38min；3)开卷、分条并去除毛刺；4)在室温下复合电镀Ni-Fe-TiO2合金；电镀液的组成：NiSO4+FeSO4酸性水溶液、TiO2固体微粒及重量百分比浓度为3~5%的表面活性剂吐温-20；所述NiSO4+FeSO4酸性水溶液中，NiSO4与FeSO4浓度之比为2.7~3.7：1，电流密度为2.2~3.2A/dm2，电镀时间为4~7min；电镀过程中并予以充分搅拌；5)进行物理气相沉积Al2O3，控制其沉积速率为1.2~1.5µm/min，沉积时间为5~10min；6)热喷涂ZrO2-MgO-CaO-SiO2复合氧化物，并控制加入的ZrO2、MgO、CaO及SiO2的重量百分比为：ZrO2：MgO：CaO：SiO2=(4~6):1:1:(3~5)；7)进行物理气相沉积MoS2，控制其沉积速率为0.8~0.9µm/min，沉积时间为2~4min；8)自然空冷至室温后卷取。其在于：所述TiO2固体微粒平均粒径为3~4µm，并按照10~15g/L电镀液加入。其在于：所述加入的ZrO2、MgO、CaO及SiO2，其平均粒径在3.5~4.2µm，喷涂速度在500~600m/s，沉积率在0.8~1.1kg/h。针对现有工艺存在的问题，本专利技术通过大量试验及研究，提出一种新的思路，即采用普通的DC04热轧酸洗卷作为原料，采用“复合电镀+热喷涂+二次物理气相沉积”工艺进行生产。之所以这样选择，是因为：一是以普通的DC04热轧酸洗卷作为原料。与其它普通的合金钢相比，其完全可以保证钢带的力学性能。由于DC04不含合金元素，因而保证了原料钢种成本较低。此外，DC04钢中C、Mn、Si含量较低，可以保证基材的表面质量和涂镀性能；同时，钢中较低的P和S含量，可以保证产品具有良好的冲压成形及焊接性能。用钢带作基材，替代合金钢，其生产成本会大幅降低。二是热轧酸洗卷通过冷轧+退火工序来保证冷轧原料的厚度、力学性能和表面质量。在这里，通过增加冷轧轧制道次数和总压下率，以增强基材表面的光洁度，降低粗糙度，以有利于后续的镀层更加均匀和平整，提高镀层的稳定性。三是退火结束后，先在钢基上复合电镀Ni-Fe-TiO2层，形成内镀层。与普通的单金属或合金电镀层相比，该复合层均匀嵌入不溶性固体微粒的复合镀层往往具有更好的使用性能，Ni及其合金尤其如此。本专利技术中，以NiSO4+FeSO4酸性水溶液为基础镀液，再加入少量廉价的表面活性剂吐温-20及TiO2固体微粒，通过强烈搅拌，形成均匀的悬浮液。复合电镀Ni-Fe-TiO2层与单纯的Ni镀层相比，Ni-Fe合金与基体结合牢固，耐蚀性能相当，硬度更高。用廉价的Fe部分替代贵重的Ni，降低了成本。此时，Ni-Fe合金中再均匀嵌入TiO2微粒，由于TiO2具有高熔点及高硬度，化学性质稳定，Ni-Fe-TiO2整个复合镀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传动机械零部件用复合镀层钢带的生产方法，其步骤：1) 以普通的DC04热轧酸洗卷作为原料，进行10~11道次反复冷轧轧制，控制总压下率为95~98%，然后常规脱脂；2) 在全氢保护气氛下进行退火，控制退火温度为650~690 °C，保温时间为28~38 min；3) 开卷、分条并去除毛刺；4) 在室温下复合电镀Ni‑Fe‑TiO2合金；电镀液的组成：NiSO4+FeSO4酸性水溶液、TiO2固体微粒及重量百分比浓度为3~5%的表面活性剂吐温‑20；所述NiSO4+FeSO4酸性水溶液中，NiSO4与FeSO4浓度之比为2.7~3.7：1；电镀电流密度为2.2~3.2 A/dm2，电镀时间为4~7 min，并予以充分搅拌；5) 物理气相沉积Al2O3，控制其沉积速率为1.2~1.5 µm/min，沉积时间为5~10 min；6) 热喷涂ZrO2‑MgO‑CaO‑SiO2复合氧化物，并控制加入的ZrO2、MgO、CaO及SiO2的重量百分比为：ZrO2：MgO：CaO：SiO2 =(4~6):1:1: (3~5)；7) 物理气相沉积MoS2，控制其沉积速率为0.8~0.9 µm/min，沉积时间为2~4 min；8) 自然空冷至室温后卷取。...

【技术特征摘要】
1.一种传动机械零部件用复合镀层钢带的生产方法，其步骤：1)以普通的DC04热轧酸洗卷作为原料，进行10~11道次反复冷轧轧制，控制总压下率为95~98%，然后常规脱脂；2)在全氢保护气氛下进行退火，控制退火温度为650~690°C，保温时间为28~38min；3)开卷、分条并去除毛刺；4)在室温下复合电镀Ni-Fe-TiO2合金；电镀液的组成：NiSO4+FeSO4酸性水溶液、TiO2固体微粒及重量百分比浓度为3~5%的表面活性剂吐温-20；所述NiSO4+FeSO4酸性水溶液中，NiSO4与FeSO4浓度之比为2.7~3.7：1；电镀电流密度为2.2~3.2A/dm2，电镀时间为4~7min，并予以充分搅拌；5)物理气相沉积Al2O3，控制其沉积速率为1.2~1.5µm/min，沉积时间为5...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄菲，刘占增，骆海贺，李建华，陈浮，匡伟，张兆丽，余晓静，
申请(专利权)人：武汉钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42