CN101811233B

CN101811233B - 一种碳化钨焊条

Info

Publication number: CN101811233B
Application number: CN2010101501714A
Authority: CN
Inventors: 朱明生
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2010-04-12
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2030-04-12
Also published as: CN101811233A

Abstract

本发明提供了一种碳化钨焊条及焊丝，包括条形或丝形管状外皮和填充在该管状外皮内的包括碳化钨粉的填料，管状外皮内含有50％以上的铜元素。该铜皮碳化钨管状焊条或焊丝由于其焊接温度较低，从而有效地避免了碳化钨在堆焊时的分解，保持了碳化钨优良的耐磨性能，并且由于含有铜，更容易润湿碳化钨，从而有效地提高了碳化钨与被堆焊基体金属的结合强度，降低了堆焊件在使用工况下碳化钨的脱落，防止了耐磨件的失效，因此广泛应用于耐磨面的堆焊，特别是现场修复。

Description

一种碳化钨焊条

技术领域

本发明涉及一种堆焊材料，特别涉及一种碳化钨焊条及焊丝，作为耐磨硬面堆焊用品，主要用于牙轮钻头钢齿的齿面强化，也可用于其他钢件的表面强化。

背景技术

为了提高石油、矿山、建筑等领域中经常使用的钢齿牙轮钻头或其他钢件的表面性能，由此来提高它们的使用性能和寿命，作为耐磨硬面堆焊用品的碳化钨管状焊条及焊丝被广泛应用于它们的表面强化上。

目前，碳化钨焊条及焊丝作为耐磨硬面堆焊用品用于钢齿牙轮钻头的堆焊，材料主要有两类：一类是铁基合金和碳化钨耐磨颗粒的耐磨复合材料；另一类是镍基合金和碳化钨耐磨颗粒的耐磨复合材料。为了便于使用，这些耐磨复合材料通常制成条状或丝状，称为焊条或焊丝。但是，铁基合金和镍基合金的熔点都较高，即这两种材料的堆焊温度都偏高，很容易对碳化钨耐磨颗粒造成熔损，特别是前者，会引起铸造碳化钨粉末的分解，不利于耐磨层的耐磨性能，有损于碳化钨与被堆焊基体金属的结合强度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种碳化钨焊条及焊丝，能够避免碳化钨在高温堆焊时的分解，能够有效提高碳化钨与被堆焊基体金属的结合强度。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种碳化钨焊条，包括条形管状外皮和填充在该条形管状外皮内的包括碳化钨粉的填料，条形管状外皮内含有50％以上的铜元素。

上述碳化钨焊条中，所述的含有50％以上铜元素的外皮是铜或铜基合金，所述铜基合金进一步含有Zn、Ni、Co、P、Si、Sn、Fe、Al和Mn元素中的一种或任意两种以上的组合。

上述碳化钨焊条中，所述条形管状外皮包括纯铜或者白铜或者黄铜或者紫铜。

上述碳化钨焊条中，所述的条形管状外皮的直径为3.3～20mm。

上述碳化钨焊条中，所述填料中包括的碳化钨粉的比例为50％以上，所述的碳化钨粉是铸造碳化钨粉或单晶碳化钨粉或宏晶碳化钨粉或球形铸造碳化钨粉。

一种碳化钨焊丝，包括丝形管状外皮和填充在该丝形管状外皮内的包括碳化钨粉的填料，丝形管状外皮内含有50％以上的铜元素。

上述碳化钨焊丝中，所述的含有50％以上铜元素的外皮是铜或铜基合金，所述铜基合金进一步含有Zn、Ni、Co、P、Si、Sn、Fe、Al和Mn元素中的一种或任意两种以上的组合。

上述碳化钨焊丝中，所述丝形管状外皮包括纯铜或者白铜或者黄铜或者紫铜。

上述碳化钨焊丝中，所述的丝形管状外皮的直径为1.6～3.2mm。

上述碳化钨焊丝中，所述填料中包括的碳化钨粉的比例为50％以上，所述的碳化钨粉是铸造碳化钨粉或单晶碳化钨粉或宏晶碳化钨粉或球形铸造碳化钨粉。

根据本发明，用铜或铜基合金代替以往耐磨复合材料中的铁基合金或镍基合金，由于含有铜，因此焊接温度较低，尤其是比铁基合金低，有效避免了碳化钨在堆焊时的分解，保持了耐磨层优良的耐磨性能。而且，相比传统的铁基合金的焊条和焊丝而言，更容易润湿碳化钨粉，可以增强碳化钨粉与被堆焊基础金属的结合强度，降低堆焊件在使用工矿下碳化钨的脱落，防止耐磨件的失效。整体看来，铜皮碳化钨管状焊条及焊丝在焊接时的操作方便，提高了整个耐磨层的耐磨性，使用性能优异，广泛应用于耐磨面的堆焊，特别是现场修复，实用性、经济效益和社会效益显著。

附图说明

图1为本发明的铜皮碳化钨管状焊条及焊丝的剖视示意图。

具体实施方式

下面对本发明进行具体说明。

以往用作碳化钨填料的外皮的主要有两类，一类是铁基合金，通常为碳钢外皮，其熔点在1500度左右，另一类是镍基合金，其熔点在1400度左右。使用这种外皮做出的焊条虽然强度高，塑性好，但由于这些外皮的熔点高，在实际操作过程中会使作为填料的碳化钨粉发生分解，导致最终的堆焊效果不理想。

本发明人针对这一课题进行研究的结果发现，由于铜本身与铁、镍相比，其熔点低，当采用含铜量大于50％的外皮时，熔点为950度左右，有效地降低了堆焊的温度，从而有效的保护了碳化钨耐磨颗粒的分解，提高产品的耐磨性能。

本发明为碳化钨焊条及焊丝，如图1所示地，包括外皮1和填料2，填料2被外皮1包覆，并且填料2主要为碳化钨粉，外皮1为铜或铜基合金。

为了保证铜或铜基合金的堆焊温度低的优势，对用于上述焊条及焊丝的外皮1的成分为Cu元素含量在50％以上，进一步优选为60～99％。进一步地，根据需要，可以含有Zn、Ni、Co、P、Si、Sn、Fe、Al和Mn元素中的一种或任意两种以上的组合。

外皮可以为纯铜、白铜、黄铜或者紫铜。

通过采用如上所述的外皮，使碳化钨在高温堆焊的过程中稳定地存在于焊条及焊丝中，保证了碳化钨不被分解，同时提高了耐磨层的耐磨性能。

另外，管状焊条的直径为3.3～20mm，管状焊丝的直径为1.6～3.2mm。

通过使直径在这种范围内，有效地保证了包覆率，充分发挥外皮作为熔化金属的作用，产生理想的堆焊效果。

上述填料2中碳化钨所占的比例为50％以上，进一步优选为55～85％。

通过碳化钨在填料中所占的比例为50％以上，从而保证了碳化钨与被堆焊基体金属的结合强度。

上述外皮1可以是有缝包覆，也可以是无缝包覆。

并且，上述焊条的外皮1可通过常用的拉制或挤制制作上述焊丝的外皮1可通过常用的拉制或挤制或轧制来制作。

对于填料2中所填充的碳化钨粉，可以是市场上销售的各种碳化钨粉，如铸造碳化钨粉、单晶碳化钨粉、宏晶碳化钨粉或球形铸造碳化钨粉等各种碳化钨粉。

下面举具体实施例进行说明。

[实施例1]

外皮采用窄带锌白铜(国家标准牌号BZn15-20，Ni+Co的含量在13.5～16.5％之间变化，Cu的含量在62～65％，剩下的主要是Zn，杂质含量在0.9％以下)，通过加工形成直径为6mm的管，其中，外皮占焊条总重量的39％，铸造碳化钨粉(北京德望机械电器有限公司制，WC-W2C，20～30目)占总重量的61％。对该实施例的产品进行磨粒磨损实验，磨粒磨损试验用根据ASTM-G6-91标准试制的干式橡胶轮磨损试验机进行。堆焊后的尺寸为25mm×40mm×3mm。试验载荷为13N，磨料为120号棕刚玉砂，橡胶轮转速为50r/min，砂流量为100g/min，磨损时间为15min，涂层的磨损用失重量表示，测试结果为22mg。在牙轮钻头上进行现场对比实验也表现出了明显的优势，并且操作非常方便。

[实施例2]

采用紫铜(国家标准牌号T2)做外皮，里面包裹占总重量的60％的铸造碳化钨粉末(北京德望机械电器有限公司制，WC-W2C，48～65目)，还加入5％的Ni、2％的Co、1％的P、1％的Si、0.3％的Sn、0.5％的Fe、0.3％的Al和0.5％的Mn合金元素粉末，然后进行轧制，最后拉制直径为2.8mm的丝状。用与实施例1同样的方法，对该实施例做磨粒磨损实验，结果焊丝的堆焊层的失重是23mg。在牙轮钻头上进行现场对比实验也表现出了明显的优势，并且操作非常方便。

[对比例]

外皮采用窄带Q195T碳钢，通过加工形成直径为6mm的管，外皮占焊条总重量的39％，铸造碳化钨粉(北京德望机械电器有限公司制，WC-W2C，20～30目)占总重量的61％。用与实施例1同样的方法，对该对比例产品做磨粒磨损实验，结果焊条的堆焊层的失重是26mg。

通过对比实施例1、2和对比例的磨粒磨损实验结果，发现采用含Cu量大于50％的外皮制成的碳化钨焊条及焊丝的耐磨性能比同类焊条提高了10-20％。

Claims

1.一种碳化钨焊条，其特征在于，包括条形管状外皮和填充在该条形管状外皮内的包括碳化钨粉的填料，该条形管状外皮内含有62～65％的铜元素，并含有Zn。

2.根据权利要求1所述的碳化钨焊条，其特征在于，所述的条形管状外皮的直径为3.3～20mm。

3.根据权利要求1或2所述的碳化钨焊条，其特征在于，所述填料中包括的碳化钨粉的比例为50％以上，所述碳化钨粉为铸造碳化钨粉或单晶碳化钨粉或宏晶碳化钨粉。