CN107160056A - 一种碳化钨高耐磨焊条药皮组合物及焊条 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳化钨高耐磨焊条药皮组合物，包含以下重量百分含量的组分：碳化钨70～90％、石墨粉2～4％、锆英石粉3～8％和萤石粉5～12％。本发明还公开了含有上述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物制备得到的焊条药皮的碳化钨高耐磨焊条。本发明所述碳化钨高耐磨焊条易操作，脱渣性好，焊缝金属成形美观，硬度高，耐磨性好、抗气孔性、抗剥离性均优于现有的碳化钨电焊条。本发明所述碳化钨高耐磨焊条广泛适用于钩机斗齿、木炭、橡塑螺旋推进器、混泥土搅拌站搅拌叶片及衬板、砼泵输送S管、切割环、碾磨硅微粉磨盘等需高耐磨的机械零配件及黑色金属表面手弧焊堆焊。

Description

一种碳化钨高耐磨焊条药皮组合物及焊条

技术领域

本发明涉及一种焊材，具体涉及一种碳化钨高耐磨焊条药皮组合物及焊条。

背景技术

在竹木炭、橡塑行业中挤压用的螺旋推进器，混泥土搅拌叶、衬板，砼泵输送S管、切割环以及地铁施工中盾构机刀盘、刀圈等许多零部件的黑色金属表面，由于受竹木屑、石灰、沙粒、铁屑、矿渣、橡塑颗粒、岩石颗粒物等坚硬物质的持久而剧烈的相互挤压、碾磨的作用，导致严重的磨粒磨损和刮伤现象，致使这些零部件使用寿命大大缩短，造成巨大的经济损失。人们采用各种方法来预防这种情况发生，比如对这些零部件表面进行喷涂、热处理、镶嵌合金块、各种方法堆焊等。而采取高耐磨电焊条堆焊是种简单、通用、价廉的工艺方法。这其中最关键的是选取焊材问题：碳化钨焊缝金属的耐磨性具有比高铬合金、高锰合金等常规焊缝金属高得多，因而在比较重要的、磨粒磨损量大的场合就大量采用碳化物钨焊材。

从电弧焊原理可知，电弧焊时熔滴脱离焊条端部要通过具有瞬间高温的弧柱空间才能到达母材的熔池中。熔滴的平均温度为1800～2400℃，而电弧弧柱中心瞬间温度高达5000℃以上，焊接电流越大，温度值越高。因此，在熔滴过渡到母材过程中尽管碳化钨熔点很高，此时也会部分过热分解、熔化、烧损、蒸发等，尤其在弧柱中心处，这种情况对于各种类型的碳化钨颗粒都将严重发生，从而导致在熔滴阶段，碳化钨颗粒就会发生部分损失，过渡系数下降。当熔融的熔滴过渡到母材形成熔池后，熔池温度仍然很高，有可能会使大部分原始碳化钨颗粒熔化，在焊缝中重新析出硬度较低的含钨复合碳化物，此时焊缝硬度下降，耐磨性也随之降低。因此，如何尽量减少碳化钨颗粒被熔化，保持原有的颗粒状形态就显得尤为重要。

中国专利已公布的涉及碳化钨高耐磨焊材的发明专利有不少，比如专利号CN1375377A的“碳化钨耐磨堆焊材料及焊条”及专利号CN1562550A“一种耐磨管状碳化钨焊条”等涉及的都是氧-乙炔气焊管状焊条，非电弧焊用；专利号CN103273168A等“碳化钨悬浮堆焊方法及其装置”所述的是一种堆焊工艺与装置，并未涉及焊接材料；专利号CN101116932A的“一种碳化钨耐磨药芯堆焊焊条”，涉及的是焊芯为碳钢空心管内包裹碳化钨粉，药皮为一般碱性材料，这与焊芯为实心、外涂碳化钨等粉料形成的焊条结构不同，焊芯及药皮用料也相差很大，并且所述碳化钨粉未确定是何种类型，也未对比不同性质、种类、颗粒度的碳化钨的不同效果；专利号CN101450429A“碳化钨合金耐磨堆焊条”所述的是由较少量(20-30％)的碳化钨和其他合金成分如碳化钛、钒、钼以及一些矿物质等的混合材料组成的电焊条，焊缝中钨的碳化物含量较低，耐磨性因此有限。以上专利均未针对实心碳钢焊芯、药皮组成主要为大量的碳化钨(尤其是碳化钨为采用等离子旋转电极雾化制粉法生产的球形铸造碳化钨)及少量的石墨物质和矿物质组成的电焊条。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种碳化钨高耐磨焊条药皮组合物及焊条。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种碳化钨高耐磨焊条药皮组合物，包含以下重量百分含量的组分：碳化钨70～90％、石墨粉2～4％、锆英石粉3～8％和萤石粉5～12％。

碳化钨电焊条的焊缝要实现耐磨、抗剥离又好，一种方法是靠熔滴过渡到母材熔池中，以钢为基体，部分碳化钨溶解入基体中，分解的钨和碳的熔入使基体发生马氏体相变，基体本身的硬度也相应提高，还为镶嵌于其中的碳化钨颗粒提供了更为坚实的基底；另一种方法，如出现类似于氧-乙炔气焊缝表面那样有镶嵌其中的未熔的碳化钨颗粒，就可以实现焊缝高耐磨。焊条端部药皮因所含组分及药皮厚度不同，熔化速度、熔化率不同，形成长短不一的套筒：药皮熔点高，药皮外径(厚度)大，熔滴温度就下降，套筒变长，熔滴也同时变细；此时，电弧吹力增大，焊缝熔深加深，电弧电压提高，又会使药皮成块脱落。在药皮厚度较大的含有少量的高熔点的造渣剂如锆英石、云母等及大量碳化钨的熔滴，大部分在液态时将直接落入母材熔池中，参与熔滴区的化学反应及熔化现象较少，其中的部分熔化凝固形成焊缝，因此时的熔池温度约为1500℃，且存在时间仅为极短的几秒，故其中的部分仍为颗粒物质“镶嵌”于凝固的焊缝中；此时由于熔滴温度因药皮较厚而部分下降，使得熔滴的另一小部分会从药皮端部外围脱落，也进入即将凝固的焊缝中，形成牢牢镶嵌于其中的颗粒，这些都使得焊缝表面硬度和耐磨性得到提高。在施焊的电流规范内，越是小电流、药皮越厚、药皮熔点越高，熔滴温度越低。锆英石为较高熔点(2500℃左右)的以锆的硅酸盐为主要组成的矿物，加入药皮中有助于药皮熔点的提高和熔滴温度的下降，使药皮套筒加长，加快熔滴过渡，减少碳化钨颗粒在熔滴、熔池各阶段的熔化。锆英石粉加入量少，上述效果不明显；但如加入量多，又导致药皮熔点太高而难以熔化，也会导致严重药皮掉块现象。经过大量试验得出，锆英石粉的加入量以3～8％为最佳。另外，此时要考虑到这些因素将影响到熔池金属的铺展、流动性，以及凝固后的焊缝成形与夹渣、抗气孔性等情况，因此还必须加入改善熔池金属流动性、脱渣与抗气孔性的辅料如萤石粉，该辅料可以将熔渣覆盖好，保护焊缝金属表面少被氧化，改善脱渣性。但这类辅料的熔点低，加入量太多容易导致减少药皮套筒、熔滴温度提高、加快碳化钨颗粒的熔化等问题；加入量太少则不足以改善熔池金属流动性、脱渣与抗气孔性。经大量的试验得出，萤石粉为5～12％时，起到的效果最佳。

碳化钨颗粒的含量对焊缝的效果有较大的影响：碳化钨含量过低，碳化钨所起的作用有限；碳化钨含量过高，因碳化钨熔点高，电弧不稳定，出现断弧现象，同时，药皮熔化过慢而出现成片大块药皮脱落现象，母材熔池未完全融合这些药皮就已凝固，未充分发挥“镶嵌”的效果。在碳化钨颗粒的优选过程中，下限时，碳化钨完全熔化入焊缝中，全部熔滴过渡到母材熔池中，以钢为基体，大部分碳化钨溶解入基体中，分解的钨和碳的熔入使基体发生马氏体相变，基体本身的硬度相应提高，使得整体硬度提高，耐磨性有所提高，但因未有碳化钨颗粒“镶嵌”效应，耐磨性稍差于碳化钨上限含量的；上限时，可以出现上述“熔入”、“镶嵌”兼有的耐磨基体，耐磨性大为提高，直至达到最佳耐磨效果。石墨粉的加入有助于提高焊缝金属硬度和耐磨性，对焊接时引弧性、生产时药皮涂压性等均有明显效果。但加入过多会使药皮熔化过快而掉药皮、焊缝金属严重脆化；过少则难以达到想要的效果。本申请发明人发现，碳化钨与石墨粉的加入量有相互关联，两者配比合适才能获得最佳的焊条可焊性、焊缝金属硬度与耐磨性及抗剥离性。通过大量的试验表明，当碳化钨颗粒加入量低于70％时无论怎样调整石墨粉加入量，焊缝金属的耐磨性都不会很高；当碳化钨颗粒加入量高于90％时，耐磨性没有大的变化，抗脆性却变差了，当含碳量再增加，将导致焊缝极易产生气孔，药皮也易掉块而无法施焊，耐磨性反而下降，焊缝金属脆性严重恶化；当碳化钨颗粒含量选定于70～90％范围下，石墨粉的加入量低于2％时焊缝金属耐磨效果、焊条可焊性不理想，高于4％时会导致焊缝金属变脆。因此，选定碳化钨的含量分别为70～90％、石墨粉的含量为2～4％的范围时效果最佳。

优选地，所述碳化钨采用等离子旋转电极雾化制粉法制备而成的球形碳化钨。

碳化钨一般由烧结和铸造等方法制备，其中铸造方法愈发广泛。铸造方法是以钨为基、由WC、W₂C所组成的共晶体，共晶点含碳约4.5％、共晶(分解)温度为2525℃，熔点2730℃。这种铸造碳化钨的制备又分传统的碳管电阻内熔炼法和新型的电弧熔炼炉内熔炼法，碳管电阻内熔炼法获得的碳化钨碳量和结构不稳定，组织较松散，颗粒呈块状、片状、长条状等各种不规则形状，这种碳化钨粉用于堆焊时，在工件表面形成齿弧导致应力不均匀，堆焊表面极易产生裂纹；另外，在堆焊过程中，碳管电阻内熔炼法制备的碳化钨颗粒，由于密度大、形状不一、结构松散，在母材温度高、连续大电流施焊导致焊缝熔池存在时间长的情况下，这些颗粒容易在焊缝熔池中沉底，形成焊缝表面与底面的碳化钨含量不均匀，导致分层现象。电弧熔炼炉内熔炼工艺获得的碳化钨碳量基本稳定，共晶组织细小而致密，颗粒呈规则的球形形状，孔隙小，密度相对前者提高10％，显微硬度也相应提高10～20％，因而耐磨性也更好，可以显著提高工件的抗磨损、抗腐蚀和抗氧化性。电弧熔炼炉内熔炼工艺中主要有三种制备方法：等离子重熔法、感应重熔法和等离子旋转电极雾化制粉法，其中等离子旋转电极雾化制粉法所制备的粉末表面最为光滑，显微硬度也最高，焊缝不容易开裂、剥离，耐磨性更好，焊缝金属硬度、耐磨受到的影响相比采用等离子重熔和感应重熔法等制备的碳化钨，均具有显著优点。采用等离子旋转电极雾化制粉法制作的呈规则的球状、致密度高的碳化钨颗粒制作的电焊条，在熔滴阶段，尤其在弧柱外围区域，因弧柱温度逐步下降，发生的碳化钨颗粒熔化现象相比于采用碳管电阻内熔炼法制作的非规则形状、松散的碳化物情形会减少许多，因而能过渡到母材熔池中的碳化钨颗粒数量也相应显著增加。当焊接电流较小时熔滴平均温度较低而效果更加明显，过渡到焊缝中的数量就更多。

优选地，所述碳化钨的粒度为80～200目。

选用不同颗粒尺寸的碳化钨有不同的效果：颗粒小，比表面积大，容易被烧损；颗粒大，表面易产生一定程度的脱碳层，导致硬度和耐磨性下降。颗粒过大和过小都不利于耐磨性的提高，碳化钨的粒度为80～200目时，可以确保焊缝金属硬度、耐磨、抗裂性能最佳。

优选地，所述雾化铁粉的粒度为100～120目；所述石墨粉的粒度为40～100目；所述锆英石粉的粒度为60～100目；所述白云石粉的粒度为200-300目；所述萤石粉的粒度为200-300目。雾化铁粉是经过雾化处理的圆球状、松装密度大的铁粉颗粒。当雾化铁粉、石墨粉、锆英石粉、白云石粉和萤石粉为上述粒度时，在焊条中能够较好地发挥各自的效果。

优选地，所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物还包含以下重量百分含量的组分：雾化铁粉0～3％和白云石粉0～5％。与萤石粉一样，雾化铁粉和白云石粉也是改善熔池金属流动性、脱渣与抗气孔性的辅料，这些辅料可以将熔渣覆盖好，保护焊缝金属表面少被氧化，改善脱渣性。

优选地，所述焊条药皮组合物包含以下重量百分含量的组分：碳化钨70～80％、雾化铁粉2～3％、石墨粉3～4％、锆英石粉5～8％、白云石粉2～3％和萤石粉8～12％；更优选地，所述焊条药皮组合物包含以下重量百分含量的组分：碳化钨70％、雾化铁粉3％、石墨粉4％、锆英石粉8％、白云石粉3％和萤石粉12％。

优选地，所述焊条药皮组合物包含以下重量百分含量的组分：碳化钨77～84％、石墨粉3～4％、锆英石粉4～6％、白云石粉3～5％和萤石粉6～8％；更优选地，所述焊条药皮组合物包含以下重量百分含量的组分：碳化钨80％、石墨粉4％、锆英石粉5％、白云石粉5％和萤石粉6％。

优选地，所述焊条药皮组合物包含以下重量百分含量的组分：碳化钨83～90％、石墨粉2～3％、锆英石粉3～5％和萤石粉5～9％；更优选地，所述焊条药皮组合物包含以下重量百分含量的组分：碳化钨90％、石墨粉2％、锆英石粉3％和萤石粉5％。

本发明还提供了一种碳化钨高耐磨焊条，包括焊条药皮和焊芯，所述焊条药皮采用上述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物制备而成。

优选地，所述焊条药皮的外径与焊芯的直径之比为1.95～2.1：1。当焊条药皮的外径与焊芯的直径之比为该比值范围时，能使焊缝表面的耐磨性和硬度都达到较佳水平。

优选地，所述焊芯的材料为实心的H08A钢。本发明所述焊芯的材料采用优质的盘元钢H08A。

本发明所述碳化钨高耐磨焊条在电焊时不宜用太多低熔点的造渣剂和合金，也不宜采用大电流、长时间焊接。一般地，在生产实践中，有益的启示是，鉴别碳化钨焊缝耐磨性的简单而直接方法一般观察焊缝表面，耐磨的呈现暗灰色，若再打磨表面氧化层时，金属呈较暗的银灰色，稍差的耐磨层则呈兰紫色。。据此可知，当大电流施焊和采用较少量的碳化钨时，焊缝金属打磨后的颜色就呈兰紫色；而小电流、含大量的碳化钨时则呈暗灰色。另外，本发明所述碳化钨高耐磨焊条焊接时尽量不多层堆焊，尽可能地对施焊工件预热200度以上，施焊过程中选用电流规范内尽量小(下限)的电流焊接，并趁热一次性焊完所要的尺寸。

本发明还提供了一种上述碳化钨高耐磨焊条的制备方法，包括以下步骤：将药皮组合物与粘结剂混合均匀，然后将其涂压在焊芯的外表面，在300～350℃下烘干，即得所述碳化钨高耐磨焊条。

优选地，所述粘结剂是模数为2.2～2.4、浓度为波美度38～42度的钠钾水玻璃，钠钾水玻璃中钠原子与钾原子的摩尔数之比为1：3。采用上述钠钾水玻璃作为粘结剂可以防止焊条药皮内碳化钨颗粒强烈吸水而引起板结，影响挤压生产。

优选地，所述涂压采用油压式焊条涂压机。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种碳化钨高耐磨焊条及其制备方法。本发明所述碳化钨高耐磨焊条易操作，脱渣性好，焊缝金属成形美观，硬度高，耐磨性好、抗气孔性、抗剥离性均优于现有的碳化钨焊条。本发明碳化钨高耐磨焊条可广泛适用于钩机斗齿、木炭、橡塑螺旋推进器、混泥土搅拌站搅拌叶片及衬板、砼泵输送S管、切割环、碾磨硅微粉磨盘等需高耐磨的机械零配件及黑色金属表面手弧焊堆焊。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本发明所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物的一种实施例，包含以下重量百分含量的组分：碳化钨70％、雾化铁粉3％、石墨粉4％、锆英石粉8％、白云石粉5％和萤石粉12％。

本实施例所述碳化钨采用等离子旋转电极雾化制粉法制备而成，粒度为100目；雾化铁粉的粒度为110目；所述石墨粉的粒度为80目；所述锆英石粉的粒度为80目；所述白云石粉的粒度为250目；所述萤石粉的粒度为250目。

本实施例所述碳化钨高耐磨焊条，包含本实施例所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物制备得到的焊条药皮和焊芯，所述焊芯的材料为优质焊条盘元钢H08A，所述焊条药皮的外径与焊芯的直径之比为1.95：1，所述焊条的长度为350mm，所述焊芯直径为Φ3.2mm。

本实施例所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法，包括以下步骤：将药皮组合物与模数为2.3、浓度为波美度40度的钠钾水玻璃粘结剂混合均匀，其中钠钾水玻璃中钠原子与钾原子的摩尔数之比为1：3，然后将其涂压在焊芯的外表面，在300～350℃下烘干，即得所述碳化钨高耐磨焊条。

实施例2

本发明所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物的一种实施例，包含以下重量百分含量的组分：碳化钨80％、石墨粉4％、锆英石粉5％、白云石粉5％和萤石粉6％。

本实施例所述碳化钨采用等离子旋转电极雾化制粉法制备而成，粒度为100目；雾化铁粉的粒度为110目；所述石墨粉的粒度为80目；所述锆英石粉的粒度为80目；所述白云石粉的粒度为250目；所述萤石粉的粒度为250目。

本实施例所述碳化钨高耐磨焊条，包含本实施例所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物制备得到的焊条药皮和焊芯，所述焊芯的材料为优质焊条盘元钢H08A，所述焊条药皮的外径与焊芯的直径之比为1.95：1，所述焊条的长度为400mm，所述焊芯直径为Φ4.0mm。

本实施例所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法与实施例1相同。

实施例3

本发明所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物的一种实施例，包含以下重量百分含量的组分：碳化钨90％、石墨粉2％、锆英石粉3％和萤石粉5％。

本实施例所述碳化钨采用等离子旋转电极雾化制粉法制备而成，粒度为100目；雾化铁粉的粒度为110目；所述石墨粉的粒度为80目；所述锆英石粉的粒度为80目；所述白云石粉的粒度为250目；所述萤石粉的粒度为250目。

本实施例所述碳化钨高耐磨焊条，包含本实施例所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物制备得到的焊条药皮和焊芯，所述焊芯的材料为优质焊条盘元钢H08A，所述焊条药皮的外径与焊芯的直径之比为1.95：1，所述焊条的长度为350mm，所述焊芯直径为Φ3.2mm。

本实施例所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法与实施例1相同。

实施例4

本发明所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物的一种实施例，含有本实施例所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物制备得到的焊条药皮的焊条与实施例1的不同之处仅在于所述焊条药皮的外径与焊芯的直径之比的不同，本实施例所述焊条药皮的外径与焊芯的直径之比为2.1:1。本实施例所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法与实施例1相同。

实施例5

本发明所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物的一种实施例，含有本实施例所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物制备得到的焊条药皮的焊条与实施例2的不同之处仅在于所述焊条药皮的外径与焊芯的直径之比的不同，本实施例所述焊条药皮的外径与焊芯的直径之比为2.1:1。本实施例所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法与实施例2相同。

实施例6

本发明所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物的一种实施例，含有本实施例所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物制备得到的焊条药皮的焊条与实施例3的不同之处仅在于所述焊条药皮的外径与焊芯的直径之比的不同，本实施例所述焊条药皮的外径与焊芯的直径之比为2.1:1。本实施例所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法与实施例3相同。

实施例7

本发明所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物的一种实施例，包含以下重量百分含量的组分：碳化钨80％、石墨粉2％、锆英石粉3％、白云石粉2％和萤石粉8％。

本实施例所述碳化钨采用等离子旋转电极雾化制粉法制备而成，粒度为80目；雾化铁粉的粒度为100目；所述石墨粉的粒度为40目；所述锆英石粉的粒度为60目；所述白云石粉的粒度为200目；所述萤石粉的粒度为200目。

本实施例所述碳化钨高耐磨焊条，包含本实施例所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物制备得到的焊条药皮和焊芯，所述焊芯的材料为优质焊条盘元钢H08A，所述焊条药皮的外径与焊芯的直径之比为2.1：1，所述焊条的长度为350mm，所述焊芯直径为Φ3.2mm。

本实施例所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法，包括以下步骤：将药皮组合物与模数为2.2、浓度为波美度38度的钠钾水玻璃粘结剂混合均匀，其中钠钾水玻璃中钠原子与钾原子的摩尔数之比为1：3，然后将其涂压在焊芯的外表面，在300～350℃下烘干，即得所述碳化钨高耐磨焊条。

实施例8

本发明所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物的一种实施例，包含以下重量百分含量的组分：碳化钨77％、石墨粉4％、锆英石粉6％、白云石粉5％和萤石粉8％。

本实施例所述碳化钨采用等离子旋转电极雾化制粉法制备而成，粒度为200目；雾化铁粉的粒度为110目；所述石墨粉的粒度为80目；所述锆英石粉的粒度为80目；所述白云石粉的粒度为250目；所述萤石粉的粒度为250目。

本实施例所述碳化钨高耐磨焊条，包含本实施例所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物制备得到的焊条药皮和焊芯，所述焊芯的材料为优质焊条盘元钢H08A，所述焊条药皮的外径与焊芯的直径之比为2：1，所述焊条的长度为350mm，所述焊芯直径为Φ3.2mm。

本实施例所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法，包括以下步骤：将药皮组合物与模数为2.4、浓度为波美度42度的钠钾水玻璃粘结剂混合均匀，其中钠钾水玻璃中钠原子与钾原子的摩尔数之比为1：3，然后将其涂压在焊芯的外表面，在300～350℃下烘干，即得所述碳化钨高耐磨焊条。

本实施例所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法与实施例1相同。

实施例9

本发明所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物的一种实施例，包含以下重量百分含量的组分：碳化钨84％、石墨粉3％、锆英石粉4％、白云石粉3％和萤石粉6％。

本实施例所述碳化钨采用等离子旋转电极雾化制粉法制备而成，粒度为100目；雾化铁粉的粒度为110目；所述石墨粉的粒度为80目；所述锆英石粉的粒度为80目；所述白云石粉的粒度为250目；所述萤石粉的粒度为250目。

本实施例所述碳化钨高耐磨焊条，包含本实施例所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物制备得到的焊条药皮和焊芯，所述焊芯的材料为优质焊条盘元钢H08A，所述焊条药皮的外径与焊芯的直径之比为1.95：1，所述焊条的长度为350mm，所述焊芯直径为Φ3.2mm。

本实施例所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法与实施例1相同。

实施例10

本发明所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物的一种实施例，包含以下重量百分含量的组分：碳化钨83％、石墨粉3％、锆英石粉5％和萤石粉9％。

本实施例所述碳化钨采用等离子旋转电极雾化制粉法制备而成，粒度为100目；雾化铁粉的粒度为110目；所述石墨粉的粒度为80目；所述锆英石粉的粒度为80目；所述白云石粉的粒度为250目；所述萤石粉的粒度为250目。

本实施例所述碳化钨高耐磨焊条，包含本实施例所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物制备得到的焊条药皮和焊芯，所述焊芯的材料为优质焊条盘元钢H08A，所述焊条药皮的外径与焊芯的直径之比为1.95：1，所述焊条的长度为350mm，所述焊芯直径为Φ3.2mm。

本实施例所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法与实施例1相同。

实施例11

本发明所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物的一种实施例，包含以下重量百分含量的组分：碳化钨90％、石墨粉2％、锆英石粉3％和萤石粉5％。

本实施例所述碳化钨采用等离子旋转电极雾化制粉法制备而成，粒度为100目；雾化铁粉的粒度为110目；所述石墨粉的粒度为80目；所述锆英石粉的粒度为80目；所述白云石粉的粒度为250目；所述萤石粉的粒度为250目。

本实施例所述碳化钨高耐磨焊条，包含本实施例所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物制备得到的焊条药皮和焊芯，所述焊芯的材料为优质焊条盘元钢H08A，所述焊条药皮的外径与焊芯的直径之比为1.95：1，所述焊条的长度为350mm，所述焊芯直径为Φ3.2mm。

本实施例所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法与实施例1相同。

对比例1

本发明所述碳化钨高耐磨焊条的一种对比例，本对比例所述焊条与实施例1所述碳化钨高耐磨焊条的不同之处仅在于，焊条药皮组合物中采用的碳化钨的制备方法的不同，本对比例所述碳化钨采用碳管电阻内熔炼法制备而成，所述碳化钨的粒度与实施例1中碳化钨的粒度相同。本对比例所述焊条的制备方法与实施例1所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法相同。

对比例2

本发明所述碳化钨高耐磨焊条的一种对比例，本对比例所述焊条与实施例2所述碳化钨高耐磨焊条的不同之处仅在于，焊条药皮组合物中采用的碳化钨的制备方法的不同，本对比例所述碳化钨采用碳管电阻内熔炼法制备而成，所述碳化钨的粒度与实施例2中碳化钨的粒度相同。本对比例所述焊条的制备方法与实施例2所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法相同。

对比例3

本发明所述碳化钨高耐磨焊条的一种对比例，本对比例所述焊条与实施例3所述碳化钨高耐磨焊条的不同之处仅在于，焊条药皮组合物中采用的碳化钨的制备方法的不同，本对比例所述碳化钨采用碳管电阻内熔炼法制备而成，所述碳化钨的粒度与实施例3中碳化钨的粒度相同。本对比例所述焊条的制备方法与实施例3所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法相同。

对比例4

本发明所述碳化钨高耐磨焊条的一种对比例，本对比例所述焊条与实施例9所述碳化钨高耐磨焊条的不同之处仅在于，焊条药皮组合物中采用的碳化钨的制备方法的不同，本对比例所述碳化钨采用碳管电阻内熔炼法制备而成，所述碳化钨的粒度与实施例9中碳化钨的粒度相同。本对比例所述焊条的制备方法与实施例9所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法相同。

对比例5

本发明所述碳化钨高耐磨焊条的一种对比例，本对比例所述焊条与实施例10所述碳化钨高耐磨焊条的不同之处仅在于，焊条药皮组合物中采用的碳化钨的制备方法的不同，本对比例所述碳化钨采用碳管电阻内熔炼法制备而成，所述碳化钨的粒度与实施例10中碳化钨的粒度相同。本对比例所述焊条的制备方法与实施例10所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法相同。

对比例6

本发明所述碳化钨高耐磨焊条的一种对比例，本对比例所述焊条与实施例11所述碳化钨高耐磨焊条的不同之处仅在于，焊条药皮组合物中采用的碳化钨的制备方法的不同，本对比例所述碳化钨采用碳管电阻内熔炼法制备而成，所述碳化钨的粒度与实施例11中碳化钨的粒度相同。本对比例所述焊条的制备方法与实施例11所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法相同。

对比例7

本发明所述碳化钨高耐磨焊条的一种对比例，本对比例与实施例1的不同之处仅在于焊条药皮组合物的组分不同，本对比例所述焊条药皮组合物包含以下重量百分含量的组分：碳化钨65％、石墨粉3％、锆英石粉5％、白云石粉7％和萤石粉20％。本对比例所述焊条的制备方法与实施例1所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法相同。

对比例8

本发明所述碳化钨高耐磨焊条的一种对比例，本对比例与实施例1的不同之处仅在于焊条药皮组合物的组分不同，本对比例所述焊条药皮组合物包含以下重量百分含量的组分：碳化钨65％、石墨粉5％、锆英石粉5％、白云石粉7％和萤石粉18％。本对比例所述焊条的制备方法与实施例1所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法相同。

对比例9

本发明所述碳化钨高耐磨焊条的一种对比例，本对比例与实施例1的不同之处仅在于焊条药皮组合物的组分不同，本对比例所述焊条药皮组合物包含以下重量百分含量的组分：碳化钨65％、石墨粉7％、锆英石粉5％白云石粉7％和萤石粉16％。本对比例所述焊条的制备方法与实施例1所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法相同。

对比例10

本发明所述碳化钨高耐磨焊条的一种对比例，本对比例与实施例1的不同之处仅在于焊条药皮组合物的组分不同，本对比例所述焊条药皮组合物包含以下重量百分含量的组分：碳化钨92％、石墨粉2％、锆英石粉2％白云石粉2％和萤石粉2％。本对比例所述焊条的制备方法与实施例1所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法相同。

对比例11

本发明所述碳化钨高耐磨焊条的一种对比例，本对比例与实施例1的不同之处仅在于焊条药皮组合物的组分不同，本对比例所述焊条药皮组合物包含以下重量百分含量的组分：碳化钨92％、石墨粉4％、和锆英石粉2％白云石粉2％。本对比例所述焊条的制备方法与实施例1所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法相同。

对比例12

本发明所述碳化钨高耐磨焊条的一种对比例，本对比例所述焊条与实施例1所述碳化钨高耐磨焊条的不同之处仅在于，焊条药皮组合物中采用的碳化钨的粒度的不同，本对比例所述碳化钨的粒度为60～80目；本对比例所述碳化钨高耐磨焊条采用等离子旋转电极雾化制粉法制备而成。本对比例所述焊条的制备方法与实施例1所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法相同。

对比例13

本发明所述碳化钨高耐磨焊条的一种对比例，本对比例所述焊条与实施例2所述碳化钨高耐磨焊条的不同之处仅在于，焊条药皮组合物中采用的碳化钨的粒度的不同，本对比例所述碳化钨的粒度为60～80目；本对比例所述碳化钨高耐磨焊条采用等离子旋转电极雾化制粉法制备而成。本对比例所述焊条的制备方法与实施例2所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法相同。

对比例14

本发明所述碳化钨高耐磨焊条的一种对比例，本对比例所述焊条与实施例3所述碳化钨高耐磨焊条的不同之处仅在于，焊条药皮组合物中采用的碳化钨的粒度的不同，本对比例所述碳化钨的粒度为60～80目；本对比例所述碳化钨高耐磨焊条采用等离子旋转电极雾化制粉法制备而成。本对比例所述焊条的制备方法与实施例3所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法相同。

对比例15

本发明所述碳化钨高耐磨焊条的一种对比例，本对比例所述焊条与实施例1所述碳化钨高耐磨焊条的不同之处仅在于，焊条药皮组合物中采用的碳化钨的粒度的不同，本对比例所述碳化钨的粒度为200～325目；本对比例所述碳化钨高耐磨焊条采用等离子旋转电极雾化制粉法制备而成。本对比例所述焊条的制备方法与实施例1所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法相同。

对比例16

本发明所述碳化钨高耐磨焊条的一种对比例，本对比例所述焊条与实施例2所述碳化钨高耐磨焊条的不同之处仅在于，焊条药皮组合物中采用的碳化钨的粒度的不同，本对比例所述碳化钨的粒度为200～325目；本对比例所述碳化钨高耐磨焊条采用等离子旋转电极雾化制粉法制备而成。本对比例所述焊条的制备方法与实施例2所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法相同。

对比例17

本发明所述碳化钨高耐磨焊条的一种对比例，本对比例所述焊条与实施例3所述碳化钨高耐磨焊条的不同之处仅在于，焊条药皮组合物中采用的碳化钨的粒度的不同，本对比例所述碳化钨的粒度为200～325目；本对比例所述碳化钨高耐磨焊条采用等离子旋转电极雾化制粉法制备而成。本对比例所述焊条的制备方法与实施例3所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法相同。

对比例18

本发明所述碳化钨高耐磨焊条的一种对比例，本对比例所述焊条包括焊芯和焊条药皮组合物；所述焊芯的材料为优质焊条盘元钢H08A，所述焊条药皮组合物包含以下重量百分含量的组分：碳化钨85％、雾化铁粉2％、石墨粉2％、锆英石粉2％、白云石粉2％和萤石粉7％。

本对比例所述碳化钨采用等离子旋转电极雾化制粉法制备而成，粒度为100目；雾化铁粉的粒度为110目；所述石墨粉的粒度为80目；所述锆英石粉的粒度为80目；所述白云石粉的粒度为250目；所述萤石粉的粒度为250目。所述焊条药皮的外径与焊芯的直径之比为2：1，所述焊条的长度为350mm，所述焊芯直径为Φ3.2mm。

本对比例所述焊条的制备方法与实施例1所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法相同。

对比例19

本发明所述碳化钨高耐磨焊条的一种对比例，本对比例所述焊条包括焊芯和焊条药皮组合物；所述焊芯的材料为优质焊条盘元钢H08A，所述焊条药皮组合物包含以下重量百分含量的组分：碳化钨75％、雾化铁粉2％、石墨粉2％、锆英石粉10％、白云石粉2％和萤石粉9％。

本对比例所述碳化钨采用等离子旋转电极雾化制粉法制备而成，粒度为100目；雾化铁粉的粒度为110目；所述石墨粉的粒度为80目；所述锆英石粉的粒度为80目；所述白云石粉的粒度为250目；所述萤石粉的粒度为250目。所述焊条药皮的外径与焊芯的直径之比为2：1，所述焊条的长度为350mm。

本对比例所述焊条的制备方法与实施例1所述碳化钨高耐磨焊条的制备方法相同。

实施例12

将实施例1所述碳化钨高耐磨焊条用于堆焊建筑砼泵的切割环耐磨面及内壁，堆焊层厚度5～8mm，焊前工件不预热，焊条不再烘干，电流120A，交流焊接。按国家标准——堆焊焊条洛氏硬度测定法，测定堆焊层硬度：一至三层HRC63-66。结果表明，焊条操作工艺简便，较少焊渣，薄薄的覆盖于焊缝金属表面，焊渣呈灰白色，易清除，焊缝平展性好易于平面磨床加工，焊缝无气孔和夹渣，有少许裂纹，但未见剥离裂纹。该砼泵的泵送实践表明，该砼泵可泵送1.5～2万立方混凝土。工件磨损后，工件预热100～200℃后仍可在磨损面继续补焊重新使用，补焊层也基本没有出现焊缝剥离现象，效果良好。此工艺比以往镶硬质合金工艺效果相差不大却要简便得多，成本相对便宜30％左右。

实施例13

将实施例2所述碳化钨高耐磨焊条用于超细石英粉、硅微粉(制成的硅微粉目数在一千五百目以上)的制作行业，焊前焊条150℃再烘干，电流165A，交流焊接。按国家标准——堆焊焊条洛氏硬度测定法，测定堆焊层硬度：一至三层HRC66-70。使用实践表明，实施例2所述碳化钨高耐磨焊条所获得的耐磨效果是以往使用的高铬合金(Cr26)堆焊缝的约两倍，而与使用碳管电阻内熔炼法制成的碳化钨焊条(对比例2)的堆焊焊缝的使用寿命延长10～20％。

实施例14

将实施例3所述碳化钨高耐磨焊条用于堆焊在木炭机锥形螺旋推进器(螺旋型推杆，长520mm，大的一端外径Φ68mm，材质为40Cr钢)上两层(焊前已300℃预热此螺杆)约3～4mm厚度，焊前焊条200℃再烘干，电流120A，交流焊接。按国家标准——堆焊焊条洛氏硬度测定法，测定堆焊层硬度：一至三层HRC68-70。结果表明，螺旋形边缘、刃峰口金属饱满，焊缝表面呈灰色，焊缝美观，无气孔夹渣，有少许裂纹，采用砂轮打磨机磨成所要形状和尺寸后，安装在木炭挤压机上，挤压由木屑、石灰等组成的纤维状物质，其使用寿命高于之前用的高铬合金(主要含C3～4％、Gr23～26％合金)螺杆的两倍多。

实施例15

本实施例考察等离子旋转电极雾化制粉法和碳管电阻内熔炼法制备的碳化钨作为焊条药皮组成制成焊条的性能差异。

对实施例1～6和对比例1～6所述焊条进行施焊测试，其中实施例1～3和对比例1～3所述焊条的焊芯直径为3.2mm，药皮外径为6.25mm；实施例4～6和对比例4～6的焊芯直径为3.2mm，药皮外径为6.75mm。施焊电流上限为155A、下限为120A，就以下几种情况进行试验对比：

一、堆焊层金属中沉淀颗粒数量对比

堆焊在尺寸为60*40*20(mm)的碳钢试件上，均分别堆焊一层，焊缝厚度2～3mm、长度30mm左右。经电镜观察焊缝金属中颗粒数量与分布得知，对比例1～6的焊缝金属的颗粒数量极少，基本被熔化了；而实施例1～6的颗粒数量在焊接电流下限值时，三种实施例中均有少量呈球状颗粒碳化钨出现。其原因可能是：药皮中碳化钨含量在70～90％的范围内，当低值碳化钨时加入一定量的较高熔点的锆英石有助于减少碳化钨颗粒的熔化，高值碳化钨时本身有多余的难熔颗粒。但当焊接电流调高至上限时颗粒数量明显减少，电流过大，焊接输入的热能量增加，加速碳化钨颗粒的熔化。说明施焊电流不宜太大。

二、药皮套筒尺寸

从引弧开始交流施焊30秒，每例施焊三支，测量焊条已燃端部的药皮套筒尺寸，取平均值，如下表1。

表1、药皮套筒尺寸对比

由表1可以得知，实施例1～6的药皮套筒长于对比例1～6的药皮套筒，且药皮外径更厚的实施例4～6和对比例4～6较药皮外径更薄的套筒长度更长，说明药皮外径加大，套筒加长。但当施焊电流上限(155A)时各种情况的套筒长度不一。而且，药皮组分中碳化钨含量与套筒长短关系不大，没有规律可循，这可能是低含量碳化钨时加入了一定量的较高熔点的锆英石之故。

三、堆焊层金属硬度与耐磨性、抗脆性对比

对实施例1～3和对比例1～3进行堆焊层金属硬度对比试验：按国家标准——堆焊焊条洛氏硬度测定法，测定堆焊层硬度。在电流规范上、下限值施焊情况下进行对比，结果如表2所示。

表2、实施例1～3和对比例1～3的所述焊条堆焊层洛氏硬度值

由表2可以得知，无论在电流上限还是下限的情况下，实施例1～3所述焊条堆焊层洛氏硬度值普遍要高于对比例1～3的；并且电流加大，硬度有所下降；药皮组分配比中碳化钨含量增加，硬度有所提高。

四、堆焊层金属的耐磨性、抗脆性对比试验

本试验均采用本企业试验技术标准。具体耐磨性的测试方法为：在Φ18碳钢螺丝顶部堆焊Φ18mm、厚6mm焊缝，固定在可自行上下的滑槽内，焊缝端部垂直压在高速旋转的砂轮中进行摩擦，以30分钟磨损量多少(克)，共测量三次，取其平均值来衡量耐磨性，磨损量越大，耐磨性就越差。抗脆性的测试方法为：在尺寸为长100mm*宽60mm*厚25mm的45#碳钢表面上、连续堆焊相同尺寸的三层焊缝，冷却后用10公斤铁锤敲击次数多少而定，如五十次都没发生剥离或脆裂，则再堆上一层，冷后再敲击，记录次数，如五十次还不剥离，则再堆，依次类推，直至出现剥离或脆为止，记录敲击次数(比如“3层5次”表示堆焊第3层的第5次测试发生剥离或脆裂)，便能得知其抗脆性水平。对实施例1～3和对比例1～3的测试结果见表3。

表3实施例1～3和对比例1～3的所述焊条堆焊层金属的耐磨性、抗脆性

从表3可以得出，采用碳管电阻内熔炼法制备的非球形碳化钨制成的焊条的堆焊焊缝的耐磨性和抗脆性均不如等离子旋转电极雾化制粉法制备的球形碳化钨制成的焊条的堆焊焊缝耐磨性和抗脆性；碳化钨含量在70～90％范围内，含量增加，耐磨性增加，但抗脆性下降；施焊电流规范内电流下限值时的耐磨性、抗脆性均优于上限值的。因此，在选定药皮组分配比时应综合考虑，使用中宜选用电流下限值施焊。

实施例16

本实施例考察焊条药皮中碳化钨的含量对焊条的性能的影响。将对比例7～11按与实施例15相同的测试方法进行耐磨性、抗脆性测试，测试结果见表4。

表4对比例7～11所述焊条堆焊层金属的耐磨性、抗脆性

备注：对比例11极易导致焊缝出现气孔，药皮也易掉块，故实际上已没意义了。

由表4可知，焊条药皮中碳化钨的含量低于70％时，堆焊焊缝的耐磨性的耐磨性不如70～90％之间的，而此时的低含量石墨粉的抗脆性却要好得多，不过，石墨粉含量从3～7％变化对耐磨性影响不大，却恶化了其抗脆性；组分中球形碳化钨含量高于90％的耐磨性没有大的变化，抗脆性却变差了，当含碳量再增加，将导致焊缝极易产生气孔，药皮也易掉块而无法施焊，耐磨性难以测定。

实施例17

本实施例考察焊条药皮中碳化钨的粒度对焊条性能的影响。将对比例12～17按与实施例15相同的测试方法进行耐磨性、洛氏硬度测试，测试结果见表5。

表5对比例12～17所述焊条堆焊层金属的耐磨性、洛氏硬度

由表5可知，颗粒度在60～80目的耐磨性要稍好于200～325目的，但与表3数据对比看，却不如80～200目的；硬度方面，颗粒度在200～325目的要稍高于60～80目的，但也明显比80～200目的要低一些。因此只有选择合适的碳化钨颗粒度，堆焊层金属的耐磨性、硬度才能得到最优。

实施例18

本实施例考察锆英石粉的含量对焊条性能的影响，主要为对焊条焊接工艺性及碳化钨颗粒的熔化的影响。对实施例1和对比例18、19进行焊接工艺性试验、焊缝中未熔碳化钨颗粒数量定性分析对比试验。结果见表6。

表6锆英石粉含量对焊接工艺性、焊缝中未熔碳化钨颗粒数量的影响

由表6可知，锆英石粉含量低于3％和高于8％时效果不理想，唯只有当锆英石粉含量在3～8％范围内能有较好的效果。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种碳化钨高耐磨焊条药皮组合物，其特征在于，包含以下重量百分含量的组分：碳化钨70～90％、石墨粉2～4％、锆英石粉3～8％和萤石粉5～12％。

2.如权利要求1所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物，其特征在于，所述碳化钨采用等离子旋转电极雾化制粉法制备而成的球形碳化钨。

3.如权利要求2所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物，其特征在于，所述碳化钨的粒度为80～200目。

4.如权利要求1所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物，其特征在于，所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物还包含以下重量百分含量的组分：雾化铁粉0～3％和白云石粉0～5％。

5.如权利要求4所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物，其特征在于，所述雾化铁粉的粒度为100～120目；所述石墨粉的粒度为40～100目；所述锆英石粉的粒度为60～100目；所述白云石粉的粒度为200～300目；所述萤石粉的粒度为200～300目。

6.如权利要求1所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物，其特征在于，所述焊条药皮组合物包含以下重量百分含量的组分：碳化钨70～80％、雾化铁粉2～3％、石墨粉3～4％、锆英石粉5～8％、白云石粉2～3％和萤石粉8～12％；优选地，所述焊条药皮组合物包含以下重量百分含量的组分：碳化钨70％、雾化铁粉3％、石墨粉4％、锆英石粉8％、白云石粉3％和萤石粉12％。

7.如权利要求1所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物，其特征在于，所述焊条药皮组合物包含以下重量百分含量的组分：碳化钨77～84％、石墨粉3～4％、锆英石粉4～6％、白云石粉3～5％和萤石粉6～8％；优选地，所述焊条药皮组合物包含以下重量百分含量的组分：碳化钨80％、石墨粉4％、锆英石粉5％、白云石粉5％和萤石粉6％。

8.如权利要求1所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物，其特征在于，所述焊条药皮组合物包含以下重量百分含量的组分：碳化钨83～90％、石墨粉2～3％、锆英石粉3～5％和萤石粉5～9％；优选地，所述焊条药皮组合物包含以下重量百分含量的组分：碳化钨90％、石墨粉2％、锆英石粉3％和萤石粉5％。

9.一种碳化钨高耐磨焊条，其特征在于，包括焊条药皮和焊芯，所述焊条药皮采用权利要求1～8中任一项所述碳化钨高耐磨焊条药皮组合物制备而成。

10.如权利要求9所述碳化钨高耐磨焊条，其特征在于，所述焊条药皮的外径与焊芯的直径之比为1.95～2.1：1。