CN104923958A - 一种Co-Mn-Si-Fe焊层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种Co-Mn-Si-Fe焊层及其制备方法，包括以下质量百分比的组分：Co占66％～78％，Mn占14％～27％、Si占4％～6％、Fe占4％～6％，Al2O3占0.5％～1.5％，添加剂占1％～2％，所述添加剂为CBN。方法步骤如下：所述Co、Mn、Si、Fe、Al2O3均采用气雾化法制得纳米球，再与经过研磨后的添加剂均匀混合制成纳米焊条，最终焊接在零部件表面形成纳米焊层。本发明制成的纳米焊层结合强度高，耐磨性、耐腐蚀性较高，实现对已磨损零部件的磨损区域的修复，同时改善了零部件的使用性能，延长了零部件的使用寿命。

Description

一种Co-Mn-Si-Fe焊层及其制备方法
技术领域
本发明涉及埋弧焊焊接技术领域，具体是一种Co-Mn-Si-Fe焊层及其制备方法。
背景技术
随着机械化进程的不断加快，自动化的设备逐步替代了传统的人工手工操作，提高了加工效率，降低了劳动成本的投入。对于自动化的设备来说，主要的成本投入是设备购买和使用、维护的成本，设备中存在着易磨损件，一旦磨损超出磨损极限后，会导致该零件的性能急剧下降，使用寿命缩短，影响到设备的正常使用。经过检修替换零部件后，已磨损的零部件则被丢弃，造成资源浪费，没有实现回收再利用，增加了设备使用和维护的成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种Co-Mn-Si-Fe焊层及其制备方法。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种Co-Mn-Si-Fe焊层，包括以下质量百分比的组分：Co占66％～78％，Mn占14％～27％、Si占4％～6％、Fe占4％～6％，Al2O3占0.5％～1.5％，添加剂占1％～2％。本发明采用纳米技术应用在焊接领域中，实现对已磨损零部件的修复，并起到改善零部件使用性能的作用；Co即钴，质地较硬，具有较好的耐腐蚀性；Al2O3能够提高整体的结合强度，减小焊层的气孔率。
所述组分的最佳质量百分比为：Co占71％，Mn占17％、Si占4.5％、Fe占5％，Al2O3占1％，添加剂占1.5％。
所述添加剂为CBN，CBN即立方氮化硼，硬度仅次于金刚石的超硬材料，具有高热稳定性，化学稳定性强，从而可保证焊层的质量。
一种Co-Mn-Si-Fe焊层的制备方法，方法步骤如下：所述Co、Mn、Si、Fe、Al2O3均采用气雾化法制得纳米球，再与经过研磨后的添加剂均匀混合制成纳米焊条，最终焊接在零部件表面形成纳米焊层。
本发明的有益效果是：本发明制成的纳米焊层结合强度高，耐磨性、耐腐蚀性较高，实现对已磨损零部件的磨损区域的修复，同时改善了零部件的使用性能，延长了零部件的使用寿命。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
实施例一：
一种Co-Mn-Si-Fe焊层，包括以下质量百分比的组分：Co占71％，Mn占17％、Si占4.5％、Fe占5％，Al2O3占1％，CBN占1.5％。
一种Co-Mn-Si-Fe焊层的制备方法，方法步骤如下：所述Co、Mn、Si、Fe、Al2O3均采用气雾化法制得纳米球，再与经过研磨后的CBN均匀混合制成纳米焊条，最终焊接在零部件表面形成纳米焊层。
实施例二：
一种Co-Mn-Si-Fe焊层，包括以下质量百分比的组分：Co占76％，Mn占14.5％、Si占4％、Fe占4％，Al2O3占0.5％，CBN占1％。
一种Co-Mn-Si-Fe焊层的制备方法，方法步骤如下：所述Co、Mn、Si、Fe、Al2O3均采用气雾化法制得纳米球，再与经过研磨后的CBN均匀混合制成纳米焊条，最终焊接在零部件表面形成纳米焊层。
实施例三：
一种Co-Mn-Si-Fe焊层，包括以下质量百分比的组分：Co占66％，Mn占18.5％、Si占6％、Fe占6％，Al2O3占1.5％，CBN占2％。
一种Co-Mn-Si-Fe焊层的制备方法，方法步骤如下：所述Co、Mn、Si、Fe、Al2O3均采用气雾化法制得纳米球，再与经过研磨后的CBN均匀混合制成纳米焊条，最终焊接在零部件表面形成纳米焊层。
实施例四：
一种Co-Mn-Si-Fe焊层，包括以下质量百分比的组分：Co占68％，Mn占22.5％、Si占4％、Fe占4％，Al2O3占0.5％，CBN占1％。
一种Co-Mn-Si-Fe焊层的制备方法，方法步骤如下：所述Co、Mn、Si、Fe、Al2O3均采用气雾化法制得纳米球，再与经过研磨后的CBN均匀混合制成纳米焊条，最终焊接在零部件表面形成纳米焊层。
为了论证本发明的实际效果，特采用埋弧焊焊接技术在轧辊上制备了纳米焊层，将实施例一至实施例四实施后，分别测试了焊层的结合强度、显微硬度、气孔率以及抗磨粒磨损性能，并利用XRD对焊层进行了相结构分析。实验结果如下：
编号 孔隙率(AREA％) 结合强度(MPa) 显微硬度(HV)
实施例一 0.328 85.5 630
实施例二 0.381 79.7 598
实施例三 0.350 82.4 579
实施例四 0.364 79.1 571
平均值 0.356 81.7 593.5
对比组 0.529 62.1 509
其中，对比组为普通合金丝材。
由上述实验对比数据可知，本发明采用纳米材料经过焊接后形成纳米焊层，相比于传统的焊条制成的焊层，具有较高的结合强度和显微硬度，孔隙率较小，可使零部件的性能得以改善，最终达到延长零部件使用寿命的目的，同时，实现了已磨损零部件的回收再制造，避免了零部件的频繁的拆卸、更换，降低了设备使用和维护的成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受步骤实施例的限制，步骤实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种Co-Mn-Si-Fe焊层，其特征在于：包括以下质量百分比的组分：
Co占66％～78％，Mn占14％～27％、Si占4％～6％、Fe占4％～6％，Al2O3占0.5％～1.5％，添加剂占1％～2％。
2.根据权利要求1所述的一种Co-Mn-Si-Fe焊层，其特征在于：所述组分的最佳质量百分比为：Co占71％，Mn占17％、Si占4.5％、Fe占5％，Al2O3占1％，添加剂占1.5％。
3.根据权利要求1或2所述的一种Co-Mn-Si-Fe焊层，其特征在于：所述添加剂为CBN。
4.根据权利要求1所述的一种Co-Mn-Si-Fe焊层的制备方法，其特征在于：方法步骤如下：
所述Co、Mn、Si、Fe、Al2O3均采用气雾化法制得纳米球，再与经过研磨后的添加剂均匀混合制成纳米焊条，最终焊接在零部件表面形成纳米焊层。
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