CN110394569A - 一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条及其制备方法 - Google Patents

一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110394569A
CN110394569A CN201910726601.3A CN201910726601A CN110394569A CN 110394569 A CN110394569 A CN 110394569A CN 201910726601 A CN201910726601 A CN 201910726601A CN 110394569 A CN110394569 A CN 110394569A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tungsten carbide
core
shell structure
carbide particle
welding rod
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910726601.3A
Other languages
English (en)
Inventor
孙良
李霄
闫刚
翟文彦
董会
陈斐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Shiyou University
Original Assignee
Xian Shiyou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Shiyou University filed Critical Xian Shiyou University
Priority to CN201910726601.3A priority Critical patent/CN110394569A/zh
Publication of CN110394569A publication Critical patent/CN110394569A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
    • B23K35/0266—Rods, electrodes, wires flux-cored
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3601—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with inorganic compounds as principal constituents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/368—Selection of non-metallic compositions of core materials either alone or conjoint with selection of soldering or welding materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/40—Making wire or rods for soldering or welding
    • B23K35/406—Filled tubular wire or rods

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条及其制备方法，包括外皮和药芯，药芯为核壳结构碳化钨焊芯，少量合金粉及有机粘结剂，将铸造碳化钨、合金粉、机粘结剂与炭黑混合后在真空下高温加热，后保温，改性形成核壳结构，改性后会在铸造碳化钨颗粒外部形成单层烧结碳化钨壳层，得到核壳结构铸造碳化钨颗粒焊芯，包裹外皮支撑焊条，本发明在细化碳化钨颗粒的同时，有效降低了成本，堆焊层中硬质碳化钨颗粒不易脱落，有效提高了覆焊层的硬度及耐磨性。应用于化工设备和各种机械设备磨损部位的堆焊修补。

Description

一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条及其制备方法
技术领域
本发明属于焊接耗材技术领域，具体涉及一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条及其制备方法。
背景技术
对化工设备和各种机械设备磨损部位的堆焊修补，提高其使用性能和寿命是亟待解决。目前研究较多的耐磨复合材料普遍采用铸造碳化钨颗粒增强铁基复合材料，这是由于铸造碳化钨颗粒能够与高温铁液完全润湿，使得材料易于成形加工且质量稳定。常见的焊条填充材料均采用烧结碳化钨颗粒，铸造碳化钨颗粒，或者二者的混合颗粒。但是在研究中主要发现两个问题，第一，烧结碳化钨主要以WC为主，纯度较高但是成本较高，而铸造碳化钨的成本相比较低但其中主要含有WC和W2C。与单相ＷＣ颗粒相比，WC／W2C具有更高的硬度和韧性且价格便宜，但是颗粒的分解比较严重，从而影响到堆焊层的耐磨性能。碳化钨的主要缺点是抗高温氧化能力差，在500～800℃空气中遭受严重氧化，在氧化性气氛中受强热易分解为W2C和碳，即所谓“失碳”。这可通过用耐热抗氧化的金属做包裹层或粘结相，对WC颗粒进行预保护；也可以与TaC、TIC等固溶形成复合碳化物，改善碳化钨的耐热抗氧化性能。WC在Ar气氛中加热至2850℃仍然稳定，在高温氮气中亦不受影响。因此可预先将碳化钨颗粒与炭黑混合后，通过烧结得到富碳的碳化钨壳层，可提高铸造碳化钨颗粒的润湿性。第二，经过第一性原理计算发现，WC颗粒中Ｃ终止与铁的润湿性好于Ｗ终止与铁的润湿性。结合这两类技术要点，可通过烧结技术得到在性能及性价比等因素上明显优于直接添加烧结碳化钨。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条及其制备方法，获得具有核壳结构的铸造碳化钨颗粒，即碳化钨层包裹铸造碳化钨颗粒，制备出核壳结构的铸造碳化钨颗粒填充焊条，堆焊层效果耐磨性较好，WC颗粒高温下不易分解，适宜于大规模生产，应用于化工设备和各种机械设备磨损部位的堆焊修补。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条，包括外皮和药芯，药芯由铸造碳化钨外包裹烧结碳化钨组成壳型铸造碳化钨颗粒，药芯外包裹外皮；药芯还包括合金粉及有机粘结剂；
所述的铸造碳化钨颗粒粒度分布为50～80目占比为25～45%，80～200目占比为30～100%；
所述的铸造碳化钨占比为70～90%，合金粉为5～15%，机粘结剂1～4%，药芯所占焊条重量比为70～80%。
所述的外皮为镍合金，钴合金或铜合金。
所述的合金粉为铝粉、锰铁粉、硅铁粉、镍粉、铬粉，铌粉，铜粉中任意一种或多种合金粉和混合物。
所述的有机粘结剂为有机树脂。
一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条的制备工艺，包括以下步骤：
1）铸造碳化钨主要成分为WC/W2Cp，将铸造碳化钨颗粒进行表面渗碳工艺，将铸造碳化钨、合金粉、机粘结剂与炭黑混合后在真空下加热到1500～1900℃，保温2～3h，改性形成核壳结构，改性后会在铸造碳化钨颗粒外部形成单层烧结碳化钨壳层，平均厚度为3～12μm，得到核壳结构铸造碳化钨颗粒焊芯；
2）在步骤1）制作好的核壳结构铸造碳化钨颗粒焊芯选用有缝包覆或无缝包覆来包覆外皮，采用拉制或挤压制备焊条外皮，最终得到直径范围为3～18mm的核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条。
所述的外皮由镍合金、钴合金或铜合金卷成管状或扁平状，管壁厚度为0.2～1mm。
所述的烧结碳化钨与基体有良好的润湿性。
本发明的有益效果是：
1、与传统选用烧结碳化钨颗粒或铸造碳化钨颗粒相比，原料成本低，工艺可控性强，获得的堆焊层效果耐磨性较好，WC颗粒高温下不易分解，适宜于大规模生产。
2、制备出核壳结构的铸造碳化钨颗粒填充焊条，堆焊层效果耐磨性较好，WC颗粒高温下不易分解，适宜于大规模生产。
3、真空烧结得到核壳结构的碳化钨粉末，当高温堆焊时能够有效防止碳化钨颗粒分解，提高产品耐磨抗磨性。
4、能够有效确保碳化钨颗粒高温下稳定不分解，因此能够提高堆焊层的耐磨性能。
5、应用于冶金机械、矿山机械、道岔、鄂板、铲斗、铲齿、工程采石船等砖机绞刀、螺旋、搅拌机叶片、风机叶片、选矿机械、工程机械、建材机械等焊接，可焊性好，抵抗岩石沙磨等磨粒磨料磨损。
附图说明
图1为本发明焊条结构示意图。
图2为本发明焊芯结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对发明进一步叙述，但本发明不局限与以下实施例。
如图1、2所示。一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条，包括外皮和药芯，药芯由铸造碳化钨外包裹烧结碳化钨组成壳型铸造碳化钨颗粒，药芯外包裹外皮；药芯还包括合金粉及有机粘结剂；
所述的铸造碳化钨颗粒粒度分布为50～80目占比为25～45%，80～200目占比为30～100%；
所述的铸造碳化钨占比为70～90%，合金粉为5～15%，机粘结剂1～4%，药芯所占焊条重量比为70～80%。
所述的外皮为镍合金，钴合金或铜合金。
所述的合金粉为铝粉、锰铁粉、硅铁粉、镍粉、铬粉，铌粉，铜粉中任意一种或多种合金粉和混合物。
所述的有机粘结剂为有机树脂。
一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条的制备工艺，包括以下步骤：
1）铸造碳化钨主要成分为WC/W2Cp，将铸造碳化钨颗粒进行表面渗碳工艺，将铸造碳化钨、合金粉、机粘结剂与炭黑混合后在真空下加热到1500～1900℃，保温2～3h，改性形成核壳结构，改性后会在铸造碳化钨颗粒外部形成单层烧结碳化钨壳层，平均厚度为3～12μm，得到核壳结构铸造碳化钨颗粒焊芯；
2）在步骤1）制作好的核壳结构铸造碳化钨颗粒焊芯选用有缝包覆或无缝包覆来包覆外皮，采用拉制或挤压制备焊条外皮，最终得到直径范围为3～18mm的核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条。
所述的外皮由镍合金、钴合金或铜合金卷成管状或扁平状，管壁厚度为0.2～1mm。
所述的烧结碳化钨与基体有良好的润湿性。
实施例1：
外皮采用镍合金（ERNiCrMo合金）,药芯组成成分为：铸造碳化钨颗粒，按照粒度占比为20~50目占比为30%，50~200目占比为70%。铸造碳化钨占比为70%，锰铁粉、镍粉、铌粉硅铁粉混合物为28%，有机树脂2%，药芯所占焊条重量比为70~80%。其中，以球形镍粉作为粘结剂时的效果最佳。本实施例经过SiC颗粒的三体磨损实验结果表明，所熔覆的耐磨层的耐磨性比现有同类焊条提升了30~40%。
实施例2：
外皮采用铜合金,药芯组成成分为：铸造碳化钨颗粒，按照粒度占比为20~50目占比为35%，50~200目占比为65%。铸造碳化钨占比为80%，锰铁粉、镍粉、铌粉硅铁粉混合物为19%，有机树脂1%，药芯所占焊条重量比为70~80%。其中，以球形镍粉作为粘结剂时的效果最佳。本实施例经过SiC颗粒的三体磨损实验结果表明，所熔覆的耐磨层的耐磨性比现有同类焊条提升了20~40%。

Claims (7)

1.一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条，包括外皮和药芯，其特征在于，药芯由铸造碳化钨外包裹烧结碳化钨组成壳型铸造碳化钨颗粒，药芯外包裹外皮；药芯还包括合金粉及有机粘结剂；
所述的铸造碳化钨颗粒粒度分布为为20~50目占比为30~50%，50~200目占比为40~100%；
所述的铸造碳化钨占比为65~96%，合金粉为5～15%，机粘结剂1～4%，药芯所占焊条重量比为70～80%。
2.根据权利要求1所述的一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条，其特征在于，所述的外皮为镍合金，钴合金或铜合金。
3.根据权利要求1所述的一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条，其特征在于，所述的合金粉为铝粉、锰铁粉、硅铁粉、镍粉、铬粉，铌粉，铜粉中任意一种或多种合金粉和混合物。
4.根据权利要求1所述的一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条，其特征在于，所述的有机粘结剂为有机树脂。
5.一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1）铸造碳化钨主要成分为WC/W2Cp，将铸造碳化钨颗粒进行表面渗碳工艺，将铸造碳化钨、合金粉、机粘结剂与炭黑混合后在真空下加热到1500～1900℃，保温2～3h，改性形成核壳结构，改性后会在铸造碳化钨颗粒外部形成单层烧结碳化钨壳层，平均厚度为3～12μm，得到核壳结构铸造碳化钨颗粒焊芯；
2）在步骤1）制作好的核壳结构铸造碳化钨颗粒焊芯选用有缝包覆或无缝包覆来包覆外皮，采用拉制或挤压制备焊条外皮，最终得到直径范围为3～18mm的核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条。
6.根据权利要求5所述的一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条的制备工艺，其特征在于，所述的外皮由镍合金、钴合金或铜合金卷成管状或扁平状，管壁厚度为0.2～1mm。
7.根据权利要求5所述的一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条的制备工艺，其特征在于，所述的烧结碳化钨与基体有良好的润湿性。
CN201910726601.3A 2019-08-07 2019-08-07 一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条及其制备方法 Pending CN110394569A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910726601.3A CN110394569A (zh) 2019-08-07 2019-08-07 一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910726601.3A CN110394569A (zh) 2019-08-07 2019-08-07 一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110394569A true CN110394569A (zh) 2019-11-01

Family

ID=68327739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910726601.3A Pending CN110394569A (zh) 2019-08-07 2019-08-07 一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110394569A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1404956A (zh) * 2002-11-04 2003-03-26 江汉石油钻头股份有限公司 一种管状碳化钨焊条
CN101380698A (zh) * 2008-10-09 2009-03-11 苏州江钻新锐硬质合金有限公司 新型管状硬面堆焊材料
CN101704522A (zh) * 2009-11-11 2010-05-12 苏州新锐硬质合金有限公司 碳化钨包覆铸造碳化钨颗粒的制备方法及其应用
CN103228402A (zh) * 2011-11-01 2013-07-31 江汉石油钻头股份有限公司 一种抗低应力磨损的管焊条
CN103228401A (zh) * 2011-11-02 2013-07-31 江汉石油钻头股份有限公司 一种抗高应力磨损的管焊条
CN104646849A (zh) * 2015-01-04 2015-05-27 苏州新锐合金工具股份有限公司 用于硬面堆焊的碳化钨管状焊条
CN104907725A (zh) * 2015-06-25 2015-09-16 江苏科技大学 一种用于金属表面的钎焊包覆材料

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1404956A (zh) * 2002-11-04 2003-03-26 江汉石油钻头股份有限公司 一种管状碳化钨焊条
CN101380698A (zh) * 2008-10-09 2009-03-11 苏州江钻新锐硬质合金有限公司 新型管状硬面堆焊材料
CN101704522A (zh) * 2009-11-11 2010-05-12 苏州新锐硬质合金有限公司 碳化钨包覆铸造碳化钨颗粒的制备方法及其应用
CN103228402A (zh) * 2011-11-01 2013-07-31 江汉石油钻头股份有限公司 一种抗低应力磨损的管焊条
CN103228401A (zh) * 2011-11-02 2013-07-31 江汉石油钻头股份有限公司 一种抗高应力磨损的管焊条
CN104646849A (zh) * 2015-01-04 2015-05-27 苏州新锐合金工具股份有限公司 用于硬面堆焊的碳化钨管状焊条
CN104907725A (zh) * 2015-06-25 2015-09-16 江苏科技大学 一种用于金属表面的钎焊包覆材料

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
侯书增，等: "WC/W2CP表面改性对WC/W2CP-NiCrBSi/耐热钢复合材料磨损性能的影响", 《稀有金属材料与工程》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109623195B (zh) 一种耐热耐磨堆焊用金属陶瓷药芯焊丝
CN101402161B (zh) 一种抗磨料磨损的堆焊药芯焊丝
CN109161774A (zh) 由高熵合金作为粘结剂的硬质碳化钨合金及其制备方法
CN106868377B (zh) 高强度钼镍硼三元硼化物材料及其制作制备方法
CN103667851B (zh) 一种颗粒增强金属基复合材料的制备方法
CN106929735B (zh) 高强度钼铁硼三元硼化物材料及其制作制备方法
CN113319463B (zh) 一种金属基陶瓷颗粒焊丝及制备工艺
CN102248325B (zh) 碳化钛陶瓷增强高铬铸铁明弧自保护药芯焊丝
CN100475423C (zh) 耐腐蚀焊条及其制备方法
US8381845B2 (en) Infiltrated carbide matrix bodies using metallic flakes
CA2556132A1 (en) Abrasion-resistant weld overlay
CN106001995B (zh) 一种多元氮化物及硼化物协同增强自保护堆焊药芯焊丝
CN106868374A (zh) 一种硬质合金复合材料、其制备方法及应用
CN106975861B (zh) 一种含有包覆层的碳化钨颗粒的硬面材料及其制备方法
CN110394566A (zh) 一种双层核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条及制备方法
CN105149816A (zh) 一种用于水泥辊堆焊自保护药芯焊丝
CN101153378A (zh) 一种用于反应合成陶瓷-金属复合材料熔覆层的粉芯丝
CN110394567A (zh) 一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊丝及其制备方法
CN108642434B (zh) 一种NiCrBSi-Zr耐磨耐蚀涂层的制备方法
Xinhong et al. Fabrication of multiple carbide particles reinforced Fe-based surface hardfacing layer produced by gas tungsten arc welding process
CN110394568B (zh) 一种双层核壳结构铸造碳化钨颗粒焊丝及制备方法
CN110394569A (zh) 一种核壳结构铸造碳化钨颗粒焊条及其制备方法
CN106041358B (zh) 一种原位合成wc及w6c型碳化物增强自保护堆焊药芯焊丝及其制备方法
CN108620763B (zh) 一种自保护明弧高硼堆焊药芯焊丝
CN102416531A (zh) 一种无渣堆焊焊条

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191101