CN103203566B - 耐磨带焊粉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐磨带焊粉，属于焊接材料、表面处理材料技术领域。所述焊粉包括以下重量百分比的成分：铬：4-15％；镍：3-10％；锰：0.2-2％；钒：1-3％；硅：1-4％；稀土：0.5-2％；碳：1-5％；余量为铁及微量杂质。利用本发明提供的焊粉进行表面喷涂，所形成的耐磨带(层)表面硬度高，摩擦系数低，表面均匀、致密、平整、光滑，无残渣；与基体熔合好，不易剥落且无龟裂，可重复喷涂。可应用于各种新旧钻杆、各种机械易磨损件，特别是矿山机械等等。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐磨带焊粉，属于焊接材料、表面处理材料技术领域。
技术背景
转杆接头耐磨层(带)以一定的耐磨性和减摩性保护转杆和套管，避免强烈磨损，从机理上讲，转杆接头耐磨带的作用是利用自身及其耐磨性，将转杆外壁和套管内壁隔离，使转杆接头不与套管壁或井壁接触，以保护转杆接头。目前高磨损环境的耐磨带以高铬铸铁和碳化钨型为主，这些材料在实际应用中能降低岩石对转杆接头的磨损，但由于这些材料中含有大量硬质相而且硬质相粗大\脆性大，导致转杆接头在与套管接触时，耐磨带易剥落，套管大量磨损。套管一旦被磨穿，将导致井内压力下降，严重影响钻井及开采工作。
发明内容
为克服现有技术中存在的技术问题，本发明的发明目的是提供一种耐磨带焊粉，利用本发明提供的焊粉进行表面喷涂所形成的耐磨层的耐磨性高，摩擦系数低。
为实现所述发明目的，本发明提供一种耐磨带焊粉，耐磨层焊粉，其包含以下重量百分比的成分：
铬：4-15％；镍：3-10％；锰：0.2-2％；钒：1-3％；硅：1-5％；稀土：0.5-2％；碳：1-5％；余量为铁及微量杂质。
优选地，还包含如下重量百分比的成分：钨：2-10％。
优选地，还包含如下重量百分比的成分：钼：0.5-3％。
优选地，还包含如下重量百分比的成分：钛：0.5-3％。
优选地，还包含如下重量百分比的成分：硼1-3％。
与现有技术相比，利用本发明提供的焊粉进行表面喷涂，所形成的耐磨带(层)表面硬度高，摩擦系数低，表面均匀、致密、平整、光滑，无残渣；与基体熔合好，不易剥落且无龟裂，可重复喷涂。
附图说明
图1是本发明提供的磨层焊粉制备的流程图。
具体实施方式
实施例1
本发明最佳实施例1所提供的磨层焊粉包含以下重量百分比的成分：
铬：4-15％；镍：3-10％；锰：0.2-2％；钒：1-3％；硅：1-5％；稀土：0.5-2％；碳：1-5％；余量为铁及微量杂质。
上述焊粉由一定重量份比的铬铁(FeCr57)块、镍块、锰铁(FeMn75)块、钒铁(FeV50)块、金属硅块、稀土颗粒、碳颗粒和铁块混合后经熔化、喷粉、烘干和筛分得到。
如图1所示，将铬铁(FeCr57)块：17.5Kg；镍块：5Kg；锰铁(FeMn75)块：0.7Kg；钒铁(FeV50)块：4Kg；金属硅块：4Kg；稀土颗粒：1Kg；碳颗粒：2Kg和铁块：65.8Kg混合后放入中频炉加热到1000℃-1500℃，保持2小时，使各种成分充分熔化，而后在15-25个标准大气压下经喷粉机雾化喷粉；将雾化所得粉末低温烘干，分筛取60-200目的磨层焊粉。
利用本发明提供的磨层焊粉采用等离子喷涂机进行焊涂得到堆焊层(耐磨层)，等离子喷涂机的工作电压：35-40V，电流：30-35A，等离子气流量：1.3L/min，保护气体流量7.5L/min，送粉气流量2.6L/min，送粉量10-15％。
采用HR-150A洛氏硬度机对堆焊层取五点测量硬度，最后得到堆焊层的平均洛氏硬度值，所述洛氏硬度机载荷为150kg。采用MLS-225型湿式橡胶轮磨粒磨损试验机对堆焊层进行耐磨性实验。湿式橡胶轮磨粒磨损试验机实验参数如下：橡胶轮转速：240转/分，橡胶轮直径：178mm，橡胶轮硬度：60(绍尔硬度)，载荷：10kg，磨损时间：250s，橡胶轮转数：约4000转，磨料：40-70目的石英砂。材料的耐磨性能用磨损的失重量来衡量。在实验前、后，将堆焊层试件放入盛有丙酮溶液的烧杯中，在超声波清洗仪中清洗3-5分钟。
与高铬铸铁堆焊合金相比，利用本发明提供的焊粉进行喷涂所形成的耐磨层的硬度及耐磨性，见表1：
表1
| 硬度 | 相对耐磨性(∈) | 摩擦系数 | |
| 实施例1 | 61.5 | 2.10 | 0.33 |
| 高铬铸铁 | 61 | 1 | 0.35 |
与高铬铸铁耐磨材料相比，高铬铸铁成分是C2.05，Si1.40，Mn0.78，Cr20.03，Ni0.81，Mo0.35，本发明提供的耐磨层焊粉加入了稀土，减少了氧化，提高元素过渡系数，细化晶粒，提高了耐磨层的韧性。
实施例2
本发明最佳实施例2所提供的磨层焊粉包含以下重量百分比的成分：铬：4-15％；镍：3-10％；锰：0.2-1％；钒：1-3％；钨：2-10％；硅：1-5％；稀土：0.5-2％；碳：1-5％；余量为铁及微量杂质。
上述焊粉由一定重量份比的铬铁(FeCr57)块、镍块、锰铁(FeMn75)块、钒铁(FeV50)块、钨铁(FeW70)块、金属硅块、稀土颗粒、碳颗粒和铁块混合后经熔化、喷粉、烘干和筛分得到。
如图1所示，将铬铁(FeCr57)块：17.5Kg；镍块：5Kg；锰铁(FeMn75)块：0.7Kg；钒铁(FeV50)块：4Kg；钨铁(FeW70)块：7Kg；金属硅块：4Kg；稀土颗粒：1Kg；碳颗粒：2Kg和铁块：58.8Kg的混合物充分混合后放入中频炉加热到1000℃-1500℃，保持2小时，使各种成分充分熔化，而后在15-25个标准大气压下经喷粉机雾化喷粉；将雾化所得粉末低温烘干，分筛取60-200目的磨层焊粉。
利用本发明提供磨层焊粉采用等离子喷涂机进行焊接得到堆焊层(耐磨层)。等离子喷涂机的电压35-40V，电流30-35A，等离子气流量1.3L/min，保护气体流量7.5L/min，送粉气流量2.6L/min，送粉量10-15％。
采用同实施例1的方法和仪器对利用实施例2提供的焊粉进行喷涂所得耐磨层进行测试得到耐磨层的硬度及耐磨性，见表2：
表2
| 硬度 | 相对耐磨性(∈) | 摩擦系数 | |
| 实施例2 | 61.8 | 2.14 | 0.32 |
| 高铬铸铁 | 61 | 1 | 0.35 |
在实施例2中加入了一定百分比的钨，提高了耐磨层的耐磨性(ε)、降低了摩擦系数。
实施例3
本发明最佳实施例3所提供的磨层焊粉包含以下重量百分比的成分：铬：4-15％；镍：3-10％；锰：0.2-2％；钒：1-3％；钼：0.5-3％；钨：2-10％；硅：1-5％；稀土：0.5-2％；碳：1-5％；余量为铁及微量杂质。
上述焊粉由一定重量份比的铬铁(FeCr57)块、镍块、锰铁(FeMn75)块、钒铁(FeV50)块、钼铁(FeMo60)块、钨铁(FeW70)块、金属硅块、稀土颗粒、碳颗粒和铁块混合后经熔化、喷粉、烘干和筛分得到。
如图1所示，将铬铁(FeCr57)块：17.5Kg；镍块：5Kg；锰铁(FeMn75)块：0.7Kg；钒铁(FeV50)块：4Kg；钼铁(FeMo60)块：3.3K；钨铁(FeW70)块：7Kg；金属硅块：4Kg；稀土颗粒：1Kg；碳颗粒：2Kg和铁块：55.5Kg的混合物充分混合后放入中频炉加热到1000℃-1500℃，保持2小时，使各种成分充分熔化，而后在10个标准大气压下经喷粉机雾化喷粉；将雾化所得粉末低温烘干，分筛取60-200目的磨层焊粉。
利用本发明提供磨层焊粉采用等离子喷涂机进行焊接得到堆焊层(耐磨层)。等离子喷涂机的电压35-40V，电流30-35A，等离子气流量1.3L/min，保护气体流量7.5L/min，送粉气流量2.6L/min，送粉量10-15％。
采用同实施例1的方法和仪器对利用实施例3提供的焊粉进行喷涂所得耐磨层进行测试得到耐磨层的硬度及耐磨性，见表3：
表3
| 硬度 | 相对耐磨性(∈) | 摩擦系数 | |
| 实施例3 | 62.03 | 2.20 | 0.31 |
| 高铬铸铁 | 61 | 1 | 0.35 |
从表中可以看出，加入一定百分比的钼，提高了耐磨层的硬度、相对耐磨性(∈)，降低了摩擦系数。
实施例4
本发明最佳实施例3所提供的磨层焊粉，其包含以下重量百分比的成分：铬：4-15％；镍：3-10％；锰：0.2-1％；钒：1-3％；钼：0.5-3％；钨：2-10％；钛：0.5-3％；硅：1-5％；稀土：0.5-2％；碳：1-5％；余量为铁及微量杂质。
上述焊粉由一定重量份比的铬铁(FeCr57)块、镍块、锰铁(FeMn75)块、钒铁(FeV50)块、钼铁(FeMo60)块、钨铁(FeW70)块、钛块、金属硅块、稀土颗粒、碳颗粒和铁块混合后经熔化、喷粉、烘干和筛分得到。
如图1所示，将铬铁(FeCr57)块：17.5Kg；镍块：5Kg；锰铁(FeMn75)块：0.7Kg；钒铁(FeV50)块：4Kg；钼铁(FeMo60)块：3.3K；钨铁(FeW70)块：7Kg；钛块：1Kg；金属硅块：4Kg；稀土颗粒：1Kg；碳颗粒：2Kg和铁块：54.5Kg充分混合后放入中频炉加热到1000℃-1500℃，保持2小时，使各种成分充分熔化，而后在15-25个标准大气压下经喷粉机雾化喷粉；将雾化所得粉末低温烘干，分筛取60-200目的磨层焊粉。
利用本发明提供磨层焊粉采用等离子喷涂机进行焊接得到堆焊层(耐磨层)。等离子喷涂机的电压35-40V，电流30-35A，等离子气流量1.3L/min，保护气体流量7.5L/min，送粉气流量2.6L/min，送粉量10-15％。
采用同实施例1的方法和仪器对利用实施例4提供的焊粉进行喷涂所得耐磨层进行测试得到耐磨层的硬度及耐磨性，见表4：
表4
| 硬度 | 相对耐磨性(∈) | 摩擦系数 | |
| 实施例4 | 62.13 | 2.28 | 0.31 |
| 高铬铸铁 | 61 | 1 | 0.35 |
从表中可以看出，加入一定百分比的钛，更进一步提高了耐磨层的硬度、相对耐磨性(ε)，降低了摩擦系数，并能够提高抗腐蚀性。
实施例5
本发明最佳实施例5所提供的磨层焊粉，其包含以下重量百分比的成分：铬：4-15％；镍：3-10％；锰：0.2-1％；钼：0.5-3％；钨：2-10％；钒：1-3％；钛：0.5-3％；硅：1-5％；碳：1-5％；稀土：0.5-2％；硼1-3％；余量为铁及微量杂质。
上述焊粉由一定重量份比的铬铁(FeCr57)块、镍块、锰铁(FeMn75)块、钒铁(FeV50)块、钼铁(FeMo60)块、钨铁(FeW70)块、钛块、金属硅块、稀土颗粒、碳颗粒、硼铁(FeB22)和铁块混合后经熔化、喷粉、烘干和筛分得到。
如图1所示，将铬铁(FeCr57)块：17.5Kg；镍块：5Kg；锰铁(FeMn75)块：0.7Kg；钒铁(FeV50)块：4Kg；钼铁(FeMo60)块：3.3K；钨铁(FeW70)块：7Kg；钛块：1Kg；金属硅块：4Kg；稀土颗粒：1Kg；碳颗粒：2Kg；硼铁(FeB22)块：9Kg和铁块：45.5Kg混合后放入中频炉加热到1000℃-1500℃，保持2小时，使各种成分充分熔化，而后在15-25个标准大气压下经喷粉机雾化喷粉；将雾化所得粉末低温烘干，分筛取60-200目的磨层焊粉。
利用本发明提供磨层焊粉采用等离子喷涂机进行焊接得到堆焊层(耐磨层)，等离子喷涂机的电压35-40V，电流30-35A，等离子气流量1.3L/min，保护气体流量7.5L/min，送粉气流量2.6L/min，送粉量10-15％。
采用同实施例1的方法和仪器对利用实施例5提供的焊粉进行喷涂所得耐磨层进行测试得到耐磨层的硬度及耐磨性，见表5：
表5
| 硬度 | 相对耐磨性(∈) | 摩擦系数 | |
| 实施例5 | 62.23 | 2.28 | 0.31 |
| 高铬铸铁 | 61 | 1 | 0.35 |
从表5中可以看出，加入了一定比例的硼：减少了喷涂过程中，减小了氧化，增加了流动性。
机械易磨损件表面处理以渗氮、渗碳、喷涂碳化钨、喷涂高铬铸铁、镀铬等工艺，这些工艺无不存在处理难度大，成本高，耗时长，处理后表面脆性高、易龟裂剥落等问题，本发明提供的焊粉能较好避免这些问题，利用本发明提供的焊粉进行表面喷涂所形成的耐磨层耐磨性高，磨擦摩擦系数低。
以上结合附图详细说明了本发明，但是说明书仅是用于解释权利要求书的。但本发明的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种耐磨层焊粉，其特征在于，其包含以下重量百分比的成分：铬：4-15％；镍：3-10％；锰：0.2-2％；钒：1-3％；硅：1-5％；稀土：0.5-2％；碳：1-5％；余量为铁及微量杂质，通过下述方法制备：将17.5Kg铬铁块、5Kg镍块、0.7Kg锰铁块、4Kg钒铁块、4Kg金属硅块、1Kg稀土颗粒、2Kg碳颗粒和65.8Kg铁块混合后放入中频炉加热到1000℃-1500℃，保持2小时，使各种成分充分熔化，而后在15-25个标准大气压下经喷粉机雾化喷粉；将雾化所得粉末低温烘干，而后分筛取60-200目的粉末。
2.一种耐磨层焊粉，其特征在于，其包含以下重量百分比的成分：铬：4-15％；镍：3-10％；锰：0.2-1％；钒：1-3％；钨：2-10％；硅：1-5％；稀土：0.5-2％；碳：1-5％；余量为铁及微量杂质，通过下述方法制备：将17.5Kg铬铁块、5Kg镍块、0.7Kg锰铁块、4Kg钒铁块、7Kg钨铁块、4Kg金属硅块、1Kg稀土颗粒、2Kg碳颗粒和58.8Kg铁块充分混合后放入中频炉加热到1000℃-1500℃，保持2小时，使各种成分充分熔化，而后在15-25个标准大气压下经喷粉机雾化喷粉；将雾化所得粉末低温烘干，而后分筛取60-200目的粉末。
3.一种耐磨层焊粉，其特征在于，其包含以下重量百分比的成分：铬：4-15％；镍：3-10％；锰：0.2-2％；钒：1-3％；钼：0.5-3％；钨：2-10％；硅：1-5％；稀土：0.5-2％；碳：1-5％；余量为铁及微量杂质，通过下述方法制备：将17.5Kg铬铁块、5Kg镍块、0.7Kg锰铁块、4Kg钒铁块、3.3Kg钼铁块、7Kg钨铁块、4Kg金属硅块、1Kg稀土颗粒、2Kg碳颗粒和55.5Kg铁块，充分混合后放入中频炉加热到1000℃-1500℃，保持2小时，使各种成分充分熔化，而后在10个标准大气压下经喷粉机雾化喷粉；将雾化所得粉末低温烘干，而后分筛取60-200目的粉末。
4.一种耐磨层焊粉，其特征在于，其包含以下重量百分比的成分：铬：4-15％；镍：3-10％；锰：0.2-1％；钒：1-3％；钼：0.5-3％；钨：2-10％；钛：0.5-3％；硅：1-5％；稀土：0.5-2％；碳：1-5％；余量为铁及微量杂质，通过下述方法制备：17.5Kg将铬铁块、5Kg镍块、0.7Kg锰铁块、4Kg钒铁块、3.3Kg钼铁块、7Kg钨铁块、1Kg钛块、4Kg金属硅块、1Kg稀土颗粒、2Kg碳颗粒和54.5Kg铁块，充分混合后放入中频炉加热到1000℃-1500℃，保持2小时，使各种成分充分熔化，而后在15-25个标准大气压下经喷粉机雾化喷粉；将雾化所得粉末低温烘干，而后分筛取60-200目的粉末。
5.一种耐磨层焊粉，其特征在于，其包含以下重量百分比的成分：铬：4-15％；镍：3-10％；锰：0.2-1％；钼：0.5-3％；钨：2-10％；钒：1-3％；钛：0.5-3％；硅：1-5％；碳：1-5％；稀土：0.5-2％；硼1-3％；余量为铁及微量杂质，通过下述方法制备：将17.5Kg铬铁块、5Kg镍块、0.7Kg锰铁块、4Kg钒铁块、3.3Kg钼铁块、7Kg钨铁块、1Kg钛块、4Kg金属硅块、1Kg稀土颗粒、2Kg碳颗粒、9Kg硼铁块和45.5Kg铁块混合后放入中频炉加热到1000℃-1500℃，保持2小时，使各种成分充分熔化，而后在15-25个标准大气压下经喷粉机雾化喷粉；将雾化所得粉末低温烘干，而后分筛取60-200目的粉末。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 511855, Qingxin District, Guangdong, Qingyuan Province, three pits near the Qing Zen Road (formerly good faith wood mill) Patentee after: Qingyuan August Technology Ltd. Address before: 511855, Guangdong Province, Qingxin District, Qingyuan, three pit, Ching Zen Avenue, rain Pavilion Patentee before: Qingxin Ruiqi Industrial Materials Co.,Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160525 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |