BE1027775B1 - Abriebfeste Umhüllungszusammensetzung, abriebfester Schweißdraht und Verfahren zu dessen Herstellung sowie Anwendung davon - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine abriebfeste Umhüllungszusammensetzung, einen abriebfesten Schweißdraht und ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie eine Anwendung davon. Die abriebfeste Umhüllungszusammensetzung umfasst ein abriebfestes Material, ein Polymermaterial, und ein Füllmaterial; wobei das abriebfeste Material 0,5 Gew.-% bis 5,5 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung; das abriebfeste Material Diamantpartikel umfasst; das Polymermaterial 5 Gew.-% bis 20 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung; das Füllmaterial Pulver eines Übergangsmetalloxides und Nickellegierungspulver umfasst; und das Übergangsmetalloxid 10 Gew.-% bis 40 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht des Füllmaterials. Bei der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung wird Diamant als abriebfestes Verstärkungsmaterial verwendet, während ein Übergangsmetalloxid als Füllmaterial verwendet wird. Bei Anwendung auf Schweißen oder Lötbeschichten, bildet der Diamant eine abriebfeste Beschichtung, und die Anwesenheit des Füllmaterials trägt zur Reduktion der thermischen Schädigung von Diamanten, zur Verbesserung der Lötaktivität davon und gleichzeitig zur Verringerung des Längenausdehnungskoeffizienten von Schweißgütern bei.
Description
Abriebfeste Umhüllungszusammensetzung, abriebfester Schweißdraht BE2020/5240 und Verfahren zu dessen Herstellung sowie Anwendung davon Technisches Gebiet Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet von abriebfesten Materialien, und betrifft insbesondere eine abriebfeste Umhüllungszusammensetzung, einen abriebfesten SchweifBdraht und ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie eine Anwendung davon. Technischer Hintergrund Die Gesamtlebensdauer eines Produkts wird durch die Lebensdauer seiner Schlüsselkomponenten bestimmt, das heißt, nicht alle Teile beenden beim Ende der Lebensdauer des Produkts ihre Betriebsdauer, und die Gesamtleistung des Produkts verschlechtert sich hauptsächlich wegen Ausfallursachen wie z.B. Verschleibes weniger Schlüsselkomponenten, deswegen wird die Betriebsdauer des Produkts verkürzt, oder nur aufgrund fehlender Schlüsselleistungswerte soll das Produkt außer Dienst treten. Durch die Wiederaufbereitung kann die fortschrittliche Nutzung der Ressourcen elektromechanischer Abfallprodukte realisiert werden, was ein wirksamer Weg zur Energieeinsparung und Emissionsreduzierung darstellt und erhebliche Auswirkungen auf die Ressourcenschonung und den Umweltschutz hat.
Als Wiederaufbereitungstechnologie basiert die Lötbeschichtungstechnologie auf dem Prinzip des Lötens unter Verwendung der Benetzung und Verteilung von flüssiger Lötlegierung auf einem Basismetall. Es ist eine Technologie zur Materialoberflächenbearbeitung, in der an der Oberfläche eines Grundkörpers eine Beschichtung mit spezieller Eigenschaft gebildet wird. Während des Lôtbeschichtungsprozesses erfordert der Basismetall im Allgemeinen eine gesamte und gleichmäßige Heizung, und es gibt mehrere Heizungsmethoden, wie Ofenheizung, Induktionsheizung und Flammenheizung; jedoch ist die Lötbeschichtungseffizienz niedrig, und eine spezielle Ausstattung ist dabei nötig, daher ist die Anforderung an Wiederaufbereitung der Ausstattungen während des Diensts kaum erfüllbar. Darüber hinaus würde der Diamant während des Schweifsens leicht oxidiert werden und bei hoher Temperatur graphitiert werden, wodurch es zur thermischen Schädigung des Diamanten führt, was die Abriebfestigkeit des Metalls an der Auftragschweifschicht ernsthaft beeinträchtigt. Die meisten Schweifsmaterialien haben eine schlechte Benetzbarkeit oder sogar keine Benetzbarkeit gegenüber dem Diamanten, daher wird eine mechanisch verkrustete Struktur mit schlechter Abriebfestigkeit gebildet. Ferner ist der Längenausdehnungskoeffizient des Diamanten niedriger als der von meisten Metallmaterialien, daher würde eine Rissbildung leicht unter dem Einfluss der 40 Wärmespannung beim SchweiBen entstehen, was die Festigkeit des Diamanten verringert.
Im Hinblick darauf wird die vorliegende Offenbarung vorgeschlagen. BE2020/5240 Gegenstand der Offenbarung Der vorliegenden Offenbarung liegt eine erste Aufgabe zugrunde, eine abriebfeste Umhüllungszusammensetzung bereitzustellen. Bei der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung werden Diamantpartikel als abriebfestes Verstärkungsmaterial verwendet, um bei Anwendung auf Schweißen oder Lötbeschichten eine abriebfeste Beschichtung auf der Oberfläche eines Werkstücks bilden zu können; und bei der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung wird ein Übergangsmetalloxid als Füllmaterial verwendet, was zur Reduktion der thermischen Schädigung der Diamantpartikel, zur Verbesserung der Lötaktivität von Diamantpartikeln und gleichzeitig zur Verringerung des Längenausdehnungskoeffizienten von SchweiBgütern beiträgt, wodurch eine Rissbildung an den Diamantpartikeln unter dem Einfluss der Wärmespannung beim Schweißen verhindert wird.
Der vorliegenden Offenbarung liegt eine zweite Aufgabe zugrunde, einen abriebfesten Schweilsdraht enthaltend eine oben genannte abriebfeste Umhüllungszusammensetzung sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen.
Der vorliegenden Offenbarung liegt eine dritte Aufgabe zugrunde, eine Anwendung der oben genannten abriebfesten Umhüllungszusammensetzung bzw. des abriebfesten Schweißdrahts auf das Gebiet von abriebfesten Lötbeschichtungsmaterialien bereitzustellen.
Um die obigen Aufgaben dieser Offenbarung zu lösen, wird folgende technische Lösung spezifisch angenommen: Eine abriebfeste Umhüllungszusammensetzung umfasst ein abriebfestes Material, ein Polymermaterial, und ein Füllmaterial; Das abriebfeste Material beträgt 0,5 Gew.-% bis 5,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung; und das abriebfeste Material umfasst Diamantpartikel; Das Polymermaterial beträgt 5 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung; und Das Füllmaterial umfasst Pulver eines Übergangsmetalloxides und Nickellegierungspulver; und das Übergangsmetalloxid beträgt 10 Gew.-% bis 40 Gew.-% , bezogen auf das Gesamtgewicht des Füllmaterials.
Optional umfasst das Polymermaterial mindestens eines der Gruppe aus Polymethylmethacrylat, Ethylcellulose, Polyvinylalkohol und Aminsalz von Polyacrylsäure.
Optional ist das Polymermaterial Polymethylmethacrylat.
Optional ist das Ubergangsmetalloxid aus mindestens einem der BE2020/5240 Metalloxide von Elementen der Gruppe VB oder der Gruppe VIB ausgewählt.
Optional enthalten die Pulver des Übergangsmetalloxides Pulver von Nioboxid und Pulver von Molybdänoxid; und das Massenverhältnis zwischen den Pulvern von Nioboxid und den Pulvern von Molybdänoxid liegt im Bereich von 5-15:5-25.
Optional weisen die Pulver von Nioboxid und die Pulver von Molybdänoxid jeweils eine Korngröfe von 140-1000 Maschen auf.
Optional weisen die Diamantpartikel eine Korngröße von 140-600 Maschen auf; und die Diamantpartikel sind oberflächenaktivierte Diamantpartikel.
Optional sind die Nickellegierungspulver aus mindestens einem der Gruppe von BNis:CrSiBFe, BNiz4CrFeSiB, BNiz3aCrFeSiB(C), BNissMnSiCu oder BNizsCrSiBCUMoNb ausgewählt.
Optional sind die Nickellegierungspulver Kügelchen oder Quasi-Kügelchen mit einer Korngröfse von 40-300 Maschen.
In dieser Offenbarung zersetzt sich der Salzfilm auf der Oberfläche des Diamanten in der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung wegen der Absorption der Wärme des Lichtbogens bei Anwendung auf Schweißen oder Lötbeschichten, und das erzeugte Ammoniak kann den Sauerstoffpartialdruck in der Argonatmosphäre verringern und den durch die Atomsphäre erzielte Schutzeffekt beim Lötbeschichtungsprozess verbessern; und die erzeugten Übergangsmetalloxide (z.B. Molybdänoxid und Nioboxid) reagieren mit Diamant unter Bildung eines Ubergangsmetallfilms und haften dabei an der Oberfläche der Diamantschicht, was zur Reduktion der thermischen Schädigung der Diamantpartikel bei hoher Temperatur und zur Verbesserung der Lötaktivität der Diamantpartikel beitragen kann.
Zweitens werden Metalle (Niobium und Molybdän), die auf Grund der Reduktion der Ubergangsmetalloxide (Molybdänoxid und Nioboxid) durch Kohlenstoff erzeugt werden, in Schweikgütern gelöst, was der Verringerung des Längenausdehnungskoeffizienten von SchweiBgütern dient, so dass er sich besser an den Längenausdehnungskoeffizienten der Diamantpartikel anpasst, wodurch eine Rissbildung an den Diamantpartikeln unter dem Einfluss der Wärmespannung beim Schweißen verhindert wird.
Darüber hinaus haften die UÜbergangsmetalloxide (Nioboxid und Molybdänoxid), die keiner Reaktion unterliegt, nach dem Schmelzen an der Oberfläche des Lötüberzugs, was eine Auswirkung zur langsamen Abkühlung der Beschichtung hat, wodurch die Oxidation der Diamantbeschichtung wirksam verhindert werden kann und ein Reiben der Diamantbeschichtung wegen rapider Abkühlung vermieden wird.
In dieser Offenbarung kann das Polymermaterial (wie z.B. BE2020/5240 Polymethylmethacrylat) als Bindemittel fungieren, um Diamantpartikel, Übergangsmetalloxide und Nickellegierungspulver zu kleben, so dass sie besser gehärtet werden und an der Oberfläche der Kernader haften können.
Als eine Ausführungsform dieser Offenbarung umfasst die abriebfeste Umhüllungszusammensetzung 0,5 Gew.-%-5,5 Gew.-% oberflächenaktivierte Diamantpartikel, 5 Gew.-%- 15 Gew.-% Nioboxid, 5 Gew.-%-25 Gew.-% Molybdänoxid, 5 Gew.-%-20 Gew.-% Polymethylmethacrylat, und den Restbestand von Nickellegierungspulvern.
Nach einem weiteren Aspekt dieser Offenbarung wird ein abriebfester SchweiBdraht bereitgestellt. Der abriebfeste SchweiBdraht umfasst eine Umhüllung und eine Kernader; Als die Umhüllung ist eine abriebfeste Umhüllungszusammensetzung nach dem obigen Aspekt ausgewählt.
Optional ist das Material der Kernader aus Nickel und/oder einer Nickellegierung ausgewählt.
Optional liegt der Durchmesser der Kernader im Bereich von 0,8 mm bis 3 mm.
Optional beträgt die Dicke der Umhüllung 40%-60% des Durchmessers der Kernader.
In der vorliegenden Offenbarung wird bei Anwendung auf Schweißen oder Lötbeschichten eine große Wärmemenge wegen der Bogenbildung an der Kernader erzeugt, und die Wärme bewirkt, dass die Umhüllung schmilzt und eine abriebfeste Beschichtung bildet, die an der Oberfläche des Werkstücks haftet.
Unter der Wirkung des Lichtbogens wird eine Kernader aus Nickel mit Hilfe von Schmelzetropfen auf die Werkstückoberfläche überführt und kann dabei eine weiche Spannungspufferschicht zwischen der abriebfeste Diamantbeschichtung und dem Werkstück bilden, wodurch das Reien der Diamantbeschichtung ferner vermieden werden kann.
Nach einem weiteren Aspekt dieser Offenbarung wird ein Verfahren zur Herstellung eines obigen abriebfesten SchweiBdrahts bereitgestellt. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: a1) Mischen eines Polymermaterials mit einem Füllmaterial in Anwesenheit einer Dispergierflüssigkeit zu einer gleichmäßigen Aufschlämmung, und Einmischen von Diamantpartikeln dann unter Rühren gleichmäßig in die Aufschlämmung, um eine gemischte Aufschlämmung einer abriebfesten Umhüllungszusammensetzung zu erhalten; und b1) Beschichten der Oberfläche einer Kernader mit der in schritt a1) BE2020/5240 erhaltenen gemischten Aufschlämmung, und Trocknen des erhaltenen Produkts, wobei ein abriebfester Schweißdraht erhalten wird. Optional ist die Dispergierflüssigkeit in Schritt a1) aus mindestens einem der 5 Gruppe aus Dimethylcarbonat, Ethanol, Methylethylketon, Trichlorethylen und Wasser ausgewählt.
Optional ist die Dispergierflüssigkeit in Schritt a1) Dimethylcarbonat. Optional beträgt das Fest-Flüssig-Verhältnis der gemischten Aufschlämmung in Schritt a1) 1-50:1.
Optional werden in Schritt a1) das Polymermaterial und das Füllmaterial unter Verwendung einer Kugelmühle gemischt, wobei die Drehzahl der Kugelmühle 200 r/min-250 r/min beträgt, und das Kugelmahlen 0,5-2 Stunden dauert.
Optional wird der Kugelmühle-Pott der Kugelmühle aus Keramik hergestellt.
Optional beträgt das Massenverhältnis zwischen den Materialien und den Mahlkugeln in der Kugelmühle 1:1-2.
Optional werden die Mahlkugeln aus Gusseisen mit hohem Chromgehalt hergestellt. Optional liegt der Durchmesser der Mahlkugeln im Bereich von 5 mm bis 20 mm.
Optional wird das Trocknen in Schritt b1) bei einer Temperatur von 60°C-80°C für 20-40 Minuten durchgeführt. Optional sind die Diamantpartikel in Schritt a1) oberflächenaktivierte Diamantpartikel; und das Verfahren zur Oberflächenaktivierung umfasst folgende Schritte: a2) Einlegen der Diamantpartikel in eine Alkalilösung bei 80°C-90°C zur Ultraschallbehandlung, Waschen des Produkts danach bis auf einen pH-Wert von 7, Einlegen des Produkts nach Trocknen dann in eine Säurelösung zum Siedevorgang für 10 Minuten bis 30 Minuten, und Waschen des Produkts bis auf einen pH-Wert von 7, und dann Trocknen des Produkts noch einmal; b2) Einlegen der in Schritt a2) behandelten Diamantpartikel in eine Übergangsmetallionen enthaltende Lösung bei 60°C-70°C zum Tauchbehandlung für 30 Minuten bis 40 Minuten, und dann Trocknen der getauchten Diamantpartikel.
Optional wird eine Natriumhydroxidlösung mit einer Konzentration von 5 g/L bis 10 g/L als die Alkalilösung in Schritt a2) verwendet.
Optional wird eine 10 Gew.-%-30 Gew.-% Salpetersäurelösung als die BE2020/5240 Säurelösung in Schritt a2) verwendet.
Optional wird das Trocknen in Schritt a2) bei einer Temperatur von 60°C-80°C durchgeführt.
Optional wird die Ultraschallbehandlung in Schritt a2) mit einer Frequenz von 20 kHz bis 40 kHz für 20 Minuten bis 30 Minuten durchgeführt.
Optional umfasst die Ubergangsmetallionen enthaltende Lösung in Schritt b2) eine Ammoniummolybdat-Lösung und eine Ammoniumniobiumoxalat-Lösung.
Optional beträgt die Konzentration der Ammoniummolybdat-Lösung 25 g/L-80 g/L, und die Konzentration der Ammoniumniobiumoxalat-Lösung beträgt 35 g/L-60 g/L.
Optional wird das Trocknen in Schritt b2) bei einer Temperatur von 60°C-80°C durchgeführt.
Als eine Ausführungsform dieser Offenbarung umfasst das Verfahren zur Herstellung eines abriebfesten Schweißdrahts folgende Schritte: (1) Gleichmäßiges Mischen von Nioboxid, Molybdänoxid, Polymethylmethacrylat, Dimethylcarbonat und Nickellegierungspulvern in einer Kugelmühle, um eine Aufschlämmung zu bilden; wobei der Kugelmühle-Pott aus Keramik hergestellt wird, die Mahlkugeln Kügelchen aus Gusseisen mit hohem Chromgehalt mit einem Durchmesser von 5-20 mm sind, das Massenverhältnis zwischen dem Schleifmittel und den Kugeln 1:2-1:1 beträgt, die Drehzahl der Kugelmühle 200 r/min-250 r/min beträgt, und das Kugelmahlen 0,5-2 Stunden dauert; (2) Einmischen oberflächenaktivierter Diamantpartikel in die Aufschlämmung, und kontinuierliches Rühren des Gemisches, bis die Diamantpartikel gleichmäßig in der Aufschlämmung suspendiert sind, wodurch eine gemischte Aufschlämmung für die Umhüllung gebildet wird; (3) Strangpressen der gemischten Aufschlämmung für die Umhüllung auf die Außenseite einer Kernader unter Verwendung einer Strangpresse, und Trocknen des Produkts bei niedriger Temperatur, wodurch eine abriebfeste umhüllte Elektrode und ein Diamant-Lötbeschichtungsmaterial, die auf der Basis von Diamantpartikeln verstärkt werden, schließlich erhalten werden.
Nach einem weiteren Aspekt dieser Offenbarung wird eine Anwendung der oben genannten abriebfesten Umhüllungszusammensetzung und/oder des abriebfesten Schweißdrahts auf das Gebiet von abriebfesten Lötbeschichtungsmaterialien bereitgestellt.
Beim Dienen als abriebfestes Lötbeschichtungsmaterial wird Argon als Schutzgas verwendet, und der Taupunkt liegt unter -54°C.
Bei Anwendung auf abriebfestes Lötbeschichtungsmaterial, können die BE2020/5240 abriebfeste Umhüllungszusammensetzung und der abriebfeste SchweifBdraht ein kontinuierliches Online-Lötbeschichten verwirklichen, wodurch die Lötbeschichtungseffizienz erheblich erhöht wird, und eine Anpassung an komplexe Arbeitsbedingungen für in Betrieb befindliche prozesstechnische industrielle Ausstattungen erzielt wird.
Im Vergleich zum Stand der Technik hat die vorliegende Offenbarung folgende vorteilnafte Auswirkungen: (1) Bei der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung und deren abriebfesten Schweißdraht, die in dieser Offenbarung bereitgestellt werden, werden Diamantpartikel als abriebfestes Verstärkungsmaterial verwendet, um beim Schweißen oder Lötbeschichten eine abriebfeste Beschichtung an der Oberfläche eines Werkstücks zu bilden; ein Übergangsmetalloxid (z.B.
Nioboxid und Molybdänoxid) wird als Füllmaterial verwendet, was zur Reduktion der thermischen Schädigung der Diamantpartikel, zur Verbesserung der Lötaktivität davon und gleichzeitig zur Verringerung des Längenausdehnungskoeffizienten von Schweißgütern beiträgt, wodurch eine Rissbildung an den Diamantpartikeln unter dem Einfluss der Wärmespannung beim Schweißen verhindert wird.
(2) Beim in dieser Offenbarung bereitgestellten abriebfesten Schweißdraht wird die Kernader mit Hilfe von Schmelzetropfen auf die Werkstückoberfläche überführt und bildet dabei eine weiche Spannungspufferschicht, wodurch das Reißen der abriebfesten Beschichtung aus Diamanten wirksam vermieden werden kann.
Beschreibung der Zeichnungen Um technische Lösungen der spezifischen Ausführungsformen diese Offenbarung oder im Stand der Technik klarer zu beschreiben, sind die Zeichnungen nachfolgend kurz vorzustellen, die in der Erläuterung der spezifischen Ausführungsformen oder des Stands der Technik nötig sind; und selbstverständlich zeigen die Zeichnungen in der folgenden Erläuterung nur einige Ausführungsformen der Offenbarung, und weitere Zeichnungen könnten dem Fachmann unter Bezug auf diese Zeichnungen erhältlich sein, ohne erfinderische Tätigkeit aufzuwenden.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung des Querschnitts eines abriebfesten Schweißdrahts in einer Ausführungsform dieser Offenbarung, wobei mit dem Bezugszeichen „1“ eine Kernader bezeichnet wird, und mit „2“ eine abriebfeste Umhüllung bezeichnet wird; und
Figur 2 zeigt ein Bild der SEM-Oberflächenmorphologie eines gebildeten BE2020/5240 Lötüberzugs unter Verwendung eines abriebfesten Schweildrahts zum Lötbeschichten in einer Ausführungsform dieser Offenbarung. Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen Im Folgenden sind die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert zu beschreiben, jedoch ist es dem Fachmann zu verstehen, dass die folgenden Ausführungsbeispiele nur zur Beschreibung dieser Offenbarung dienen, und nicht als Beschränkungen des Umfangs dieser Offenbarung angesehen werden dürfen. Beispiele, für die keine spezifische Bedingungen aufgeschrieben werden, werden nach herkömmlichen Bedingungen oder den vom Hersteller empfohlenen Bedingungen durchgeführt. Verwendete Reagenzien oder Instrumente, für die kein Hersteller angegeben wird, sind herkömmliche Produkte, die im Handel erhältlich sind.
Experimentalbeispiel 1 Oberflächenaktivierung von Diamantpartikeln (1) Diamantpartikel wurden in eine Natriumhydroxidlösung mit einer Konzentration von 8 g/L bei einer Temperatur von 80°C eingelegt und unterlagen einer Ultraschallvibratonsbehandlung (40 kHz, 30 Minuten), wurden dann mit entionisiertem Wasser bis auf pH = 7 gewaschen und danach bei 70°C getrocknet; (2) Die getrockneten Diamantpartikel wurden in eine Salpetersäurelösung (30 Gew.-%) eingelegt, ließen 10 Minuten kochen, wurden dann mit entionisiertem Wasser bis auf pH = 7 gewaschen und danach bei 70°C getrocknet; und (3) Die getrockneten Diamantpartikel wurden in ein Lösungsgemisch aus Ammoniummolybdat (40 g/L) und Ammoniumniobiumoxalat (50 g/L) bei 60°C eingelegt und darin für 40 Minuten getaucht, und die Diamantpartikel wurden dann daraus herausgefischt und bei 70°C getrocknet, dadurch wurden die Partikel verwendungsbereit gemacht. Ausführungsbeispiel 1 Herstellung vom abriebfesten Schweifdraht 1*abriebfester Schweißdraht Die Komponenten der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung werden in Tabelle 1 aufgelistet: Tabelle 1 Komponenten der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung und jeweilige Gehalte
Gehalt Oberflächenaktivierte Diamantpartikel Polymethyimethacryat Nickellegierungspulver Restbestand von BNi74CrFeSiB Als Kernader wurde eine Kernader aus Reinnickel mit einem Durchmesser von %2,0 mm und einer Länge von 400 mm verwendet.
Mischung von jeweiligen Materialien der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung: (1) Nioboxid, Molybdänoxid, Polymethylmethacrylat, Dimethylcarbonat und Nickellegierungspulver wurden proportionsgemäB in eine Kugelmühle eingelegt und darin gleichmäßig gemischt; Dabei wurde der Kugelmühle-Pott aus Keramik hergestellt; die Mahlkugeln waren Kügelchen aus Gusseisen mit hohem Chromgehalt mit einem Durchmesser von 15 mm; das Massenverhältnis zwischen den Materialien und den Mahlkugeln betrug 1:2; die Drehzahl der Kugelmühle betrug 250 r/min; und das Kugelmahlen dauerte 0,5 Stunden; (2) Oberflächenaktivierte Diamantpartikel wurden proportionsgemäß der Aufschlämmung zugegeben, und das Gemisch wurde kontinuierlich gerührt, bis die Diamantpartikel gleichmäßig in der Aufschlämmung suspendiert waren, wodurch eine gemischte Aufschlämmung für die Umhüllung gebildet wurde.
Die Aufschlämmung der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung wurde unter Verwendung einer Strangpresse auf die Außenseite der Kernader stranggepresst, und bei 60°C für 40 Minuten getrocknet, dabei wurde ein abriebfester Schweißdraht mit einem Durchmesser von ®3,0 mm erhalten, welcher als 1*abriebfester Schweißdraht bezeichnet wurde.
2*abriebfester Schweißdraht Das Verfahren zur Herstellung des 2*abriebfesten Schweißdrahts ist im Wesentlichen gleich wie das des 1*abriebfesten Schweißdrahts, und die Unterschiede bestehen darin: Die Komponenten der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung werden in Tabelle 2 aufgelistet:
Tabelle 2 Komponenten der abriebfesten PF2020/5240 Umhüllungszusammensetzung und jeweilige Gehalte Gehalt Oberflächenaktivierte Diamantpartikel 10 Gew.-% Molybdänoxid Polymethylmethacrylat 10 Gew.-% Nickellegierungspulver Restbestand von BNi74CrFeSiB Als Kernader wurde eine Kernader aus Reinnickel mit einem Durchmesser von 1,0 mm und einer Länge von 400 mm verwendet.
Die Aufschlämmung der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung wurde unter Verwendung einer Strangpresse auf die Außenseite der Kernader stranggepresst, und bei 70°C für 30 Minuten getrocknet, dabei wurde 2*abriebfester SchweiBdraht mit einem Durchmesser von 1,6 mm erhalten. 3*abriebfester SchweiBdraht Das Verfahren zur Herstellung des 3*abriebfesten SchweiBdrahts ist im Wesentlichen gleich wie das des 1*abriebfesten SchweiBdrahts, und die Unterschiede bestehen darin: Die Komponenten der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung werden in Tabelle 3 aufgelistet: Tabelle 3 Komponenten der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung und jeweilige Gehalte Gehalt Oberflächenaktivierte Diamantpartikel Molybdänoxid Polymethylmethacrylat 12 Gew.-% Nickellegierungspulver Restbestand von BNi74CrFeSiB
Als Kernader wurde eine Kernader aus Reinnickel mit einem Durchmesser von ®2,5 mm und einer Länge von 400 mm verwendet.
Die Aufschlämmung der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung wurde unter Verwendung einer Strangpresse auf die Außenseite der Kernader stranggepresst, und bei 80°C für 20 Minuten getrocknet, dabei wurde 3*abriebfester Schweißdraht mit einem Durchmesser von %3,5 mm erhalten. 4*abriebfester Schweißdraht Das Verfahren zur Herstellung des 4*abriebfesten Schweißdrahts ist im Wesentlichen gleich wie das des 1*abriebfesten Schweißdrahts, und die Unterschiede bestehen darin: Die Komponenten der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung werden in Tabelle 4 aufgelistet: Tabelle 4 Komponenten der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung und jeweilige Gehalte Gehalt Oberflächenaktivierte Diamantpartikel Molybdänoxid 10 Gew.-% Polymethylmethacrylat 10 Gew.-% Nickellegierungspulver Restbestand von BNi74CrFeSiB 5*abriebfester SchweifBdraht Das Verfahren zur Herstellung des 5*abriebfesten SchweiBdrahts ist im Wesentlichen gleich wie das des 1*abriebfesten Schweifdrahts, und die Unterschiede bestehen darin: Die Komponenten der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung werden in Tabelle 5 aufgelistet: Tabelle 5 Komponenten der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung und jeweilige Gehalte
Gehalt Oberflächenaktivierte Diamantpartikel 10 Gew. % Molybdänoxid 10 Gew.-% Polymethylmethacrylat 15 Gew.-% Nickellegierungspulver Restbestand von BNiz4CrFeSiB 6*abriebfester SchweiRdraht Das Verfahren zur Herstellung des 6*abriebfesten SchweiBdrahts ist im Wesentlichen gleich wie das des 1*abriebfesten SchweiBdrahts, und die Unterschiede bestehen darin: Die Nickellegierungspulver waren BNiz3CrFeSiB(C).
Als Kernader wurde eine Kernader aus Nickellegierung mit einem Durchmesser von ©1,0 mm und einer Länge von 400 mm verwendet.
Die Aufschlämmung der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung wurde unter Verwendung einer Strangpresse auf die Außenseite der Kernader stranggepresst und dann getrocknet, dabei wurde ein abriebfester SchweiBdraht mit einem Durchmesser von 91,5 mm erhalten, welcher als 6*abriebfester SchweiBdraht bezeichnet wurde.
7*abriebfester SchweiBdraht Das Verfahren zur Herstellung des 7*abriebfesten SchweiBdrahts ist im Wesentlichen gleich wie das des 1*abriebfesten SchweiBdrahts, und die Unterschiede bestehen darin: Die Nickellegierungspulver waren BNizsCrSiBCuMONb.
Als Kernader wurde eine Kernader aus Nickellegierung mit einem Durchmesser von ©3,0 mm und einer Länge von 400 mm verwendet.
Die Aufschlämmung der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung wurde unter Verwendung einer Strangpresse auf die Außenseite der Kernader stranggepresst und dann getrocknet, dabei wurde ein abriebfester Schweildraht mit einem Durchmesser von 3,5 mm erhalten, welcher als 7*abriebfester SchweiBdraht bezeichnet wurde.
8*abriebfester SchweiBdraht
Das Verfahren zur Herstellung des 8*abriebfesten Schweißdrahts ist im BE2020/5240 Wesentlichen gleich wie das des 1”abriebfesten Schweifdrahts, und die Unterschiede bestehen darin: Die Nickellegierungspulver waren BNissMnSiCu.
Als Kernader wurde eine Kernader aus Nickellegierung mit einem Durchmesser von 1,5 mm und einer Länge von 400 mm verwendet.
Die Aufschlämmung der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung wurde unter Verwendung einer Strangpresse auf die Außenseite der Kernader stranggepresst und dann getrocknet, dabei wurde ein abriebfester SchweiBdraht mit einem Durchmesser von %2,3 mm erhalten, welcher als 8*abriebfester SchweiBdraht bezeichnet wurde.
In diesem Ausführungsbeispiel erreichte die Durchgangsrate für Pulver von 50 Maschen in der bei Herstellung von 1*-8*abriebfesten SchweiBdrähten verwendeten abriebfesten Umhüllungszusammensetzung 100%, während die Pulver größer als 120 Maschen einen Anteil kleiner als 30% (Gew.-%) beträgt.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung des Querschnitts des in diesem Ausführungsbeispiel hergestellten abriebfesten SchweiBdrahts.
Experimentalbeispiel 2 Anwendung des abriebfesten SchweiBdrahts auf Lötbeschichten Als typische Beispiele wurden die in Ausführungsbeispiel 1 hergestellten 1*5*abriebfeste SchweiBdrähte genannt, und das AuftragschweiBen wurde auf der Oberfläche eines Q235-Stahlblechs mit einer Dicke von 10 mm unter folgenden Bedingungen durchgeführt: Hinsichtlich der Polarität beim Schweißen wurde die Gleichstrompluspolung angenommen, wobei der Schweifsstrom 300 A bis 480 A betrug, die Schweibspannung 23 V bis 35 V betrug, und die SchweiBüberlappung 50% betrug; Die Schutzatmosphäre für das Auftragschweiben war Argon und der Taupunkt betrug -55 °C.
Zum Vergleich wurde eine Lötbeschichtung auf einem Q235-Stahlblech mit einer Dicke von 10 mm jeweils in Vergleichsbeispielen D1#-D5* unmittelbar in einem Argon-Schutzgasofen durchgeführt, wobei die verwendeten Mengen und die Behandlungsverfahren von Diamantpulvern sowie Nickellegierungspulvern jeweils gleich wie die hinsichtlich der 1*-5*abriebfesten SchweiBdrähten in Ausführungsformen 1 waren, und die Dicke der Beschichtung 0,5 mm betrug.
Die Proben, die durch Auftragschweißen auf der Oberfläche eines BE2020/5240 Q235-Stahlblechs mit einer Dicke von 10 mm mit den in Ausführungsform 1 hergestellten 1*-5*abriebfesten Schweißdrähten erhalten wurden, und die in Vergleichsbeispielen D1*D5* durch Lötbeschichten gebildeten Proben wurden zum Abriebtest als experimentelle Objekte verwendet.
Alle Proben wiesen eine Abmessung von 57 mm x 25,5 mm x 10,5 mm auf.
Abriebtestbedingungen: Die Testlast betrug 20 N, das Schleifmittel war brauner Korundsand Nr. 120, die Drehzahl des Gummirads betrug 100 r/min, die Sandflussrate betrug 100 g/min, und die VerschleiBzeit betrug 15 Minuten, wobei der Verschleiß der Diamantbeschichtung mit einem Massenverlust angedeutet wurde, und ein Mittelwert und eine Normalabweichung unter fünf Gruppen von Proben aus den jeweiligen Ausführungsformen und den Vergleichsbeispielen genommen wurden.
Die Testergebnisse werden in Tabelle 6 gezeigt.
Tabelle 6 Abriebtestergebnisse von Proben der Ausführungsbeispiele und Proben der Vergleichsbespiele Abriebverlust/mg Abriebverlust/mg Proben der Proben der (Mittelwert + (Mittelwert + Ausführungsbeispiele Vergleichsbespiele Normalabweichung) Normalabweichung) 1*abriebfester 36,7+2,6 D1# 37,9+3,5 Schweifsdraht 2*abriebfester 37,4+3,1 39,7+3,1 Schweifsdraht 3*abriebfester 31,8+4,3 D3* 35,3+4,2 Schweißdraht 4*abriebfester 29,3+2,5 D4# 34,6+3,4 Schweißdraht 5*abriebfester 30,6+4,2 34,5+2,3 Schweifsdraht Aus den Abriebtestergebnissen in Tabelle 1 ist es festzustellen, dass die aus der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung und dem abriebfesten SchweifBdraht nach dieser Offenbarung hergestellten
Diamantbeschichtungsproben jeweils eine Abriebfestigkeit höher als die der BE2020/5240 Diamantbeschichtungsproben aufweisen, die nach dem herkömmlichen Lötbeschichtungsverfahren hergestellt werden, und die Produktionseffizienz auch erheblich erhöht wird.
Darüber hinaus eignen sich die abriebfeste Umhüllungszusammensetzung und der abriebfeste Schweilsdraht, die in dieser Offenbarung bereitgestellt werden, auf komplexe Arbeitsbedingungen für in Betrieb befindliche prozesstechnische industrielle Ausstattungen angewendet zu werden, was gerade nicht vom herkömmlichen Verfahren zur Herstellung einer Diamantbeschichtung verwirklicht werden kann.
Experimentalbeispiel 3 Oberflächenmorphologie des Lötüberzugs Die Oberflächenmorphologie des Lötüberzugs wird mit Hilfe eines Phenom XL-Rasterelektronenmikroskops (REM) charakterisiert, und das Ergebnis wird in Figur 2 gezeigt. Aus Figur 2 ist es zu entnehmen, dass keine Rissbildung auf der Oberfläche der Beschichtung entsteht, die Diamantpartikel in die Schweilsgüter eingebettet werden, und die Schweilsgüter gute Benetzbarkeit gegenüber den Diamantpartikeln aufweisen.
Obig sind nur einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung, und dienen nicht zur Beschränkung dieser Offenbarung in beliebiger Form. Obwohl diese Offenbarung oben anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wird, darf die Beschreibung nicht als Beschränkungen dieser Offenbarung angesehen werden, und ohne vom Umfang der technischen Lösungen der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, sind geringfügige Änderungen oder Modifikationen auf der Basis der oben offenbarten technischen Inhalte für einen Fachmann, der mit diesem technischen Gebiet vertraut ist, auch äquivalente Ausführungsformen, und fallen alle in den Umfang der technischen Lösungen.
Claims (10)
1. Abriebfeste Umhüllungszusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, dass die abriebfeste Umhüllungszusammensetzung ein abriebfestes Material, ein Polymermaterial, und ein Füllmaterial umfasst; wobei das abriebfeste Material 0,5 Gew.-% bis 5,5 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung; und das abriebfeste Material Diamantpartikel umfasst; das Polymermaterial 5 Gew.-% bis 20 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der abriebfesten Umhüllungszusammensetzung; und das Füllmaterial Pulver eines Übergangsmetalloxides und Nickellegierungspulver umfasst; und das Übergangsmetalloxid 10 Gew.-% bis 40 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht des Füllmaterials.
2. Abriebfeste Umhüllungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial mindestens eines der Gruppe aus Polymethylmethacrylat, Ethylcellulose, Polyvinylalkohol und Aminsalz von Polyacrylsäure umfasst; und das Polymermaterial bevorzugt Polymethylmethacrylat ist.
3. Abriebfeste Umhüllungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ubergangsmetalloxid aus mindestens einem der Metalloxide von Elementen der Gruppe VB oder der Gruppe VIB ausgewählt ist; die Pulver des Übergangsmetalloxides bevorzugt Pulver von Nioboxid und Pulver von Molybdänoxid enthalten; und das Massenverhältnis zwischen den Pulvern von Nioboxid und den Pulvern von Molybdänoxid im Bereich von 5-15:5-25 liegt.
4. Abriebfeste Umhüllungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nickellegierungspulver aus mindestens einem der Gruppe von BNiszCrSiBFe, BNiz4CrFeSiB, BNiz3CrFeSiB(C), BNissMnSiCu oder BNizsCrSiBCuMoNb ausgewählt sind.
5. Abriebfester Schweildraht, dadurch gekennzeichnet, dass der abriebfeste Schweildraht eine Umhüllung und eine Kernader umfasst; die Umhüllung aus einer abriebfesten Umhüllungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-4 ausgewählt ist.
6. Abriebfester Schweildraht nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Kernader aus Nickel und/oder einer Nickellegierung ausgewählt ist;
der Durchmesser der Kernader bevorzugt im Bereich von 0,8 mm bis BE2020/5240 3 mm liegt; und die Dicke der Umhüllung bevorzugt 40%-60% des Durchmessers der Kernader beträgt.
7. Verfahren zur Herstellung eines abriebfesten Schweißdrahts nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: a1) Mischen eines Polymermaterials mit einem Füllmaterial in Anwesenheit einer Dispergierflüssigkeit zu einer gleichmäßigen Aufschlämmung, und Einmischen von Diamantpartikein dann unter Rühren gleichmäßig in die Aufschlämmung, um eine gemischte Aufschlämmung einer abriebfesten Umhüllungszusammensetzung zu erhalten; und b1) Beschichten der Oberfläche einer Kernader mit der in schritt a1) erhaltenen gemischten Aufschlämmung, und Trocknen des erhaltenen Produkts, wobei ein abriebfester Schweißdraht erhalten wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispergierflüssigkeit in Schritt a1) mindestens eines der Gruppe aus Dimethylcarbonat, Ethanol, Methylethylketon, Trichlorethylen und Wasser umfasst, und bevorzugter Dimethylcarbonat ist; das Fest-Flüssig-Verhältnis der gemischten Aufschlämmung in Schritt a1) bevorzugt 1-50:1 beträgt; und das Trocknen in Schritt b1) bevorzugt bei einer Temperatur von 60°C-80°C für 20-40 Minuten durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a1), das Polymermaterial und das Füllmaterial unter Verwendung einer Kugelmühle gemischt werden, wobei die Drehzahl der Kugelmühle 200 r/min-250 r/min beträgt, und das Kugelmahlen 0,5-2 Stunden dauert; das Massenverhältnis zwischen den Materialien und den Mahlkugeln in der Kugelmühle bevorzugt 1:1-2 beträgt; und die Mahlkugeln diejenige aus Gusseisen mit hohem Chromgehalt mit einem Durchmesser von 5 mm-20 mm sind.
10. Anwendung einer abriebfesten Umhüllungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-4 und/oder eines abriebfesten Schweißdrahts nach Anspruch 5 oder 6 auf das Gebiet von abriebfesten Lötbeschichtungsmaterialien.
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