一种耐磨损穿孔辊及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨损穿孔辊及其加工方法；通过改性立方氮化硼，制备聚晶立方氮化硼复合材料；通过在聚晶立方氮化硼表面包覆两次硅氧纳米涂层，与聚酰亚胺形成类硅氧烷

A wear-resistant perforated roller and its processing method

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨损穿孔辊及其加工方法


[0001]本专利技术涉及涂层
，具体为一种耐磨损穿孔辊及其加工方法。

技术介绍

[0002]穿孔辊作为无缝管钢生产中重要的变形工具，其组成结构为辊轴和辊套两部分，在辊套报废后，辊轴可以继续使用，以降低成本。通过在辊套外添加一层耐磨涂层可以有效提高辊套的使用寿命。
[0003]立方氮化硼作为一种硬度高，耐高温，热稳定高和化学惰性的物质，广泛应用于固体表面涂层。但由于立方氮化硼单晶具有易解理和各向异性等缺点，限制了其应用领域，所以制备聚晶立方氮化硼复合材料来克服单晶的不足。又因为立方氮化硼单晶表面有一层致密的氧化硼薄膜阻碍了立方氮化硼晶粒间的直接键合，难以制备立方氮化硼单晶之间直接键合的聚晶立方氮化硼，所以往往采用立方氮化硼与结合剂材料混合烧结形成聚晶立方氮化硼的复合材料。然而立方氮化硼很难与结合剂材料分布均匀，导致界面结合不良，聚晶立方氮化硼复合材料的性能低下。
[0004]聚酰亚胺做为一种性能优异的耐高温胶粘剂，通常用作涂层和金属的胶黏剂使用，但其难溶以及胶粘能力差的缺点，需要对其进行改性。
[0005]因此制备一种耐磨损穿孔辊具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种耐磨损穿孔辊及其加工方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种耐磨损穿孔辊的加工方法：
[0009]S1：将立方氮化硼用食人鱼洗液处理后，超声分散于去离子水中，粗配成悬浊液A，依次加入无水乙醇，氨水和正硅酸乙酯反应，过滤洗涤干燥，得到改性立方氮化硼；
[0010]S2：将改性立方氮化硼、氮化钛粉、铝粉加入硬质合金球磨罐以乙醇作为介质研磨，真空干燥，将物料B放入真空炉热处理后，加入铰链六面顶压机上进行高温超高压烧结保温，得到聚晶立方氮化硼；
[0011]S3：将聚晶立方氮化硼用食人鱼洗液处理后，超声分散于去离子水中，粗配成悬浊液B，依次加入无水乙醇，氨水和正硅酸乙酯反应，过滤洗涤干燥，得到改性聚晶立方氮化硼；
[0012]S4：将改性聚晶立方氮化硼进行预处理，加入聚酰亚胺胶液中，超声处理，形成混合胶液A；
[0013]S5：将穿孔辊轴套基底样品进行表面预处理，将混合胶液A均匀涂抹在穿孔辊轴套基底样品表面，升温加压固化，得到耐磨穿孔辊。
[0014]进一步的，所述步骤S1和步骤S3中，每1g立方氮化硼或聚晶立方氮化硼，去离子水
的加入量为100mL，无水乙醇的加入量为500mL，氨水的加入量为40mL，正硅酸乙酯的加入量为0.15～0.3mL。
[0015]进一步的，所述聚晶立方氮化硼中各组分按质量分数占比为：改性立方氮化硼75％，氮化钛粉8～22％，铝粉3～17％。
[0016]进一步的，所述步骤S2中，研磨混料时间为6～8h，球磨转速为300～450r/min，球料质量比为3：1，真空炉热处理温度为800℃；在铰链六面顶压机上高温烧结温度为1500℃，超高压烧结压力为5.5GPa，保温时间为10～20min。
[0017]进一步的，所述步骤S4中，预处理过程为将硅烷偶联剂γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷加入无水乙醇中，混合均匀加入改性聚晶立方氮化硼，超声分散1～2h，烘干；其中硅烷偶联剂γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷加入量为改性聚晶立方氮化硼加入量的4～5％。
[0018]进一步的，所述混合胶液A中，改性聚晶立方氮化硼含量为1～2％，聚酰亚胺含量为25～30％。
[0019]进一步的，所述控制升温速率，1℃/min升至180℃，保温1.0～1.5h；1.5℃/min升至250℃，保温0.5～1h；2℃/min升至280℃，保温1.5～2h，固化压力为24.5～30.5KPa。
[0020]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术通过食人鱼洗液对立方氮化硼进行羟基化处理，使其具有亲水性能。加入氨水使溶液在碱性条件下，减弱水解反应增强缩聚速度，通过低的反应温度和正硅酸乙酯浓度，在碱性条件下，利用亲水性，让硅醇以自发形核的方式在立方氮化硼表面聚合，制备出表面均匀包覆硅氧涂层的核壳结构体，改性立方氮化硼。这种单分散的核壳结构有利于改善结合剂材料和立方氮化硼的结合，解决了分布不均，且界面结合不良的情况，提高聚晶立方氮化硼材料的性能。
[0021]本专利技术通过加入氮化钛粉、铝粉和改性立方氮化硼制备聚晶立方氮化硼材料，利用铝使得体系内液相含量增多，增强了内部颗粒的扩散流动性，使得内部结构中气孔减少，提高了聚晶立方氮化硼材料的致密性；同时利用氮化钛具有硬度大、熔点高、耐磨损性能强和化学稳定性好的特点，弥补了铝与立方氮化硼反应过程中生成AlN和AlB2，使得聚晶立方氮化硼材料整体硬度降低的问题，提高了聚晶立方氮化硼材料的硬度和耐磨性。
[0022]本专利技术通过食人鱼洗液对聚晶立方氮化硼进行羟基化处理，使其具有亲水性能。加入氨水使溶液在碱性条件下，减弱水解反应增强缩聚速度，通过较低的反应温度和正硅酸乙酯浓度，在碱性条件下，利用亲水性，让硅醇以自发形核的方式在立方氮化硼表面聚合，制备出表面均匀包覆硅氧涂层的核壳结构体。通过再次引入硅氧烷，再在改性聚晶立方氮化硼的表面包覆一层硅氧纳米涂层，最外面一层硅氧烷降低了聚酰亚胺胶液的刚性，解决聚酰亚胺胶液易开裂的问题，形成类硅氧烷
‑
聚酰亚胺共聚物混合胶液；改性聚晶立方氮化硼其表面附着硅氧烷分子，大大增加了聚晶立方氮化硼分子的自由体积，减小流动阻力，增强其与基底的扩散与作用，提高其附着力。混合胶液中的最外层硅原子与金属表面的硅原子，原子间产生内聚力，相互吸引，加强粘接。与传统方式先上胶后粘固体涂层的方式相比，具有更强的热稳定性和附着力；同时可以直接涂抹在基底表面，生成耐磨涂层，简化生产工艺。
具体实施方式
[0023]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施
例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]以下实施例中穿孔辊轴套基底样品表面预处理过程为：用砂纸打磨表面，使得表面粗糙均匀，用丙酮擦拭表面，去离子洗涤后在80℃烘箱中干燥备用。
[0025]实施例1
[0026]S1：将浓硫酸和双氧水按体积比3：1混合制备食人鱼洗液，将立方氮化硼加入其中，搅拌15min，洗涤并干燥。将40mL去离子水加入0.4g预处理后的立方氮化硼颗粒中，超声分散，依次加入200mL无水乙醇，16mL氨水以及0.12mL正硅酸乙酯搅拌均匀在室温下反应24h，反应结束后，过滤洗涤，100℃下干燥12h，得到改性立方氮化硼。
[0027]S2：将质量占比为75％改性立方氮化硼，8％氮化钛粉和17％铝粉和乙醇加入硬质合金球磨罐研磨混料6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨损穿孔辊的加工方法，其特征在于：S1：将立方氮化硼用食人鱼洗液处理后，超声分散于去离子水中，粗配成悬浊液A，依次加入无水乙醇，氨水和正硅酸乙酯反应，过滤洗涤干燥，得到改性立方氮化硼；S2：将改性立方氮化硼、氮化钛粉、铝粉加入硬质合金球磨罐以乙醇作为介质研磨，真空干燥，将物料B放入真空炉热处理后，加入铰链六面顶压机上进行高温超高压烧结保温，得到聚晶立方氮化硼；S3：将聚晶立方氮化硼用食人鱼洗液处理后，超声分散于去离子水中，粗配成悬浊液B，依次加入无水乙醇，氨水和正硅酸乙酯反应，过滤洗涤干燥，得到改性聚晶立方氮化硼；S4：将改性聚晶立方氮化硼进行预处理，加入聚酰亚胺胶液中，超声处理，形成混合胶液A；S5：将穿孔辊轴套基底样品进行表面预处理，将混合胶液A均匀涂抹在穿孔辊轴套基底样品表面，升温加压固化，得到耐磨穿孔辊。2.根据权利要求1所述的一种耐磨损穿孔辊的加工方法，其特征在于：步骤S1和步骤S3中，每1g立方氮化硼或聚晶立方氮化硼，去离子水的加入量为100mL，无水乙醇的加入量为500mL，氨水的加入量为40mL，正硅酸乙酯的加入量为0.15～0.3mL。3.根据权利要求1所述的一种耐磨损穿孔辊的加工方法，其特征在于：聚晶立方氮化硼中各组分按质量分数占比为：改性立方氮化硼75％，氮化钛粉8～22％，铝粉3～17...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾焕祥，杨国中，
申请(专利权)人：无锡腾跃特种钢管有限公司，
类型：发明
国别省市：