CN103949751B - 一种氮强化铁基耐磨涂层的堆焊方法 - Google Patents

一种氮强化铁基耐磨涂层的堆焊方法 Download PDF

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Abstract

一种氮强化铁基耐磨涂层的堆焊方法，涉及一种堆焊方法。是要解决现有氮合金化堆焊方法获得的堆焊层金属中氮含量低、耐磨硬质相体积分数小分布不均、堆焊层的硬度略低的问题。方法：一、对基材表面进行除锈除油清理，将基材放入堆焊焊机工作台；二、将焊丝通入焊机喷头，采用氮气作为保护气体，接通焊接电源，焊丝与基材之间引发高温氮弧，同时将堆焊用合金粉体经焊机喷头送入高温氮弧区，进行堆焊。本发明可实现向堆焊层金属内高效过渡氮元素，本发明获得的堆焊层氮元素含量可达到0.3％～0.4％。本发明用于堆焊领域。

Description

一种氮强化铁基耐磨涂层的堆焊方法
技术领域
本发明涉及一种堆焊方法。
背景技术
金属磨损是造成机械零件失效的主要原因之一。据不完全统计，全世界每年钢铁材料消耗量达7亿吨以上，其中有50％是由于材料磨损而消耗掉了。由此可见，金属磨损是关系到国民经济的重要问题。如何提高金属的抗磨能力，以及研制新型抗磨合金，早已成为科学技术工作者面临的重要课题。
在众多解决磨损失效问题的方法当中，堆焊技术表现出特有的优势，它可以充分利用现有资源，实现“报废零部件→再生资源→产品”的转变，既“再制造工程”，做到修复后再生产品比新产品更加价廉物美。
现常用的堆焊材料有铁基堆焊材料、镍基堆焊材料、钴基堆焊材料和碳化钨堆焊材料，其中铁基堆焊材料是使用得最广泛的一类，约占全部堆焊材料的70～80％。目前普遍使用的铁基耐磨堆焊合金体系有Fe-Cr-C系、Fe-B-C系、Fe-Cr-B-C系以及多元合金元素系。此类材料主要是利用碳与铬、钛、钒、铌等形成碳化物Cr7C3、TiC、VC硬质相，来提高堆焊层金属的硬度、耐磨性能。为获得高硬度的基体及大量的碳化物硬质相，需要添加大量的碳及合金元素，由此会带来一些问题，如堆焊层韧性不足，抗焊接裂纹能力较差，碳化物增强相分布不均匀，在晶界处易聚集长大，且高温稳定性不高，这都将影响堆焊层的耐磨性能。
高碳堆焊材料会出现此类问题的主要原因是这类材料中含有大量的碳。
元素氮，在元素周期表中紧邻碳，并与碳有很大的相似性，而氮一直被认为是有害的元素，人们认为氮是引起气孔和时效脆化的主要原因。但随着人们对氮在钢中合金化作用的深入研究，发现氮作为钢中的间隙原子元素，通过与其它合金元素(Cr、V、Nb和Ti等)的相互作用，能改善钢的多种性能，包括强度、韧性、蠕变抗力、耐磨性和耐腐蚀性能，越来越多的研究表明以氮取代部分碳是改善钢的性能的有效途径之一。若成功将氮过渡到耐磨堆焊层中，同时降低碳的含量，将对材料的耐磨损、高温稳定性能甚至于耐腐蚀性能将有重要的影响。
现国内外堆焊金属氮合金化的方法较少，主要是利用CO2+N2保护的电弧堆焊方法，以及利用空气中的自然氮+含CrN的自保护药芯焊丝电弧堆焊方法向堆焊层金属中过渡氮元素。此类氮合金化方法存在些许不足：①堆焊层金属氮含量不高，不能充分发挥氮的强化作用；②氮碳化物耐磨硬质相体积分数小、分布不均；③堆焊层的硬度略低。
发明内容
本发明是要解决现有氮合金化堆焊方法获得的堆焊层金属中氮含量低、耐磨硬质相体积分数小分布不均、堆焊层的硬度略低的问题，提供一种氮强化铁基耐磨涂层的堆焊方法。
本发明氮强化铁基耐磨涂层的堆焊方法，按以下步骤进行：
一、对基材表面进行除锈除油清理，将基材放入堆焊焊机工作台；
二、将焊丝通入焊机喷头，采用氮气作为保护气体，氮气流量为15～20L·min-1，接通焊接电源，焊丝与基材之间引发高温氮弧，同时将堆焊用合金粉体经焊机喷头送入高温氮弧区，进行堆焊；其中焊接电流为140～260A，焊接电压为22～28V，送粉气流量为0.8m3·h-1，送粉速度为50～60g/min；
步骤二所述焊机喷头包括导电嘴、喷头主体、喷嘴和送粉通道，导电嘴与焊枪部件1固定连接，喷头主体的一端与焊枪部件连接，喷头主体的另一端与喷嘴连接，在喷头主体的两侧对称设置两个圆形的送粉通道，喷头主体与喷嘴形成粉体流动通道，送粉通道与粉体流动通道相通。
步骤一所述基材为碳素结构钢，所述碳素结构钢为碳素结构钢Q235、碳素结构钢45或碳素结构钢65Mn。
步骤二所述氮气为纯度99.5％的工业用氮气。也可选用纯氮(纯度为99.99％)和高纯氮(纯度为99.999％)。
步骤二所述的合金粉体按质量分数由5％～20％含钛29.20％钛铁粉、5％～10％含钒50.40％钒铁粉、5％～10％含铌65.35％铌铁粉和余量的粉体X组成，所述粉体X为含铬65.25％的微碳铬铁粉、含锰80.73％的微碳锰铁粉、含硼19.27％硼铁粉、含钼60.5％钼铁粉、含铁98％的铁粉、含碳化硼100％碳化硼粉、含碳100％石墨粉中的一种或几种按任意比组成的混合物，且所述的合金粉体的粒度范围为80～200目。
所述合金粉体通过焊机喷头的送粉通道5送入高温氮弧区。
所述的焊丝不受限制，可为常用二氧化碳气保护焊用焊丝，如H08MnSi、H08Mn2Si、H08Mn2SiA等；也可为耐磨药芯药芯焊丝，如YD258、YD288、YD601等。
本发明将焊丝与基材之间引发高温氮弧，氮弧熔化焊丝与基材形成熔池，同时将堆焊用合金粉体经焊机喷头送入高温氮弧区，合金粉体经氮弧加热至熔融状态或半熔融状态后，连同熔滴一同进入熔池；氮弧移过，熔池随之冷却而凝固，形成堆焊层。
处于高温氮气氛中且呈现熔融状态的合金粉体以及熔滴会溶解大量氮达到饱和，同时，高温的氮弧会促使合金粉体中的强氮化物形成元素(Ti、Nb、V等)与氮直接反应形成氮化物。饱和状态的熔滴、合金粉体与反应形成的氮化物在氮气流及电弧作用下被送入熔池，冷却至室温后即得到氮强化铁基耐磨涂层。
本发明的优点：一、本发明采用价格低廉的工业用氮气(纯度为99.5％)作为保护气体，制备的氮合金化耐磨堆焊涂层表面成形性好，无气孔、裂纹出现；二、本发明可实现向堆焊层金属内高效过渡氮元素，本发明获得的堆焊层氮元素含量可达到0.3％～0.4％；三、本发明制备的氮合金化耐磨堆焊涂层的硬度达到HRC45～62；四、本发明制备的氮合金化耐磨堆焊涂层内部均匀弥散分布有大量尺寸为1～5μm的氮碳化物硬质相。
附图说明
图1为本发明所用焊机喷头的结构示意图，图中1为焊枪部件，2为焊丝，3为导电嘴，4为喷头主体，5为送粉通道，6为喷嘴，7为粉体流动通道。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式氮强化铁基耐磨涂层的堆焊方法，按以下步骤进行：
一、对基材表面进行除锈除油清理，将基材放入堆焊焊机工作台；
二、将焊丝通入焊机喷头，采用氮气作为保护气体，氮气流量为15～20L·min-1，接通焊接电源，焊丝与基材之间引发高温氮弧，同时将堆焊用合金粉体经焊机喷头送入高温氮弧区，进行堆焊；其中焊接电流为140～260A，焊接电压为22～28V，送粉气流量为0.8m3·h-1，送粉速度为50～60g/min；
步骤二所述焊机喷头包括导电嘴3、喷头主体4、喷嘴6和送粉通道5，导电嘴3与焊枪部件1固定连接，喷头主体4的一端与焊枪部件1连接，喷头主体4的另一端与喷嘴6连接，在喷头主体4的两侧对称设置两个圆形的送粉通道5，喷头主体4与喷嘴6形成粉体流动通道7，送粉通道5与粉体流动通道7相通。
结合图1说明本实施方式的工作原理：
本发明的焊机喷头可实现焊丝与粉体材料同时堆焊：首先将焊丝2插入导电嘴3中，喷头主体4的一端与焊枪部件1连接，且保证导电嘴3通过喷头主体4的内孔，喷头主体4的另一端与喷嘴6连接，喷头主体4与喷嘴6形成粉体流动通道7，在喷头主体4的两侧对称设置两个圆形的送粉通道5。利用焊丝2与工件间引弧形成高温氮弧，通过送粉通道5向喷头送入堆焊用合金粉体，堆焊用粉体被送入喷头主体4与喷嘴6形成的粉体流动通道7，后经喷嘴6送入高温氮弧，经氮弧加热至熔融进入熔化状态熔池；焊机喷头通过粉体控制堆焊层成分，可实现合金元素氮向堆焊层的高效过渡，粉体材料经喷嘴6送入高温氮弧后，经氮弧加热至熔融状态，因其分散于高温氮气氛中，可保证熔融的粉体材料与氮原子或氮离子充分接触，促进氮向熔融粉体的溶解。同时，熔融的粉体材料中的强氮化物形成元素在高温氮弧作用下，还可与氮元素发生化学反应，直接生成氮化物，在送粉气流及电弧作用下被送入熔池。另外，在堆焊过程中，熔化状态的熔滴也处于高温的氮气氛中，同样可溶解大量的氮而处于饱和状态，熔滴进入熔池，同时将氮过渡入熔池。按照以上两种方式，此方法可实现氮元素向堆焊层的高效过渡，充分发挥氮的合金化作用，并保证堆焊层内部存在有大量均匀弥散分布的氮碳化物硬质相。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一所述基材为碳素结构钢，所述碳素结构钢为碳素结构钢Q235、碳素结构钢45或碳素结构钢65Mn。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二所述氮气为纯度99.5％的工业用氮气。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二所述的合金粉体按质量分数由5％～20％含钛29.20％钛铁粉、5％～10％含钒50.40％钒铁粉、5％～10％含铌65.35％铌铁粉和余量的粉体X组成，所述粉体X为含铬65.25％的微碳铬铁粉、含锰80.73％的微碳锰铁粉、含硼19.27％硼铁粉、含钼60.5％钼铁粉、含铁98％的铁粉、含碳化硼100％碳化硼粉、含碳100％石墨粉中的一种或几种按任意比组成的混合物，且所述的合金粉体的粒度范围为80～200目。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述合金粉体通过焊机喷头的送粉通道5送入高温氮弧区。其它与具体实施方式一至四之一相同。
实施例1：
本实施例氮强化铁基耐磨涂层的堆焊方法，按以下步骤进行：
一、对基材表面进行除锈除油清理，将基材放入堆焊焊机工作台；
二、将焊丝通入焊机喷头，采用氮气作为保护气体，氮气流量为20L·min-1，接通焊接电源，焊丝与基材之间引发高温氮弧，同时将堆焊用合金粉体经焊机喷头送入高温氮弧区，进行堆焊；其中焊接电流为180A，焊接电压为22V，送粉气流量为0.8m3·h-1，送粉速度为50g/min。
步骤一所述的堆焊焊机为气体保护焊设备(PANA—AUTOKRⅡ350CO2/MAG)，本实施例对其焊机喷头进行了结果改进，如图1所示。
步骤二所述焊机喷头包括导电嘴3、喷头主体4、喷嘴6和送粉通道5，导电嘴3与焊枪部件1固定连接，喷头主体4的一端与焊枪部件1连接，喷头主体4的另一端与喷嘴6连接，在喷头主体4的两侧对称设置两个圆形的送粉通道5，喷头主体4与喷嘴6形成粉体流动通道7，送粉通道5与粉体流动通道7相通。
步骤一所述的基材为碳素结构钢Q235。
步骤二所述的焊丝为H08Mn2Si。
步骤二所述的堆焊用合金粉体按质量分数由20％含钛29.20％钛铁粉、10％含钒50.40％钒铁粉、10％含铌65.35％铌铁粉和60％含铁98％的铁粉组成，球磨混粉30min。所述合金粉体的粒度范围为80～150目。
通过检测可知本实施例得到的氮合金化耐磨堆焊涂层堆焊层硬度为HRC48，平均氮元素含量为0.31％。
实施例2：
本实施例氮强化铁基耐磨涂层的堆焊方法，按以下步骤进行：
一、对基材表面进行除锈除油清理，将基材放入堆焊焊机工作台；
二、将焊丝通入焊机喷头，采用氮气作为保护气体，氮气流量为15L·min-1，接通焊接电源，焊丝与基材之间引发高温氮弧，同时将堆焊用合金粉体经焊机喷头送入高温氮弧区，进行堆焊；其中焊接电流为180A，焊接电压为22V，送粉气流量为0.8m3·h-1，送粉速度为60g/min。
步骤一所述的堆焊焊机为气体保护焊设备(PANA—AUTOKRⅡ350CO2/MAG)，本实施例对其焊机喷头进行了结果改进，如图1所示。
步骤二所述焊机喷头包括导电嘴3、喷头主体4、喷嘴6和送粉通道5，导电嘴3与焊枪部件1固定连接，喷头主体4的一端与焊枪部件1连接，喷头主体4的另一端与喷嘴6连接，在喷头主体4的两侧对称设置两个圆形的送粉通道5，喷头主体4与喷嘴6形成粉体流动通道7，送粉通道5与粉体流动通道7相通。
步骤一所述的基材为碳素结构钢Q235。
步骤二所述的焊丝为H08Mn2Si。
步骤二所述的堆焊用合金粉体按质量分数由20％含钛29.20％钛铁粉、10％含钒50.40％钒铁粉、10％含铌65.35％铌铁粉、2％含碳100％石墨粉和58％含铁98％的铁粉组成，球磨混粉30min。所述合金粉体的粒度范围为80～150目。
通过检测可知本实施例得到的氮合金化耐磨堆焊涂层堆焊层硬度为HRC52，平均氮元素含量为0.30％。
实施例3：
本实施例氮强化铁基耐磨涂层的堆焊方法，按以下步骤进行：
一、对基材表面进行除锈除油清理，将基材放入堆焊焊机工作台；
二、将焊丝通入焊机喷头，采用氮气作为保护气体，氮气流量为18L·min-1，接通焊接电源，焊丝与基材之间引发高温氮弧，同时将堆焊用合金粉体经焊机喷头送入高温氮弧区，进行堆焊；其中焊接电流为200A，焊接电压为25V，送粉气流量为0.8m3·h-1，送粉速度为55g/min。
步骤一所述的堆焊焊机为气体保护焊设备(PANA—AUTOKRⅡ350CO2/MAG)，本实施例对其焊机喷头进行了结果改进，如图1所示。
步骤二所述焊机喷头包括导电嘴3、喷头主体4、喷嘴6和送粉通道5，导电嘴3与焊枪部件1固定连接，喷头主体4的一端与焊枪部件1连接，喷头主体4的另一端与喷嘴6连接，在喷头主体4的两侧对称设置两个圆形的送粉通道5，喷头主体4与喷嘴6形成粉体流动通道7，送粉通道5与粉体流动通道7相通。
步骤一所述的基材为碳素结构钢Q235。
步骤二所述的焊丝为H08Mn2Si。
步骤二所述的堆焊用合金粉体按质量分数由50％含铬65.25％的微碳铬铁粉、20％含锰80.73％的微碳锰铁粉、10％含钛29.20％钛铁粉、5％含钒50.40％钒铁粉、5％含铌65.35％铌铁粉和10％含铁98％的铁粉组成，球磨混粉30min。所述合金粉体的粒度范围为80～150目。
通过检测可知本实施例得到的氮合金化耐磨堆焊涂层堆焊层硬度为HRC55，平均氮元素含量为0.38％。
实施例4：
本实施例氮强化铁基耐磨涂层的堆焊方法，按以下步骤进行：
一、对基材表面进行除锈除油清理，将基材放入堆焊焊机工作台；
二、将焊丝通入焊机喷头，采用氮气作为保护气体，氮气流量为15L·min-1，接通焊接电源，焊丝与基材之间引发高温氮弧，同时将堆焊用合金粉体经焊机喷头送入高温氮弧区，进行堆焊；其中焊接电流为200A，焊接电压为25V，送粉气流量为0.8m3·h-1，送粉速度为50g/min。
步骤一所述的堆焊焊机为气体保护焊设备(PANA—AUTOKRⅡ350CO2/MAG)，本实施例对其焊机喷头进行了结果改进，如图1所示。
步骤二所述焊机喷头包括导电嘴3、喷头主体4、喷嘴6和送粉通道5，导电嘴3与焊枪部件1固定连接，喷头主体4的一端与焊枪部件1连接，喷头主体4的另一端与喷嘴6连接，在喷头主体4的两侧对称设置两个圆形的送粉通道5，喷头主体4与喷嘴6形成粉体流动通道7，送粉通道5与粉体流动通道7相通。
步骤一所述的基材为碳素结构钢Q235。
步骤二所述的焊丝为H08Mn2Si。
步骤二所述的堆焊用合金粉体按质量分数由50％含铬65.25％的微碳铬铁粉、20％含锰80.73％的微碳锰铁粉、10％含钛29.20％钛铁粉、5％含钒50.40％钒铁粉、5％含铌65.35％铌铁粉、2％含碳100％石墨粉和8％含铁98％的铁粉组成，球磨混粉30min。所述合金粉体的粒度范围为80～150目。
通过检测可知本实施例得到的氮合金化耐磨堆焊涂层堆焊层硬度为HRC62，平均氮元素含量为0.36％。
实施例5：
本实施例氮强化铁基耐磨涂层的堆焊方法，按以下步骤进行：
一、对基材表面进行除锈除油清理，将基材放入堆焊焊机工作台；
二、将焊丝通入焊机喷头，采用氮气作为保护气体，氮气流量为20L·min-1，接通焊接电源，焊丝与基材之间引发高温氮弧，同时将堆焊用合金粉体经焊机喷头送入高温氮弧区，进行堆焊；其中焊接电流为200A，焊接电压为25V，送粉气流量为0.8m3·h-1，送粉速度为60g/min。
步骤一所述的堆焊焊机为气体保护焊设备(PANA—AUTOKRⅡ350CO2/MAG)，本实施例对其焊机喷头进行了结果改进，如图1所示。
步骤二所述焊机喷头包括导电嘴3、喷头主体4、喷嘴6和送粉通道5，导电嘴3与焊枪部件1固定连接，喷头主体4的一端与焊枪部件1连接，喷头主体4的另一端与喷嘴6连接，在喷头主体4的两侧对称设置两个圆形的送粉通道5，喷头主体4与喷嘴6形成粉体流动通道7，送粉通道5与粉体流动通道7相通。
步骤一所述的基材为碳素结构钢Q235。
步骤二所述的焊丝为H08Mn2Si。
步骤二所述的堆焊用合金粉体按质量分数由60％含硼19.27％硼铁粉、10％含钛29.20％钛铁粉、10％含钒50.40％钒铁粉、10％含铌65.35％铌铁粉、5％含碳化硼100％碳化硼粉和5％含铁98％的铁粉组成，球磨混粉30min。所述合金粉体的粒度范围为80～150目。
通过检测可知本实施例得到的氮合金化耐磨堆焊涂层堆焊层硬度为HRC60，平均氮元素含量为0.28％。

Claims (3)

1.一种氮强化铁基耐磨涂层的堆焊方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、对基材表面进行除锈除油清理，将基材放入堆焊焊机工作台；
二、将焊丝通入焊机喷头，采用氮气作为保护气体，氮气流量为15～20L·min-1，接通焊接电源，焊丝与基材之间引发高温氮弧，同时将堆焊用合金粉体经焊机喷头送入高温氮弧区，进行堆焊；其中焊接电流为140～260A，焊接电压为22～28V，送粉气流量为0.8m3·h-1，送粉速度为50～60g/min；
步骤二所述焊机喷头包括导电嘴(3)、喷头主体(4)、喷嘴(6)和送粉通道(5)，导电嘴(3)与焊枪部件(1)固定连接，喷头主体(4)的一端与焊枪部件(1)连接，喷头主体(4)的另一端与喷嘴(6)连接，在喷头主体(4)的两侧对称设置两个圆形的送粉通道(5)，喷头主体(4)与喷嘴(6)形成粉体流动通道(7)，送粉通道(5)与粉体流动通道(7)相通；
步骤二所述的合金粉体按质量分数由5％～20％含钛29.20％钛铁粉、5％～10％含钒50.40％钒铁粉、5％～10％含铌65.35％铌铁粉和余量的粉体X组成，所述粉体X为含铬65.25％的微碳铬铁粉、含锰80.73％的微碳锰铁粉、含硼19.27％硼铁粉、含钼60.5％钼铁粉、含铁98％的铁粉、含碳化硼100％碳化硼粉、含碳100％石墨粉中的一种或几种按任意比组成的混合物，且所述的合金粉体的粒度范围为80～200目；
所述合金粉体通过焊机喷头的送粉通道(5)送入高温氮弧区。
2.根据权利要求1所述的一种氮强化铁基耐磨涂层的堆焊方法，其特征在于步骤一所述基材为碳素结构钢，所述碳素结构钢为碳素结构钢Q235、碳素结构钢45或碳素结构钢65Mn。
3.根据权利要求1或2所述的一种氮强化铁基耐磨涂层的堆焊方法，其特征在于步骤二所述氮气为纯度99.5％的工业用氮气。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104827168B (zh) * 2015-05-21 2016-04-20 南华大学 大面积金属壁面现场修补堆焊方法
CN105522264B (zh) * 2016-01-06 2018-11-13 江苏烁石焊接科技有限公司 一种利用氮弧和氮化物3d打印高氮钢制品的装置
CN105772906B (zh) * 2016-01-06 2018-05-01 江苏烁石焊接科技有限公司 一种氮弧原位冶金预铺设氮化物实现钢表面增氮的方法
CN105603355B (zh) * 2016-01-06 2018-01-05 江苏烁石焊接科技有限公司 一种采用氮弧和氮化物原位冶金实现钢表面增氮的方法
CN105772909B (zh) * 2016-01-06 2018-05-01 江苏烁石焊接科技有限公司 一种利用氮弧和氮化物3d打印高氮钢制品的方法
CN105525289B (zh) * 2016-01-06 2018-01-05 江苏烁石焊接科技有限公司 一种采用氮弧和氮化物原位冶金实现钢表面增氮的装置
CN105838998A (zh) * 2016-05-23 2016-08-10 安徽鑫宏机械有限公司 一种铝硅合金表面改性复合阀体的铸造方法
CN107971607A (zh) * 2017-12-28 2018-05-01 大连威尔博合金科技有限公司 一种金属粉末与陶瓷粉末混合堆焊装置
CN110193647B (zh) * 2019-07-04 2024-05-10 湖北汽车工业学院 一种电弧增材制造用丝-粉同送的焊枪套筒

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4472619A (en) * 1978-06-26 1984-09-18 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Method of welding for hard surfacing
CN101444149A (zh) * 2006-04-20 2009-05-27 材料及电化学研究公司 用热等离子体在金属上生成功能渐变的复合表面层的方法
CN101590558A (zh) * 2009-07-03 2009-12-02 河北农业大学 反应氮弧堆焊碳氮化钛增强钛基复合涂层制备方法
CN101591779A (zh) * 2009-07-03 2009-12-02 河北农业大学 反应氮弧熔覆碳氮化钛基金属陶瓷涂层制备方法
CN101798684A (zh) * 2010-03-31 2010-08-11 长春工业大学 一种氮化钛增强铁基复合材料表面层及其加工方法
CN102601505A (zh) * 2012-04-10 2012-07-25 山东大学 一种具有送粉送气功能的焊炬
CN103495813A (zh) * 2013-09-07 2014-01-08 山东建筑大学 用于co2气体保护焊粉末堆焊的合金粉末

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4472619A (en) * 1978-06-26 1984-09-18 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Method of welding for hard surfacing
CN101444149A (zh) * 2006-04-20 2009-05-27 材料及电化学研究公司 用热等离子体在金属上生成功能渐变的复合表面层的方法
CN101590558A (zh) * 2009-07-03 2009-12-02 河北农业大学 反应氮弧堆焊碳氮化钛增强钛基复合涂层制备方法
CN101591779A (zh) * 2009-07-03 2009-12-02 河北农业大学 反应氮弧熔覆碳氮化钛基金属陶瓷涂层制备方法
CN101798684A (zh) * 2010-03-31 2010-08-11 长春工业大学 一种氮化钛增强铁基复合材料表面层及其加工方法
CN102601505A (zh) * 2012-04-10 2012-07-25 山东大学 一种具有送粉送气功能的焊炬
CN103495813A (zh) * 2013-09-07 2014-01-08 山东建筑大学 用于co2气体保护焊粉末堆焊的合金粉末

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CO2气体保护药芯焊丝喷粉-堆焊层组织及其耐磨性;马臣;《中国表面工程》;20120430;第25卷(第2期);第115-119页 *
氮合金化耐磨堆焊的研究现状;刘跃;《焊接技术》;20121231;第41卷(第12期);第1-4页 *

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