CN105603290B - 速溶性硬质合金块及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种速溶性硬质合金块及其制备方法和用途。本发明所述的速溶性硬质合金块，由以下重量百分比的各原料通过粘结剂粘结后制成：高碳铬铁25‑55％，稀土0.5‑1‰，硼铁15‑40％，钒铁25‑55％，硅铁2‑6％，镍铁2‑3％，其中，所述的粘结剂为树脂胶。本发明的速溶性硬质合金块具有硬度高(洛式硬度HRC≥73)、耐磨性好、制造工艺简单、成本低廉、堆焊电流小、外形尺寸及形状选择方便、焊工省时省力等特点，解决了易磨损设备的使用寿命短的问题，提高了原件的使用寿命3‑10倍。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于堆焊在各类金属工件上面的耐磨堆焊材料及其制备方法。本发明属于冶金技术领域。
背景技术
目前，市场主要用于堆焊在各类金属工件上面的耐磨堆焊材料有雾化合金粉、冶金铸造块、膏状合金粉以及耐磨丝、棒、带、管状堆焊合金等，其中雾化合金粉末的加工需要特制的熔炼喷制设备，而且成品的获取量仅仅达到80％，使用时又有10％的散失量，而且还需要专用的送份装置；冶金铸造块需要增加一次冶金浇注过程；膏状合金粉末使用时需要现场涂敷，晾干等程序，工艺复杂；其他的堆焊材料又难以实现堆焊材料的高合金含量。
针对上述问题，申请号为98118200.3，发明名称为“自溶性硬质合金布”的专利申请公开了一种自溶性硬质合金布，该合金布由高碳铬铁、硼铁、硅铁和镍铁的机械粉末按比例配合后用骨胶溶液在自然状态下粘合在布上构成。该发明与以上技术相比较，的确简化了制造工艺过程，降低了成本，使用比较方便，具有较高的经济效益。但是由于自溶性硬质合金布的硬度刚刚接近HRc60，且产品的硬度、耐磨度以及酸碱性等均满足不了市场对硬度的需求，而且采用骨胶溶液作为粘合剂，在施焊过程中骨胶原因加热冒出很大的黑浓烟，且成本高熬制费时费工，对环境以及操作人员健康带来了不利影响。
发明内容
本发明的目的就是针对自溶性硬质合金布的制造工艺存在的问题和不足，通过新的配方和选择新的粘接剂，从而制备得到了一种新的速溶性硬质合金块。
本发明的一种速溶性硬质合金块，由以下重量百分比的各原料通过粘结剂粘结后制成：高碳铬铁25-55％，稀土0.5-1‰，硼铁15-40％，钒铁25-55％，硅铁2-6％，镍铁2-3％。
在本发明中，优选的，所述的速溶性硬质合金块由以下重量百分比的各原料通过粘结剂粘结后制成：高碳铬铁40％，稀土1‰，硼铁20％，钒铁33.4％，硅铁4％，镍铁2.5％，其中，所述的粘结剂为树脂胶。
在本发明中，优选的，所述的树脂胶的用量为金属粉末总重量的15％。
在本发明中，优选的，高碳铬铁、稀土、硼铁、钒铁、硅铁、镍铁的粉末粒度为80目以下。
进一步的，本发明还提出了一种在橡胶或金属工件上面堆焊速溶性硬质合金块的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将高碳铬铁、稀土、硼铁、钒铁、硅铁以及镍铁机械分别粉碎至粉末粒度为80目以下；
(2)将步骤(1)得到的粉末按以上所述的重量百分比混合均匀；
(3)向步骤(2)的均匀混合后的粉末中，加入树脂胶制成糊状合金；
(4)将糊状合金涂抹在模具上，在无需加压的自然状态下构成速溶性硬质合金块；
(5)将步骤(4)得到的速溶性硬质合金块堆焊在橡胶或金属工件承受低应力磨粒磨损的表面，形成耐磨堆焊层。
在本发明中，优选的，所述的橡胶或金属工件为厚度1毫米以上的中低合金钢、碳钢钢板、锰钢钢板、锻钢或铸钢。
在本发明中，优选的，步骤(3)中所述的树脂胶的用量为金属粉末总重量的15％。
在本发明中，优选的，步骤(5)中采用碳弧堆焊法将步骤(4)得到的速溶性硬质合金块堆焊在金属工件承受低应力磨粒磨损的表面。
在本发明中，优选的，所述的碳弧堆焊法使用直径4毫米至8毫米，长30至300毫米的石墨棒或碳棒做电极，直流或交流弧焊机做电源，80—130安培电流进行堆焊，堆焊时，根据工件要求，把一定尺寸、形状的速溶性硬质合金块放在堆焊部位，然后用碳弧焊把其熔敷在工件表面上，形成耐磨堆焊层。
相较于现有技术，本发明的优点在于：
1、本发明的速溶性硬质合金块由颗粒直径为80目以下的、重量百分比分别为25-55％，0.5-1‰，15-40％，25-55％，2-6％以及2-3％的高碳铬铁，稀土，硼铁，钒铁，硅铁以及镍铁粉末均匀混合后，用具有增熔定型功能的水胶(例如用植物加水熬制成的胶，俗称树吧、树脂胶)做为粘接剂制成糊状合金，涂抹在模具上，在无需加压的自然状态下构成速溶硬质合金块。其中，稀土(冷加工)具有提高耐磨度的作用，高碳铬铁可增加合金块的硬度，硼铁可增加合金块的强度，钒铁可增加合金块的韧性，硅铁和镍铁可起到促熔作用；
2、本发明以树脂胶作为粘结剂，其优点是：无烟、无灰尘、无杂味、成本低、易熔等，在施焊过程当中不会烟熏呛眼而且环保。
3、本发明的速溶性硬质合金块具有硬度高(洛式硬度HRC≥73)、耐磨性好、制造工艺简单、成本低廉、堆焊电流小、外形尺寸及形状选择方便、焊工省时省力等特点。相较于申请号为98118200.3专利申请所公开的自溶性硬质合金布，使成活后焊件的硬度、强度、耐磨度在HRc60的基础上又提高了约10度以上。而且可以抵御37％盐酸、98％硫酸、65％硝酸、次氯酸钠水溶液(12％活性氯)、30％过氧化氢、50％铬酸等多种化学品的长期腐蚀。
4、因本发明的速溶性硬质合金块中加大了自熔性合金的含量，加快了合金的融化进度，同时降低了电流，所以可在1毫米以上的铁板施焊耐磨合金块材料，这样就扩大了应用范围，如各种机械设备磨损部位的堆焊修补、环卫车辆的水洗车和干扫车的易磨损部位、铲车金属刃板(装载机)、挖掘机斗齿、平地机、刮雪机、刨冰机、混凝土搅拌机、螺旋推进器(蛟龙)、铁路捣固镐、工程采石船、砖瓦厂设备、搅拌机叶片、工程机械等一切机械设备的易磨损部位。解决了易磨损设备的使用寿命短的问题，提高了原件的使用寿命3-10倍。在施焊过程中，母材变形小，铁水不易外流，合金材料与母材形成了熔池，合金的流动性能好，无翻腾，所以冷却后无气孔、无夹渣现象，施焊前无需除锈、去污等。
5、本发明通过设计新的成分配方和选择新的粘接剂，提供一种速溶性硬质合金块，在无需加压的自然环境下制成耐磨堆焊合金材料，具有制造工艺简单、电流小、无需大电极棒、电极棒不用频繁更换、交直流通用、堆焊合金材料硬度高、耐磨性好、外形形状及尺寸选择方便等优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1速溶性硬质合金块的制备
(1)将高碳铬铁、稀土、硼铁、钒铁、硅铁以及镍铁分别机械粉碎至粉末粒度为80目；
(2)将步骤(1)得到的粉末按照高碳铬铁40％，稀土1‰，硼铁20％，钒铁33.4％，硅铁4％，镍铁2.5％的重量百分比混合均匀；
(3)向步骤(2)的均匀混合后的粉末中，加入树脂胶制成糊状合金，其中树脂胶的用量为金属粉末总重量的15％；
(4)将糊状合金涂抹在模具上，在无需加压的自然状态下构成速溶性硬质合金块。
经测试，产品洛氏硬度为HRC 77。
实施例2速溶性硬质合金块的制备
(1)将高碳铬铁、稀土、硼铁、钒铁、硅铁以及镍铁分别机械粉碎至粉末粒度为80目；
(2)将步骤(1)得到的粉末按照高碳铬铁30％，稀土0.5‰，硼铁30％，钒铁35.45％，硅铁2％，镍铁2.5％的重量百分比混合均匀；
(3)向步骤(2)的均匀混合后的粉末中，加入树脂胶制成糊状合金，其中树脂胶的用量为金属粉末总重量的15％；
(4)将糊状合金涂抹在模具上，在无需加压的自然状态下构成速溶性硬质合金块。
经测试，产品洛氏硬度为HRC 73。
实施例3速溶性硬质合金块的制备
(1)将高碳铬铁、稀土、硼铁、钒铁、硅铁以及镍铁分别机械粉碎至粉末粒度为80目；
(2)将步骤(1)得到的粉末按照高碳铬铁50％，稀土1‰，硼铁15％，钒铁30.9％，硅铁2％，镍铁2％的重量百分比混合均匀；
(3)向步骤(2)的均匀混合后的粉末中，加入树脂胶制成糊状合金，其中树脂胶的用量为金属粉末总重量的15％；
(4)将糊状合金涂抹在模具上，在无需加压的自然状态下构成速溶性硬质合金块。
经测试，产品洛氏硬度为HRC 75。
实施例4速溶性硬质合金块的应用
将实施例1制备得到的速溶性硬质合金块通过碳弧堆焊法(使用直径4毫米至8毫米，长30至300毫米的石墨棒或碳棒做电极，直流或交流弧焊机做电源，80—130安培电流进行堆焊)把其熔敷在水洗车和干扫车车厢内棚顶的挡尘防撞击板(厚1mm以上的橡胶板)上，形成耐磨堆焊层。堆焊时，根据挡尘防撞击板的大小，把一定尺寸、形状的速溶性硬质合金块放在堆焊部位，然后用碳弧焊把其熔敷在工件表面上，形成耐磨堆焊层。
本发明在哈尔滨市道里区清洁大队经过五年的实验，原来橡胶板寿命为一年，由于环卫车在街道上作业时要大量吸入车厢内脏水污水，污水中含有一定浓度的酸碱，使原有的橡胶板被酸碱腐蚀不抗冲击。堆焊本发明的速溶性硬质合金块后，由于本发明具有的耐酸、耐碱、耐腐蚀、耐磨抗冲击等特点，使橡胶板的使用寿命延长为5年以上。从中节省了四年的人工费，材料费和车辆的误工费以及其他耗材等，每台车五年节省人民币约6000元以上。实验证明，本发明的速溶性硬质合金块可以抵御37％盐酸、98％硫酸、65％硝酸、次氯酸钠水溶液(12％活性氯)、30％过氧化氢、50％铬酸、等多种化学品的长期腐蚀。
实施例5速溶性硬质合金块的应用
将实施例1制备得到的速溶性硬质合金块通过碳弧堆焊法(使用直径4毫米至8毫米，长30至300毫米的石墨棒或碳棒做电极，直流或交流弧焊机做电源，80—130安培电流进行堆焊)把其熔敷在铲车的铲斗前面刃板(厚1mm以上的锰钢钢板)上，形成耐磨堆焊层。堆焊时，根据刃板的大小，把一定尺寸、形状的速溶性硬质合金块放在堆焊部位，然后用碳弧焊把其熔敷在工件表面上，形成耐磨堆焊层。
与没有堆焊速溶性硬质合金块铲车在同等作业条件下使用，结果发现堆焊了速溶性硬质合金块的铲车刃板比普通的刃板更加耐磨，可延长使用寿命3倍以上。由此节省了反复焊接的材料费用和产生的人工费。与普通刃板相比，每台车每焊接一次刃板节省人民币约3000元以上，提高了铲车的工作效率。
Claims (9)
1.一种速溶性硬质合金块，其特征在于由以下重量百分比的各原料通过粘结剂粘结后制成：高碳铬铁25-55％，稀土0.5-1‰，硼铁15-40％，钒铁25-55％，硅铁2-6％，镍铁2-3％，其中，所述的粘结剂为树脂胶。
2.如权利要求1所述的速溶性硬质合金块，其特征在于由以下重量百分比的各原料通过粘结剂粘结后制成：高碳铬铁40％，稀土1‰，硼铁20％，钒铁33.4％，硅铁4％，镍铁2.5％。
3.如权利要求1或2所述的速溶性硬质合金块，其特征在于所述的树脂胶的用量为金属粉末总重量的15％。
4.如权利要求1或2所述的速溶性硬质合金块，其特征在于高碳铬铁、稀土、硼铁、钒铁、硅铁、镍铁的粉末粒度为80目以下。
5.一种在橡胶或金属工件上面堆焊速溶性硬质合金块的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将高碳铬铁、稀土、硼铁、钒铁、硅铁以及镍铁分别机械粉碎至粉末粒度为80目以下；
(2)将步骤(1)得到的粉末按权利要求1或2所述的重量百分比混合均匀；
(3)向步骤(2)的均匀混合后的粉末中，加入树脂胶制成糊状合金；
(4)将糊状合金涂抹在模具上，在无需加压的自然状态下构成速溶性硬质合金块；
(5)将步骤(4)得到的速溶性硬质合金块堆焊在橡胶或金属工件承受低应力磨粒磨损的表面，形成耐磨堆焊层。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述的橡胶或金属工件为厚度1毫米以上的橡胶板、中低合金钢、碳钢钢板或锰钢钢板。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于步骤(3)中所述的树脂胶的用量为金属粉末总重量的15％。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于步骤(5)中采用碳弧堆焊法将步骤(4)得到的速溶性硬质合金块堆焊在金属工件承受低应力磨粒磨损的表面。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述的碳弧堆焊法使用直径4毫米至8毫米，长30至300毫米的石墨棒或碳棒做电极，直流或交流弧焊机做电源，80—130安培电流进行堆焊，堆焊时，根据工件要求，把一定尺寸、形状的速溶性硬质合金块放在堆焊部位，然后用碳弧焊把其熔敷在工件表面上，形成耐磨堆焊层。
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