CN106141504A - 一种电弧喷涂用药芯焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电弧喷涂用药芯焊丝，包括低碳钢带外皮和药芯，所述药芯的原料按重量份包括以下组分：高碳铬铁20‑28份、低碳铬铁35‑45份、金属锰2‑5份、石英砂1‑3份、硅铁1‑3份、钼铁7‑12份、纳米二氧化钛0.5‑2份、钛铁0.3‑1.5份、钒铁12‑15份、铈铁0.5‑1.5份、还原铁粉15‑22份、氟化钡0.3‑1.5份、氧化锆0.1‑1.5份、氟化钾0.5‑2份、碳酸钠0.1‑0.5份、钇铁合金2‑4份。本发明提出的电弧喷涂用药芯焊丝，其电弧稳定，得到的涂层与基体的结合强度高，韧性和耐磨性好，抗开裂性能优异。

Description

一种电弧喷涂用药芯焊丝
技术领域
本发明涉及焊丝技术领域，尤其涉及一种电弧喷涂用药芯焊丝。
背景技术
电弧喷涂技术是热喷涂技术的一个重要分支，其原理为：两根金属丝材在喷枪端部相交短路，产生电弧。电弧热使金属丝材熔化，熔化的丝材被高速空气流雾化成微熔滴，并在高速气流的加速下喷射到工件表面上，继而沉积、冷却而形成涂层。电弧喷涂技术具有能源利用率高、生产效率高、涂层质量高、喷涂工艺灵活，操作简单，维护方便的特点，近年来，发展势头良好，在国内外得到普遍重视和广泛应用。药芯焊丝是电弧喷涂常用的材料，其种类多种多样，但是在实际应用过程中仍存在送粉不均匀、不稳定，熔化程度不均匀，喷涂到基体上所得涂层结合强度低，气孔率高，涂层容易开裂的现象。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种电弧喷涂用药芯焊丝，其电弧稳定，得到的涂层与基体的结合强度高，韧性和耐磨性好，抗开裂性能优异。
本发明提出的一种电弧喷涂用药芯焊丝，包括低碳钢带外皮和药芯，所述药芯的原料按重量份包括以下组分：高碳铬铁20-28份、低碳铬铁35-45份、金属锰2-5份、石英砂1-3份、硅铁1-3份、钼铁7-12份、纳米二氧化钛0.5-2份、钛铁0.3-1.5份、钒铁12-15份、铈铁0.5-1.5份、还原铁粉15-22份、氟化钡0.3-1.5份、氧化锆0.1-1.5份、氟化钾0.5-2份、碳酸钠0.1-0.5份、钇铁合金2-4份。
优选地，氟化钡和氟化钾的重量份满足以下关系式：0.9份≤MBa+MK≤2.5份，其中，MBa表示氟化钡的重量份，MK表示氟化钾的重量份。
优选地，钼铁、钛铁、钒铁、铈铁的重量份满足以下关系式：20份≤MMo+MTi+MV+MCe≤27份，其中，MMo表示钼铁的重量份，MTi表示钛铁的重量份，MV表示钒铁的重量份，MCe表示铈铁的重量份。
优选地，所述药芯的原料按重量份包括以下组分：高碳铬铁22-25份、低碳铬铁39-42份、金属锰2.9-3.4份、石英砂1.6-2.5份、硅铁1.9-2.4份、钼铁8.5-10份、纳米二氧化钛1-1.6份、钛铁0.8-1.2份、钒铁13.2-14份、铈铁0.85-1.2份、还原铁粉18-21份、氟化钡0.8-1.3份、氧化锆0.7-1.2份、氟化钾1-1.2份、碳酸钠0.25-0.34份、钇铁合金2.8-3.4份。
优选地，所述药芯的原料按重量份包括以下组分：高碳铬铁23.8份、低碳铬铁40份、金属锰3份、石英砂2份、硅铁2份、钼铁9份、纳米二氧化钛1.2份、钛铁1份、钒铁13.6份、铈铁1份、还原铁粉20份、氟化钡1.2份、氧化锆1份、氟化钾1.2份、碳酸钠0.3份、钇铁合金3份。
优选地，所述药芯的填充量为焊丝重量的25-30％。
优选地，所述高碳铬铁中，Cr的质量分数为55-58％，C的质量分数为8-10％。
优选地，所述纳米二氧化钛为金红石型纳米二氧化钛。
本发明所述电弧喷涂用药芯焊丝，其原料中各组分的粒度为-100～+80目。
本发明所述电弧喷涂用药芯焊丝可以按照常规的药芯焊丝制备工艺，将各原料放入搅拌机混合均匀，外皮采用低碳钢钢带，采用药芯焊丝生产设备，经卷曲、拉拔出得到。使用时喷涂距离控制在90-100mm，涂层厚度为0.1-0.3mm。
本发明所述电弧喷涂用药芯焊丝的药芯中，添加了氟化钡和氟化钾，并控制了两者在体系中的含量，使两者的性能协同，起到了降低药芯熔点、稀渣的作用，能改善熔渣的保护效果，同时能在较高的温度下凝固，有效防止焊道熔融下坠，使得到的涂层与基体具有较高的结合强度，可以达到22-26MPa，同时具有较高的韧性、抗开裂性、硬度和耐磨性，其中，硬度达到950-1200HV；加入了钼铁、钛铁、钒铁和铈铁，并控制了四者的比例，在体系中形成了高硬度、高熔点的硬质相，弥散分布在基体中，能够钉轧位错，细化晶粒，强化基体，使体系的体积膨胀受到一定的阻碍，减少了体系中的气孔，提高了所得涂层的致密性，使涂层具有优异的耐磨性和韧性；纳米二氧化钛以及钛铁加入体系中调节了两者的含量，在保持焊缝稳定性的同时具有强脱氧剂的作用，同时能形成TiN，可以细化焊缝颗粒，提高焊接质量，同时能增加熔滴的氧化性，降低表面张力，细化熔滴，电离出的Ti离子降低电弧电离电位，与石英砂配合后，提高了电弧稳定性，同时大幅降低焊缝韧脆转变温度，提高了焊缝的强度；加入的碳酸钠能增强电弧吹力，从而有利于提高熔深和焊缝的形成，避免产生未融合、熔渣等的缺陷，同时与氟化钾配合提高了电弧的稳定性；钇铁合金加入体系中，形成的稀土氧化物与钛铁形成的钛氧化物配合，促进了焊缝中针状铁素体形核，同时起到了一定的止裂作用，提高了焊缝的强度。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种电弧喷涂用药芯焊丝，包括低碳钢带外皮和药芯，所述药芯的原料按重量份包括以下组分：高碳铬铁28份、低碳铬铁35份、金属锰5份、石英砂1份、硅铁3份、钼铁7份、纳米二氧化钛2份、钛铁0.3份、钒铁15份、铈铁0.5份、还原铁粉22份、氟化钡0.3份、氧化锆1.5份、氟化钾0.5份、碳酸钠0.5份、钇铁合金2份。
实施例2
本发明提出的一种电弧喷涂用药芯焊丝，包括低碳钢带外皮和药芯，所述药芯的原料按重量份包括以下组分：高碳铬铁20份、低碳铬铁45份、金属锰2份、石英砂3份、硅铁1份、钼铁12份、纳米二氧化钛0.5份、钛铁1.5份、钒铁12份、铈铁1.5份、还原铁粉15份、氟化钡1.5份、氧化锆0.1份、氟化钾2份、碳酸钠0.1份、钇铁合金4份。
实施例3
本发明提出的一种电弧喷涂用药芯焊丝，包括低碳钢带外皮和药芯，所述药芯的原料按重量份包括以下组分：高碳铬铁22份、低碳铬铁42份、金属锰2.9份、石英砂2.5份、硅铁1.9份、钼铁10份、纳米二氧化钛1份、钛铁1.2份、钒铁13.2份、铈铁1.2份、还原铁粉18份、氟化钡1.3份、氧化锆0.7份、氟化钾1.2份、碳酸钠0.25份、钇铁合金3.4份；
其中，所述药芯的填充量为焊丝重量的30％；所述高碳铬铁中，Cr的质量分数为55％，C的质量分数为10％；所述纳米二氧化钛为金红石型纳米二氧化钛。
实施例4
本发明提出的一种电弧喷涂用药芯焊丝，包括低碳钢带外皮和药芯，所述药芯的原料按重量份包括以下组分：高碳铬铁25份、低碳铬铁39份、金属锰3.4份、石英砂1.6份、硅铁2.4份、钼铁8.5份、纳米二氧化钛1.6份、钛铁0.8份、钒铁14份、铈铁0.85份、还原铁粉21份、氟化钡0.8份、氧化锆1.2份、氟化钾1份、碳酸钠0.34份、钇铁合金2.8份；
其中，所述药芯的填充量为焊丝重量的25％；所述高碳铬铁中，Cr的质量分数为58％，C的质量分数为8％；所述纳米二氧化钛为金红石型纳米二氧化钛。
实施例5
本发明提出的一种电弧喷涂用药芯焊丝，包括低碳钢带外皮和药芯，所述药芯的原料按重量份包括以下组分：高碳铬铁23.8份、低碳铬铁40份、金属锰3份、石英砂2份、硅铁2份、钼铁9份、纳米二氧化钛1.2份、钛铁1份、钒铁13.6份、铈铁1份、还原铁粉20份、氟化钡1.2份、氧化锆1份、氟化钾1.2份、碳酸钠0.3份、钇铁合金3份；
其中，所述药芯的填充量为焊丝重量的26.8％；所述高碳铬铁中，Cr的质量分数为56.5％，C的质量分数为9％；所述纳米二氧化钛为金红石型纳米二氧化钛。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电弧喷涂用药芯焊丝，其特征在于，包括低碳钢带外皮和药芯，所述药芯的原料按重量份包括以下组分：高碳铬铁20-28份、低碳铬铁35-45份、金属锰2-5份、石英砂1-3份、硅铁1-3份、钼铁7-12份、纳米二氧化钛0.5-2份、钛铁0.3-1.5份、钒铁12-15份、铈铁0.5-1.5份、还原铁粉15-22份、氟化钡0.3-1.5份、氧化锆0.1-1.5份、氟化钾0.5-2份、碳酸钠0.1-0.5份、钇铁合金2-4份。
2.根据权利要求1所述电弧喷涂用药芯焊丝，其特征在于，氟化钡和氟化钾的重量份满足以下关系式：0.9份≤MBa+MK≤2.5份，其中，MBa表示氟化钡的重量份，MK表示氟化钾的重量份。
3.根据权利要求1或2所述电弧喷涂用药芯焊丝，其特征在于，钼铁、钛铁、钒铁、铈铁的重量份满足以下关系式：20份≤MMo+MTi+MV+MCe≤27份，其中，MMo表示钼铁的重量份，MTi表示钛铁的重量份，MV表示钒铁的重量份，MCe表示铈铁的重量份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述电弧喷涂用药芯焊丝，其特征在于，所述药芯的原料按重量份包括以下组分：高碳铬铁22-25份、低碳铬铁39-42份、金属锰2.9-3.4份、石英砂1.6-2.5份、硅铁1.9-2.4份、钼铁8.5-10份、纳米二氧化钛1-1.6份、钛铁0.8-1.2份、钒铁13.2-14份、铈铁0.85-1.2份、还原铁粉18-21份、氟化钡0.8-1.3份、氧化锆0.7-1.2份、氟化钾1-1.2份、碳酸钠0.25-0.34份、钇铁合金2.8-3.4份。
5.根据权利要求1-4中任一项所述电弧喷涂用药芯焊丝，其特征在于，所述药芯的原料按重量份包括以下组分：高碳铬铁23.8份、低碳铬铁40份、金属锰3份、石英砂2份、硅铁2份、钼铁9份、纳米二氧化钛1.2份、钛铁1份、钒铁13.6份、铈铁1份、还原铁粉20份、氟化钡1.2份、氧化锆1份、氟化钾1.2份、碳酸钠0.3份、钇铁合金3份。
6.根据权利要求1-5中任一项所述电弧喷涂用药芯焊丝，其特征在于，所述药芯的填充量为焊丝重量的25-30％。
7.根据权利要求1-6中任一项所述电弧喷涂用药芯焊丝，其特征在于，所述高碳铬铁中，Cr的质量分数为55-58％，C的质量分数为8-10％。
8.根据权利要求1-7中任一项所述电弧喷涂用药芯焊丝，其特征在于，所述纳米二氧化钛为金红石型纳米二氧化钛。
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