本发明专利技术公开了一种钢轨表面制备焊接层和涂层的方法及其焊料，其制备方法包括如下步骤：(1)采用电阻滚焊法将合金粉末与氧化物陶瓷粉末或与镍包氧化物陶瓷粉末混合的焊料焊接在钢轨的上表面，形成一层或两层结构重叠的焊接层；(2)对钢轨表面缓冷处理；(3)对钢轨表面采用机械或化学处理及烘干处理；(4)在钢轨上表面用添加了镍包或铝包氧化物颗粒的冷喷锌或冷喷铝或富锌或富铝涂料涂覆76-650μm厚的涂层，在钢轨的剩余表面涂覆10nm-5mm的反光隔热降温涂层或智能调温涂层。本发明专利技术使钢轨隔热降温，大幅度降低了钢轨的温度应力，使列车运行安全，并使钢轨防腐耐侯，导电性好，使用寿命长。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种钢轨表面制备焊接层和涂层的方法及其焊接材料。
技术介绍
随着我国经济的快速发展，加快了铁路列车提速的趋势。相应产生了铁路的安全问题。铁路的安全问题之一，在于因钢轨的温度变化产生的钢轨伸缩力和温度应力，造成了对行车的安全隐患。具体地说，钢轨的温度随着一年春夏秋冬的环境气温的变化而变化，相应地会产生钢轨的纵向伸缩力和随之产生的巨大温度力，这会对铁路线路产生巨大的破坏性影响。为了控制钢轨的自由伸缩量和钢轨全断面上巨大的温度力，在铁路工程中，人们通过钢轨扣件、夹板、螺钉以及相关的轨枕、碎石等设施和部件，需要对钢轨逐段固定，并把钢轨的伸缩相应限制在一个很小的、许可的安全范围内。也就是说，在保证列车安全行驶的同时，不得不增大线路设施施工成本和管理、养护维修的成本。铁路的安全问题之二，在于保证重载高速行车的运行平衡状态的同时，要保证高速、重载列车所用钢轨质量和钢轨表面伤损后的修复质量，必要时还要保证列车回路电流信号的畅通而使钢轨表面具有良好的导电性能，为此要保证钢轨表面金属焊接层的质量。 同样，为避免再用低速列车用过的钢轨及其配件材料造成的安全隐患，无疑还要增加购买新钢轨的成本和管理费用。本专利技术专利申请者的专利技术思想，是通过专利技术一种钢轨表面制备焊接层和涂层的方法及其焊接材料，减小现有有缝铁路线路和无缝铁路线路内的温度力，降低线路的部分成本，提高铁路运行的安全性。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的之一，在于提出了一种减小铁路线路温度力的耐磨、隔热、降温、耐腐蚀钢轨的制备方法。本专利技术的另一目的，在于提出了与一种钢轨表面制备焊接层和涂层的方法相配套的焊接材料。本专利技术的技术思路是先以镍基自溶性粉末与掺入氧化物陶瓷粉末或镍包氧化物陶瓷粉末的混合物粉末为焊料，采用电阻滚焊的装置和方法，在钢轨的上表面制备以该焊料构成的一层或两层结构重叠的焊接层，再在钢轨的表面喷涂导电耐腐的隔热涂层；或者先在钢轨的上表面喷涂导电耐磨隔热涂层，再在除钢轨的上表面以外的钢轨表面上喷涂耐磨隔热、降温的涂层。本专利技术采用的技术方案是利用电阻滚焊的方法在钢轨上表面(轨顶)制备导电隔热的焊接层；采用喷涂法或辊涂法或刷涂法在钢轨的其余表面涂覆隔热、降温的耐腐耐磨涂层；其制备方法包括如下步骤①焊接先在钢轨表面上经过机械处理或化学处理，使其除锈除油和烘干，并在露出新鲜金属光泽表面设置一层合金粉末与氧化物陶瓷粉末或与镍包氧化物陶瓷粉末的混合粉末， 或者设置两层合金粉末与氧化物陶瓷粉末的混合粉末；第一层混合粉末的化学质量百分比 (wt% )的组成为 C 0. 1 0. 5，B 0. 5 5，Sil 5，Cr 4 16，Cu 3 18，Fe 3 14， 纳米 Ni 2 10，在 Ni/ 纳米 ZrO3 (Ni 2 3，Y2O3 0. 3 0. 4，纳米 Zr025 12)、Ni/ 纳米 AI2O3 (Ni 2 5，纳米 AI2O3 4. 3 12)、Ni/Ti02 (Ni 2 6，TiO2 4 10)中任意选择一种或两种，Ni余量；第二层混合粉末的化学质量百分比(wt%)的组成为C 0.3 0.4，B 2. 3 2. 5，Si 2. 4 2. 6，Cr 8. 4 10. 6，Cu 4. 8 10. 2，Fe 6. 2 6. 4，SiO2 0. 2 1. 2，TiO21.0 3. 0，Ni 余量。再在电阻滚焊装置系统中，连接好从电阻滚焊脉冲电源的正、负极分别到滚轮电极的火线、到钢轨表面间构成回路的地线，涂布在钢轨上表面(轨顶)的混合粉末宽度为2.5 3. Omm,第一层粉层或第一层与第二层粉层厚度均为0. 2 0. 3mm,将宽度为5mm的滚轮电极压在混合粉末上，确保再加载30 50kg的负荷后的滚轮电极能够向前移动；然后接通电流峰值为3000A、工频为20Hz的低脉冲电源，进行电阻滚焊。②缓冷处理完成焊接过程后，用保温毡或保温毯覆盖在钢轨表面上，进行缓冷处理，以便在保护性温度气氛下扩散退火，减小钢轨的热应力。③表面处理在缓冷处理了的钢轨表面(除焊接层表面外)，经过轻度或适度的机械处理或化学处理的除锈过程，再次除掉自第一次熔覆前对钢轨表面处理后超过4小时的钢轨表面又会产生的氧化薄膜，使钢轨表面重新露出洁净的金属光泽，再经表面清理整形及烘干，使烘干干燥温度彡50°C。④喷涂选用喷涂法或人工刷涂法或辊涂法，在钢轨表面涂覆厚度为20 600 μ m或者厚度为76 650mm的涂层，该冷镀层是冷喷锌涂料、冷喷铝涂料、富锌涂料、富铝涂料、富锌铝涂料中的任意一种或任意两种混合涂料与添加化学质量百分比为2 22%的镍包纳米氧化物(或镍包氧化物)或2 22%的铝包纳米氧化物(或铝包氧化物)中的纳米氧化锆 (或氧化锆)、纳米氧化铝(或氧化铝)、纳米二氧化钛(或二氧化钛)、纳米氧化锌(或氧化锌)、镍包纳米氧化锆、镍包纳米氧化铝、镍包二氧化钛、镍包氧化锆、镍包氧化铝粉末的任意一种或任意两种粉末并掺入适量稀释剂，再经过充分搅拌均勻后的混合涂料，涂覆到钢轨的表面上；喷涂前在焊接层的表面盖上遮盖条(板)，喷涂后取掉遮盖条(板)；并按上述喷涂涂料及喷涂方法，在钢轨的上表面喷涂厚度为76 300 μ m的涂层，然后在剩余的钢轨表面喷涂厚度为76 100 μ m的涂层(或不喷涂76 IOOmm厚的涂层)；紧接着，将焊接层表面或将包括焊接层在内的焊接层附近的表面用2.5 15mm宽的条(板)遮盖掉后， 再在钢轨的表面喷涂IOnm 5mm厚的反射隔热保温涂料或防晒降温涂料或散热降温涂料或智能调温涂料；同样，喷涂前在焊接层表面盖上遮盖条(板)，喷涂后取掉遮盖条(板)。根据不同的环境条件要求，还可在上述钢轨涂层的表面，再用喷涂法或刷涂法或辊涂法涂覆上相配套的面漆。例如抗冲击性、隔热的YNMT-939G钢结构隔热防腐漆(南宁外墙保温厂生产)，透明、隔热的RPM(智能液晶)隔热涂料(佛山市璀佩姆智能涂料有限公司生产)等。当然，也可以不涂覆面漆。最后，完成按本专利技术制备的成品钢轨的吊装、堆垛和入库工作。完成本专利技术所产生的如下有益的实际效果是1、在环境温度下，全面降低了钢轨本身在春夏、夏天、夏秋间的温度(冬天可减少钢轨的热量损失)，从而避免了钢轨温度应力过大造成的钢轨胀轨跑道、列车运行安全事故等，降低了铁路线的维修成本。2、制备在钢轨上表面的焊接层及涂层具有良好的导电性能，保证了列车电路信号的正常接收和发送，保障了行车的安全性。3、所选择焊接层的材料成分、焊接方法将焊接层的熔点控制在970°C 1160°C 的范围，从而避免了因焊接温度过高(不锈钢带焊接法及电弧焊接法易使钢轨表面形成 1100°C 1350°c的高温)带来的导致钢轨变形及脆性裂纹等损害。4、由于焊接层具有一定的硬度范围(ΗΙ08 50)，因而拓宽了钢轨的使用范围， 降低了钢轨上表面的磨损，延长了钢轨的使用寿命。5、耐腐蚀涂层对钢轨表面具有防锈防腐蚀作用，从而延长了钢轨的使用寿命，节约了铁路线路成本。附图说明图1是钢轨表面电阻焊滚焊合金粉末与氧化物陶瓷粉末或与镍包氧化物陶瓷粉末的混合粉末示意图。在图1中显示了焊接装置系统中大电流脉冲电阻滚焊电源1，电焊机输出电缆2， 行走小车本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种钢轨表面制备焊接层和涂层的方法及其焊料，其特征在于包括如下步骤：（１）、焊接，在经过机械处理或化学处理并在露出新鲜金属光泽的钢轨上表面设置一层或两层厚为０．２～０．３ｍｍ、宽为２．０～５ｍｍ的合金粉末与氧化物陶瓷粉末或与镍包氧化物粉末的混合粉末，第一层混合粉末的化学质量百分比（ｗｔ％）的组成为Ｃ ０．１～０．５，Ｂ ０．５～５，Ｓｉ １～５，Ｃｒ ４～１６，Ｃｕ ３～１８，Ｆｅ ３～１４，纳米Ｎｉ ２～１０，余量Ｎｉ，在Ｎｉ／ＺｒＯ２（Ｎｉ ２～３，Ｙ２Ｏ３ ０．３～０．４，ＺｒＯ２ ５～１２）、Ｎｉ／纳米ＡＩ２Ｏ３（Ｎｉ ２～５，纳米ＡＩ２Ｏ３４．３～１２）、Ｎｉ／ＡＩ２Ｏ３（Ｎｉ ２～５，ＡＩ２Ｏ３ ４．３～１２）、Ｎｉ／ＴｉＯ２（Ｎｉ２～６，ＴｉＯ２ ４～１０）中任意选择一种或两种；第二层混合粉末的化学质量百分比（（ｗｔ％）的组成为Ｃ ０．３～０．４，Ｂ ２．３～２．５，Ｓｉ ２．４～２．６，Ｃｒ ８．４～１０．６，Ｃｕ ４．８～１０．２，Ｆｅ ６．２～１０．４，ＳｉＯ２０．２～１．２，ＴｉＯ２０．５～３．０，余量Ｎｉ；采用电阻滚焊法，将第一层混合粉末或第二层混合粉末或第一、二层混合粉末焊接在钢轨的上表面，并形成焊接熔点为９７０～１１６０℃的焊接层；（２）缓冷处理，用保温毯或保温毡覆盖在钢轨表面上，进行保护性温度气氛下的缓冷降温处理；（３）表面处理，对钢轨表面（焊接层表面除外）采用轻度的机械处理或化学处理及烘干处理，使烘干干燥温度≤５０℃；（４）喷涂，选用无气喷涂、有气喷涂、静电喷涂、人工刷涂、辊涂中的一种涂覆方法，在钢轨表面涂覆２０～６００μｍ厚或者６５～６５０μｍ厚的混合涂料，或者涂覆１０ｎｍ～５ｍｍ厚的反射隔热保温涂料或防晒降温涂料或智能调温涂料或散热涂料，或者先在钢轨表面涂覆一层混合涂料，再涂覆一层反射隔热保温涂料或防晒降温涂料或散热涂料或智能调温涂料。...
【技术特征摘要】
1.一种钢轨表面制备焊接层和涂层的方法及其焊料，其特征在于包括如下步骤(1)、焊接，在经过机械处理或化学处理并在露出新鲜金属光泽的钢轨上表面设置一层或两层厚为0. 2 0. 3mm、宽为2. 0 5mm的合金粉末与氧化物陶瓷粉末或与镍包氧化物粉末的混合粉末，第一层混合粉末的化学质量百分比的组成为C 0. 1 0.5，B 0.5 5，Si 1 5，Cr 4 16，Cu 3 18，Fe 3 14，纳米 Ni 2 10，余量 Ni，在 Ni/Zr02 (Ni 2 3，Y2O3 0. 3 0. 4，ZrO2 5 12)、Ni/ 纳米 AI2O3 (Ni 2 5，纳米 AI2034. 3 12)、Ni/ AI2O3 (Ni 2 5，AI2O3 4. 3 12)、Ni/Ti02(Ni2 6，TiO2 4 10)中任意选择一种或两种； 第二层混合粉末的化学质量百分比((wt 的组成为C 0.3 0.4，B 2.3 2.5，Si 2.4 2. 6, Cr 8. 4 10. 6，Cu 4. 8 10. 2，Fe 6. 2 10. 4，SiO2O. 2 1. 2，TiO2O. 5 3. 0，余量 Ni ；采用电阻滚焊法，将第一层混合粉末或第二层混合粉末或第一、二层混合粉末焊接在钢轨的上表面，并形成焊接熔点为970 1160°C的焊接层；(2)缓冷处理，用保温毯或保温毡覆盖在钢轨表面上，进行保护性温度气氛下的缓冷降温处理；(3)表面处理，对钢轨表面(焊接层表面除外)采用轻度的机械处理或化学处理及烘干处理，使烘干干燥温度< 50°C ；(4)喷涂，选用无气喷涂、有气喷涂、静电喷涂、人工刷涂、辊涂中的一种涂覆方法，在钢轨表面涂覆20 600 μ m厚或者65 650 μ m厚的混合涂料，或者涂覆IOnm 5mm厚的反射隔热保温涂料或防晒降温涂料或智能调温涂料或散热涂料，或者先在钢轨表面涂覆一层混合涂料，再涂覆一层反射隔热保温涂料或防晒降温涂料或散热涂料或智能调温涂料。2.如权利要求1所述的钢轨表面制备焊接层和涂层的方法及其焊料，其特征在于所述涂覆在钢轨表面上的混合涂料，是冷喷锌涂料、冷喷铝涂料、富锌涂料、富铝涂料中的任意一种或任意两种混合涂料与添加化学质量百分比为2 15%的氧化物陶瓷粉末或与添加化学质量百分比为2 22%的镍包纳米氧化物(或镍包氧化物)或2 20%的铝包纳米氧化物(或铝包氧化物)中的镍包或铝包纳米氧化...
【专利技术属性】
技术研发人员：张昆，
申请(专利权)人：张昆，
类型：发明
国别省市：33
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