CN110216399B - 一种用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝及制备方法,包括不锈钢带外皮和被包于其内的合金粉,所述的合金粉按重量份包括:微碳铬铁粉10~15份、高碳锰铁粉2~5份、硅铁粉1~3份、钼铁粉4~6份、钒铁粉0.2~0.4份、镍粉1.5~2.2份、还原铁粉38~44份、金红石粉15~17份、长石粉4~7、萤石粉5~8份、氟硅酸钠1~2份、硼铁粉0.2~0.5份。优点是:成分合理,成本低,进行电弧喷涂时电弧稳定、飞溅小,采用该药芯焊丝的电弧喷涂涂层均匀,涂层与基体处无孔洞,具有较高的结合强度和良好的耐磨性。
Description
技术领域
本发明属于药芯焊丝领域,尤其涉及一种用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝及制备方法。
背景技术
电弧喷涂是一种对材料表面修复和表面改性的传统再制造技术,电弧喷涂具有周期短、成本低、修复尺寸不受限制等优点,广泛应用于长期处于摩擦的机械部件与零件的修复及使用前的预保护。层流冷却辊在热轧厂用于成品板带的输送和层流冷却,位于精轧与卷取之间,热轧板带输送过程中,层流冷却辊既要承受热板坯的载荷冲击,同时要具有较高的结合强度保证辊道的磨损性能。还要承受交变负荷和冷热疲劳,工作环境极其恶劣。
目前,层流辊很大一部分采用喷涂工艺进行表面强化。对于层流辊来说,表面外加的涂层需要具有较高的硬度和良好的耐磨性,以达到表面强化的效果,从而实现保护内部基体组织的目的。热轧层流冷却辊的表面强化和修复技术作为一种有效的降低成本,提高生产效率的手段,一直受到钢铁企业的重视。近年来表面强化方面的研究日益深入,并逐渐应用于冶炼和粗轧等辊类部件。如何选择适用于层流辊表面强化的工艺和材料,降低企业成本,提高生产效率,是企业面临的主要问题。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明的目的是提供一种用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝及制备方法,实现对层流辊的修复,将废旧磨损严重的层流辊恢复到原来尺寸。使涂层具有和新层流辊接近的硬度;另外该涂层具有较高的结合强度,在使用过程中可以有效地避免涂层脱落,延长了层流辊的使用寿命。
为实现上述目的,本发明通过以下技术方案实现:
一种用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝,包括不锈钢带外皮和被包于其内的合金粉,所述的合金粉按重量份包括:
微碳铬铁粉10~15份、高碳锰铁粉2~5份、硅铁粉1~3份、钼铁粉4~6份、钒铁粉0.2~0.4份、镍粉1.5~2.2份、还原铁粉38~44份、金红石粉15~17份、长石粉4~7、萤石粉5~8份、氟硅酸钠1~2份、硼铁粉0.2~0.5份。
所述的合金粉相对于药芯焊丝总质量的填充率为33%~38%。
所述的层流辊用电弧喷涂药芯焊丝修复层流辊的电弧喷涂工艺参数为:电压30~35V;电流380~420A;喷涂距离为140mm,压缩空气压力为1.3MPa。
一种用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝的制备方法,包括以下步骤:
1)将金红石粉末、长石粉、萤石粉混合后升温至650~800℃,保温2.5~3.5小时;
2)将还原铁粉、微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、钼铁粉、硼铁粉、钒铁粉、硅铁粉、镍粉和氟硅酸钠混合后升温至200~300℃,保温1.5~2.5小时;
3)将步骤1)和步骤2)得到的两部分物料混合,升温至200~300℃,保温1.5~2.5小时,再空冷至室温,过130~140目筛后得到预处理合金粉末;
4)将不锈钢带清洗后在85~90℃下烘干,轧制成U形槽,再向U形槽中加入预处理合金粉末;将U形槽合口,在药芯焊丝成型机上闭合成O形,通过连续拉拔,减径至1.6~3.2mm,得到药芯焊丝。
一种用于层流辊电弧喷涂的方法,包括以下步骤:
1)在电弧喷涂前对层流辊基体表面进行喷砂粗化处理;
2)在电弧喷涂过程中每次喷涂厚度不超过80μm,分多次喷涂得到厚度2mm以上的组织均匀的涂层。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝成分合理,成本低,进行电弧喷涂时电弧稳定、飞溅小,采用该药芯焊丝的电弧喷涂涂层均匀,涂层与基体处无孔洞,具有较高的结合强度和良好的耐磨性。
附图说明
图1是实施例1-10制备的层流辊电弧喷涂涂层的结合强度变化规律图。
图2是实施例1-10制备的层流辊电弧喷涂涂层的孔隙率变化规律图。
图3是实施例1-10制备的层流辊电弧喷涂涂层的硬度变化规律图。
图4是实施例1制备的层流辊电弧喷涂涂层的截面显微照片图。
图5是实施例2制备的层流辊电弧喷涂涂层的截面显微照片图。
图6是实施例3制备的层流辊电弧喷涂涂层的截面显微照片图。
图7是实施例5制备的层流辊电弧喷涂涂层的截面显微照片图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述,但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
实施例1
见图1-图4,用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝,包括不锈钢带外皮和被包于其内的合金粉,其中,合金粉按重量份包括:
微碳铬铁粉15份、高碳锰铁粉4份、硅铁粉2.4份、钼铁粉5份、钒铁粉0.2份、镍粉1.5份、还原铁粉41份、金红石粉16份、长石粉6、萤石粉7份、氟硅酸钠1.5份、硼铁粉0.4份。
用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝的制备方法,将金红石粉末、长石粉、萤石粉混合后升温至800℃,保温3小时;将还原铁粉、微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、钼铁粉、硼铁粉、钒铁粉、硅铁粉、镍粉和氟硅酸钠混合后升温至300℃,保温2小时;然后将两部分物料混合,升温至300℃,保温2小时,再空冷至室温,过130~140目筛后得到预处理合金粉末;将不锈钢带清洗后在85℃下烘干,轧制成U形槽,再向U形槽中加入预处理合金粉末;将U形槽合口,在药芯焊丝成型机上闭合成O形,通过连续拉拔,减径至1.6mm,得到药芯焊丝;合金粉相对于药芯焊丝总质量的填充率为33%。
实施例2
见图1-图3,图5,用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝,包括不锈钢带外皮和被包于其内的合金粉,其中,合金粉按重量份包括:
合金粉微碳铬铁粉13份、高碳锰铁粉5份、硅铁粉2.5份、钼铁粉5.5份、钒铁粉0.3份、镍粉2.2份、还原铁粉43份、金红石粉15份、长石粉5、萤石粉6份、氟硅酸钠2份、硼铁粉0.5份。
用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝的制备方法,将金红石粉末、长石粉、萤石粉混合后升温至800℃,保温3小时;将还原铁粉、微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、钼铁粉、硼铁粉、钒铁粉、硅铁粉、镍粉和氟硅酸钠混合后升温至300℃,保温2小时;然后将两部分物料混合,升温至300℃,保温2小时,再空冷至室温,过130~140目筛后得到预处理合金粉末;将不锈钢带清洗后在90℃下烘干,轧制成U形槽,再向U形槽中加入预处理合金粉末;将U形槽合口,在药芯焊丝成型机上闭合成O形,通过连续拉拔,减径至2.0mm,得到药芯焊丝;该药芯焊丝的填充率为34%。
实施例3
见图1-图3,图6,用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝,包括不锈钢带外皮和被包于其内的合金粉,其中,合金粉按重量份包括:
微碳铬铁粉15份、高碳锰铁粉4份、硅铁粉2.4份、钼铁粉5份、钒铁粉0.2份、镍粉1.5份、还原铁粉41份、金红石粉16份、长石粉6、萤石粉7份、氟硅酸钠1.5份、硼铁粉0.4份。
用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝的制备方法,将金红石粉末、长石粉、萤石粉混合后升温至800℃,保温3小时;将还原铁粉、微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、钼铁粉、硼铁粉、钒铁粉、硅铁粉、镍粉和氟硅酸钠混合后升温至300℃,保温2小时;然后将两部分物料混合,升温至300℃,保温2小时,再空冷至室温,过130~140目筛后得到预处理合金粉末;将不锈钢带清洗后在85℃下烘干,轧制成U形槽,再向U形槽中加入预处理合金粉末;将U形槽合口,在药芯焊丝成型机上闭合成O形,通过连续拉拔,减径至3.2mm,得到药芯焊丝。合金粉相对于药芯焊丝总质量的填充率为35%。
实施例4
见图1-图3,用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝,包括不锈钢带外皮和被包于其内的合金粉,其中,合金粉按重量份包括:
微碳铬铁粉15份、高碳锰铁粉3份、硅铁粉3份、钼铁粉6份、钒铁粉0.3份、镍粉2份、还原铁粉41份、金红石粉16份、长石粉4.5、萤石粉7份、氟硅酸钠1.8份、硼铁粉0.4份。
用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝的制备方法,将金红石粉末、长石粉、萤石粉混合后升温至800℃,保温3小时;将还原铁粉、微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、钼铁粉、硼铁粉、钒铁粉、硅铁粉、镍粉和氟硅酸钠混合后升温至300℃,保温2小时;然后将两部分物料混合,升温至300℃,保温2小时,再空冷至室温,过130~140目筛后得到预处理合金粉末;将不锈钢带清洗后在90℃下烘干,轧制成U形槽,再向U形槽中加入预处理合金粉末;将U形槽合口,在药芯焊丝成型机上闭合成O形,通过连续拉拔,减径至1.6mm,得到药芯焊丝。
合金粉相对于药芯焊丝总质量的填充率为36%。
实施例5
见图1-图3,图7,用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝,包括不锈钢带外皮和被包于其内的合金粉,其中,合金粉按重量份包括:
微碳铬铁粉15份、高碳锰铁粉5份、硅铁粉3份、钼铁粉5份、钒铁粉0.4份、镍粉2.2份、还原铁粉40份、金红石粉15份、长石粉7、萤石粉6份、氟硅酸钠1份、硼铁粉0.4份。
用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝的制备方法,将金红石粉末、长石粉、萤石粉混合后升温至800℃,保温3小时;将还原铁粉、微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、钼铁粉、硼铁粉、钒铁粉、硅铁粉、镍粉和氟硅酸钠混合后升温至300℃,保温2小时;然后将两部分物料混合,升温至300℃,保温2小时,再空冷至室温,过130~140目筛后得到预处理合金粉末;将不锈钢带清洗后在85℃下烘干,轧制成U形槽,再向U形槽中加入预处理合金粉末;将U形槽合口,在药芯焊丝成型机上闭合成O形,通过连续拉拔,减径至2.0mm,得到药芯焊丝。
合金粉相对于药芯焊丝总质量的填充率为37%。
实施例6
见图1-图3,用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝,包括不锈钢带外皮和被包于其内的合金粉,其中,合金粉按重量份包括:
微碳铬铁粉14份、高碳锰铁粉2份、硅铁粉1份、钼铁粉5份、钒铁粉0.3份、镍粉2.2份、还原铁粉43份、金红石粉15份、长石粉7、萤石粉8份、氟硅酸钠2份、硼铁粉0.5份。
用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝的制备方法,将金红石粉末、长石粉、萤石粉混合后升温至800℃,保温3小时;将还原铁粉、微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、钼铁粉、硼铁粉、钒铁粉、硅铁粉、镍粉和氟硅酸钠混合后升温至300℃,保温2小时;然后将两部分物料混合,升温至300℃,保温2小时,再空冷至室温,过130~140目筛后得到预处理合金粉末;将不锈钢带清洗后在90℃下烘干,轧制成U形槽,再向U形槽中加入预处理合金粉末;将U形槽合口,在药芯焊丝成型机上闭合成O形,通过连续拉拔,减径至3.2mm,得到药芯焊丝。
合金粉相对于药芯焊丝总质量的填充率为38%。
实施例7
见图1-图3,用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝,包括不锈钢带外皮和被包于其内的合金粉,其中,合金粉按重量份包括:
微碳铬铁粉14份、高碳锰铁粉3.5份、硅铁粉2.5份、钼铁粉4.5份、钒铁粉0.2份、镍粉1.8份、还原铁粉44份、金红石粉15份、长石粉6.5、萤石粉5.5份、氟硅酸钠2份、硼铁粉0.5份。
用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝的制备方法,将金红石粉末、长石粉、萤石粉混合后升温至800℃,保温3小时;将还原铁粉、微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、钼铁粉、硼铁粉、钒铁粉、硅铁粉、镍粉和氟硅酸钠混合后升温至300℃,保温2小时;然后将两部分物料混合,升温至300℃,保温2小时,再空冷至室温,过130~140目筛后得到预处理合金粉末;将不锈钢带清洗后在85℃下烘干,轧制成U形槽,再向U形槽中加入预处理合金粉末;将U形槽合口,在药芯焊丝成型机上闭合成O形,通过连续拉拔,减径至1.6mm,得到药芯焊丝。
合金粉相对于药芯焊丝总质量的填充率为37%。
实施例8
见图1-图3,用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝,包括不锈钢带外皮和被包于其内的合金粉,其中,合金粉按重量份包括:
微碳铬铁粉15份、高碳锰铁粉4.5份、硅铁粉1.5份、钼铁粉3.5份、钒铁粉0.4份、镍粉1.8份、还原铁粉43份、金红石粉17份、长石粉5、萤石粉6.5份、氟硅酸钠1.5份、硼铁粉0.3份。
用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝的制备方法,将金红石粉末、长石粉、萤石粉混合后升温至800℃,保温3小时;将还原铁粉、微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、钼铁粉、硼铁粉、钒铁粉、硅铁粉、镍粉和氟硅酸钠混合后升温至300℃,保温2小时;然后将两部分物料混合,升温至300℃,保温2小时,再空冷至室温,过130~140目筛后得到预处理合金粉末;将不锈钢带清洗后在90℃下烘干,轧制成U形槽,再向U形槽中加入预处理合金粉末;将U形槽合口,在药芯焊丝成型机上闭合成O形,通过连续拉拔,减径至2.0mm,得到药芯焊丝。
合金粉相对于药芯焊丝总质量的填充率为36%。
实施例9
见图1-图3,用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝,包括不锈钢带外皮和被包于其内的合金粉,其中,合金粉按重量份包括:
微碳铬铁粉14份、高碳锰铁粉5份、硅铁粉3份、钼铁粉4.5份、钒铁粉0.2份、镍粉2.2份、还原铁粉42份、金红石粉17份、长石粉6、萤石粉7份、氟硅酸钠1份、硼铁粉0.3份。
用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝的制备方法,将金红石粉末、长石粉、萤石粉混合后升温至800℃,保温3小时;将还原铁粉、微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、钼铁粉、硼铁粉、钒铁粉、硅铁粉、镍粉和氟硅酸钠混合后升温至300℃,保温2小时;然后将两部分物料混合,升温至300℃,保温2小时,再空冷至室温,过130~140目筛后得到预处理合金粉末;将不锈钢带清洗后在85℃下烘干,轧制成U形槽,再向U形槽中加入预处理合金粉末;将U形槽合口,在药芯焊丝成型机上闭合成O形,通过连续拉拔,减径至3.2mm,得到药芯焊丝。
合金粉相对于药芯焊丝总质量的填充率为35%
实施例10
见图1-图3,用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝,包括不锈钢带外皮和被包于其内的合金粉,其中,合金粉按重量份包括:
微碳铬铁粉10份、高碳锰铁粉4份、硅铁粉2.5份、钼铁粉5.5份、钒铁粉0.3份、镍粉2份、还原铁粉43份、金红石粉16份、长石粉7、萤石粉8份、氟硅酸钠1.5份、硼铁粉0.2份。
用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝的制备方法,将金红石粉末、长石粉、萤石粉混合后升温至800℃,保温3小时;将还原铁粉、微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、钼铁粉、硼铁粉、钒铁粉、硅铁粉、镍粉和氟硅酸钠混合后升温至300℃,保温2小时;然后将两部分物料混合,升温至300℃,保温2小时,再空冷至室温,过130~140目筛后得到预处理合金粉末;将不锈钢带清洗后在90℃下烘干,轧制成U形槽,再向U形槽中加入预处理合金粉末;将U形槽合口,在药芯焊丝成型机上闭合成O形,通过连续拉拔,减径至1.6mm,得到药芯焊丝。
合金粉相对于药芯焊丝总质量的填充率为34%。
实施例测试结果见表1:
表1实施例中电弧喷涂涂层的力学性能
实施例中硬度、孔隙率和结合强度都处于较高水平,满足使用要求,从实施例的电弧喷涂涂层的显微组织可以看出,涂层与基结合处无孔洞出现与基体结合良好。
Claims (3)
1.一种用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝,其特征在于,包括不锈钢带外皮和被包于其内的合金粉,所述的合金粉的精粒度为60~160目,按重量份包括:
微碳铬铁粉10~15份、高碳锰铁粉2~5份、硅铁粉1~3份、钼铁粉4~6份、钒铁粉0.2~0.4份、镍粉1.5~2.2份、还原铁粉38~44份、金红石粉15~17份、长石粉4~7、萤石粉5~8份、氟硅酸钠1~2份、硼铁粉0.2~0.5份;
所述的用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝通过以下步骤制备:
1)将金红石粉末、长石粉、萤石粉混合后升温至650~800℃,保温2.5~3.5小时;
2)将还原铁粉、微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、钼铁粉、硼铁粉、钒铁粉、硅铁粉、镍粉和氟硅酸钠混合后升温至200~300℃,保温1.5~2.5小时;
3)将步骤 1)和步骤 2)得到的两部分物料混合,升温至200~300℃,保温1.5~2.5小时,再空冷至室温,过130~140目筛后得到预处理合金粉末;
4)将不锈钢带清洗后在85~90℃下烘干,轧制成U形槽,再向U形槽中加入预处理合金粉末;将U形槽合口,在药芯焊丝成型机上闭合成O形,通过连续拉拔,减径至1.6~3.2mm,得到药芯焊丝;
所述的用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝在用于层流辊电弧喷涂时,包括以下步骤:
1)在电弧喷涂前对层流辊基体表面进行喷砂粗化处理;
2)在电弧喷涂过程中每次喷涂厚度不超过80μm,分多次喷涂得到厚度2mm以上的组织均匀的涂层;涂层与基体结合处无孔洞出现与基体结合良好。
2.根据权利要求1所述的一种用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝,其特征在于,所述的合金粉相对于药芯焊丝总质量的填充率为 33%~38%。
3. 根据权利要求1所述的一种用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝,其特征在于,所述的用于层流辊电弧喷涂的药芯焊丝修复层流辊的电弧喷涂工艺参数为:电压30~35V;电流380~420A;喷涂距离为140mm,压缩空气压力为1.3 MPa。
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