一种高精度安全带卷簧用不锈钢及其加工方法与流程

本发明涉及不锈钢，具体为一种高精度安全带卷簧用不锈钢及其加工方法。

背景技术：

1、安全带卷簧作为卷收器总成中的核心储能与回位元件，其性能直接决定卷收器锁止灵敏度、织带拉出回卷顺畅度及紧急工况下的约束响应速度，对驾乘人员安全保护具有决定性影响。实际服役过程中，卷簧长期处于反复伸缩循环应力状态，且常暴露于高温、潮湿及盐雾等恶劣环境中，表面极易发生磨损及电化学腐蚀，导致有效截面减小、应力集中加剧，进而引发回位迟滞甚至断裂失效，严重降低卷收器动作精度与可靠性。

2、为提升卷簧表面性能，现有技术主要采用电镀锌、磷化、涂覆有机润滑层等传统方法，但电镀层结合力不足且磷化膜硬度低、耐磨性差，难以满足高频往复摩擦工况，有机涂层耐温性差、易老化脱落。近年来，等离子熔覆与等离子喷涂等技术已在机械零部件强化领域得到应用，但仍面临层间界面相容性差、结合力差等技术问题。此外，现有自润滑涂层多依赖单一润滑相，难以实现宽温域连续润滑；而陶瓷涂层虽硬度高，却因与金属基体热膨胀系数差异大，在热循环作用下易萌生裂纹甚至剥落，严重影响涂层结构稳定性与服役寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高精度安全带卷簧用不锈钢及其加工方法，以解决现有技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、步骤1：将不锈钢带打磨、抛光、除锈、清洗、干燥，得到预处理不锈钢带；使用镍基粉末在预处理不锈钢带上进行等离子熔覆，得到预镀镍层；

4、步骤2：由镍包覆六方氮化硼粉末、钛粉、铝粉、二硫化钼、氟化钙和镍基粉末组成合金粉末，将合金粉末干燥后，在预镀镍层上进行等离子熔覆，得到合金涂层；

5、步骤3：将氧化铝和氧化钛混合均匀作为喷涂材料，在合金涂层上进行等离子喷涂，得到高精度安全带卷簧用不锈钢。

6、进一步的，步骤2中，所述合金粉末组成成分按质量份数计，镍包覆六方氮化硼粉末1~2份、钛粉5~7份、铝粉5~7份、二硫化钼2~4份、氟化钙72~4份和镍基粉末80~82份；步骤3中，所述氧化铝和氧化钛的质量比为87:13。

7、进一步的，所述预镀镍层厚度为70~90μm；所述合金涂层的厚度为80~100μm；所述等离子喷涂的涂层厚度为100~120μm。

8、进一步的，所述镍包覆六方氮化硼粉末的制备步骤如下：

9、s1：将二水合氯化亚锡和无水乙醇混合搅拌，配制成敏化液；将六方氮化硼加入敏化液中，超声振荡1~3min后进行离心分离，先用无水乙醇洗涤，再用蒸馏水洗涤，得到敏化后六方氮化硼；将氯化钯和浓盐酸混合搅拌，再加蒸馏水稀释，得到活化液；将敏化后六方氮化硼加入活化液中，超声振荡4~6min后离心分离，用无水乙醇洗涤3~5次，在35~40℃下干燥9~10h，得到活化后的六方氮化硼；

10、s2：称取六水硫酸镍、二水柠檬酸钠、硼酸和去离子水混合搅拌，加入氢氧化钠溶液调节ph至11~12，再滴加水合肼，加入聚乙烯吡咯烷酮和碘化钾，搅拌均匀，得到化学镀液；将活化后六方氮化硼放入化学镀液中进行施镀，离心分离，用蒸馏水清洗至中性后无水乙醇清洗1~3次，在45~50℃下干燥9~10h，得到镍包覆六方氮化硼粉末。

11、进一步的，s1中，所述二水合氯化亚锡和无水乙醇的质量比为1:50，所述氯化钯、浓盐酸和蒸馏水的质量比为1:20:180；s2中，所述氢氧化钠溶液浓度为80g/l，所述化学镀液的组成为：以去离子水为溶剂，其中包含20~25g/l六水硫酸镍、46~50g/l二水柠檬酸钠、28~30g/l硼酸、40~60ml/l水合肼、3~5mg/l聚乙烯吡咯烷酮和0.3~0.5mg/l碘化钾。

12、进一步的，s2中所述施镀的工作条件：温度为75~85℃、超声功率为145~150w，超声频率为35~40khz。

13、进一步的，步骤1中，所述等离子熔覆工作条件：送粉气体为氩气，流量为270~290l/h、等离子气体为氩气，流量为270~290l/h、保护气体为氩气，流量为770~790l/h、焊接电流为100~110a、焊接速度为90~100mm/min、喷枪喷嘴高度为8~10mm、摆动宽度为10~12mm和摆动速度为1090~1100mm/min。

14、进一步的，步骤2中，所述等离子熔覆的工作条件：送粉气体为氩气，流量为290~300l/h、等离子气体为氩气，流量为290~300l/h、保护气体为氩气，流量为780~800l/h、焊接电流为120~125a、焊接速度为90~95mm/min、喷枪喷嘴高度为9~11mm、摆动宽度为10~12mm和摆动速度为1090~1100mm/min。

15、进一步的，步骤3中，所述等离子喷涂的工作条件：电压为58~60v、电流为580~600a、送粉率为25~30g/min、喷涂距离为90~100mm、氩气流量35~40l/min和氢气流量5~8l/min。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、本发明的目的在于提供一种高精度安全带卷簧用不锈钢及其加工方法，在不锈钢带表面依次制备预镀镍层、含多元润滑相的合金涂层和al2o3-tio2陶瓷顶层，通过镍层的界面过渡，中间层宽温域自润滑、顶层高硬度耐磨防护，协同提升卷簧在高温、盐雾环境下的耐磨耐蚀性，满足长期高精度往复服役要求。

18、首先在不锈钢带表面等离子熔覆一层预镀镍层，利用镍层适中的热膨胀系数和优异的塑性，在基体与后续涂层间形成应力缓冲与扩散屏障，提高界面结合力。在此基础上，将预先经化学镀镍包覆的六方氮化硼粉末与钛粉、铝粉、二硫化钼、氟化钙及镍基粉末混合进行等离子熔覆，原位生成tic、tib2硬质相提升耐磨性，同时镍包覆层消除了六方氮化硼与金属基体的润湿和界面脱粘问题，使六方氮化硼与二硫化钼、氟化钙协同实现宽温域自润滑。最后，在合金涂层表面等离子喷涂al2o3-tio2，焰流中α-al2o3部分相变为γ-al2o3，tio2促进致密化，形成高硬度、耐磨的陶瓷顶层，并且在合金涂层中加入的铝粉主要生成al2o3与陶瓷顶层在化学成分上同源，可通过界面处梯度过渡，降低热膨胀失配，从而增强了两个涂层的界面结合强度，确保多层结构的完整性和长期服役稳定性，保障了安全带卷簧在高频往复服役工况下的尺寸稳定性和长期高精度释放与卷收。

1.一种高精度安全带卷簧用不锈钢的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高精度安全带卷簧用不锈钢的加工方法，其特征在于：步骤2中，所述合金粉末组成成分按质量份数计，镍包覆六方氮化硼粉末1~2份、钛粉5~7份、铝粉5~7份、二硫化钼2~4份、氟化钙2~4份和镍基粉末80~82份；步骤3中，所述氧化铝和氧化钛的质量比为87:13。

3.根据权利要求1所述的一种高精度安全带卷簧用不锈钢的加工方法，其特征在于：所述预镀镍层厚度为70~90μm；所述合金涂层的厚度为80~100μm；所述等离子喷涂的涂层厚度为100~120μm。

4.根据权利要求1所述的一种高精度安全带卷簧用不锈钢的加工方法，其特征在于：所述镍包覆六方氮化硼粉末的制备步骤如下：

5.根据权利要求4所述的一种高精度安全带卷簧用不锈钢的加工方法，其特征在于：s1中，所述二水合氯化亚锡和无水乙醇的质量比为1:50，所述氯化钯、浓盐酸和蒸馏水的质量比为1:20:180；s2中，所述氢氧化钠溶液浓度为80g/l，所述化学镀液的组成为：以去离子水为溶剂，其中包含20~25g/l六水硫酸镍、46~50g/l二水柠檬酸钠、28~30g/l硼酸、40~60ml/l水合肼、3~5mg/l聚乙烯吡咯烷酮和0.3~0.5mg/l碘化钾。

6.根据权利要求4所述的一种高精度安全带卷簧用不锈钢的加工方法，其特征在于：s2中所述施镀的工作条件：温度为75~85℃、超声功率为145~150w，超声频率为35~40khz。

7.根据权利要求1所述的一种高精度安全带卷簧用不锈钢的加工方法，其特征在于：步骤1中，所述等离子熔覆工作条件：送粉气体为氩气，流量为270~290l/h、等离子气体为氩气，流量为270~290l/h、保护气体为氩气，流量为770~790l/h、焊接电流为100~110a、焊接速度为90~100mm/min、喷枪喷嘴高度为8~10mm、摆动宽度为10~12mm和摆动速度为1090~1100mm/min。

8.根据权利要求1所述的一种高精度安全带卷簧用不锈钢的加工方法，其特征在于：步骤2中，所述等离子熔覆的工作条件：送粉气体为氩气，流量为290~300l/h、等离子气体为氩气，流量为290~300l/h、保护气体为氩气，流量为780~800l/h、焊接电流为120~125a、焊接速度为90~95mm/min、喷枪喷嘴高度为9~11mm、摆动宽度为10~12mm和摆动速度为1090~1100mm/min。

9.根据权利要求1所述的一种高精度安全带卷簧用不锈钢的加工方法，其特征在于：步骤3中，所述等离子喷涂的工作条件：电压为58~60v、电流为580~600a、送粉率为25~30g/min、喷涂距离为90~100mm、氩气流量35~40l/min和氢气流量5~8l/min。

10.一种高精度安全带卷簧用不锈钢，其特征在于：根据权利要求1-9任一项所述加工方法得到。