CN112192090A

CN112192090A - 碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝及制备方法

Info

Publication number: CN112192090A
Application number: CN202011025468.8A
Authority: CN
Inventors: 金李梅; 王晓蓉; 卓晓; 王浩; 罗良良; 唐卫岗
Original assignee: HANGZHOU HUAGUANG ADVANCED WELDING MATERIALS CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU HUAGUANG ADVANCED WELDING MATERIALS CO Ltd
Priority date: 2020-09-25
Filing date: 2020-09-25
Publication date: 2021-01-08
Anticipated expiration: 2040-09-25
Also published as: CN112192090B

Abstract

本申请涉及一种碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝及制备方法，碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝包括药芯和焊皮，所述药芯包括金属芯和金属粉，药芯填充于焊皮中，所述金属芯为纯铝丝，其中金属粉按质量百分比由以下组分组成：含Mn80%的锰铁粉3.8‑5.2%，含钛70%的钛铁粉2.3‑3.3%，含硼20%的硼铁粉2.3‑3.5%，碳化铬粉50‑60%，其余为铁粉。所述焊皮为纯镍带。碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝的制备方法包括以下步骤：以纯镍带作为焊皮原料，以纯铝丝作为药芯金属芯，以锰铁粉、钛铁粉、硼铁粉、铁粉作为药芯金属粉组分，镍带与铝丝去油干燥、药芯金属粉混合配料并干燥，镍带轧制、铝丝金属芯和混合金属粉装入焊皮中，拉拔减径成药芯焊丝。本申请成本低、耐磨性好、适用面广。

Description

碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝及制备方法

技术领域

本申请涉及一种碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝及制备方法，主要适用于金属材料的耐磨堆焊。

背景技术

药芯焊丝是最常用的焊接材料之一，根据内层填料中有无造渣剂可分为“药粉型”和“金属粉型”。其广泛应用于机械制造、能源化工、船舶制造和海洋结构、建筑和桥、输油及输气管线建设等行业。

耐磨堆焊技术是最普遍的表面改性及修复方法。与电镀铬、热喷涂、激光熔敷等技术相比，堆焊操作方便，对设备的要求低。常见的堆焊材料种类铁基、钴基、镍基等。其中，铁基堆焊材料价格低廉，室温下其硬度为30~60HRC（约300-690HV），但随着温度升高，铁基堆焊材料性能急剧下降，无法满足日益严峻工况的使用要求。以司太立合金（Stellite）为代表钴基合金，以钴作为主要成分，含有相当数量的镍、铬、钨和少量的钼、铌、钽、钛、镧等合金元素。该类合金兼具耐磨损耐高温和耐腐蚀性能，但是其添加的贵重金属钴比例高，导致其经济性差。钴基合金，在500-700℃时能够保持350-500HV硬度，进一步升高温度，其耐磨性能下降。常见的堆焊用镍基合金有Ni-Cr-B-Si系和Ni-Cr-Mo-W系等，硬度约50-60HRC（约510-700HV）。但众所周知，镍基合金堆焊的最大问题来自于堆焊时容易产生气孔、裂纹等缺陷，其应用大幅受限。总而言之，现有技术难以同时兼具成本低、耐磨性好、适用面广的要求。

发明内容

本申请解决的技术问题是克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种兼具成本低、耐磨性好、适用面广的碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝及制备方法。

本申请解决上述技术问题所采用的技术方案包括：一种碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝，包括药芯和焊皮，所述药芯包括金属芯和金属粉，药芯填充于焊皮中（例如金属芯位于焊皮中间，金属粉填充在焊皮和金属芯之间），所述金属芯为纯铝丝，其中金属粉按质量百分比由以下组分组成：含Mn80%的锰铁粉3.8-5.2%，含钛70%的钛铁粉2.3-3.3%，含硼20%的硼铁粉2.3-3.5%，碳化铬粉50-60%，其余为铁粉，以上组分质量百分比之和为100%。

所述技术方案通过金属粉末联合脱氧并与纯铝丝协调，制备出焊接性能优良镍三铝焊丝，并显著改善镍三铝基焊丝的工艺性，同时使焊后硬脆的镍铝金属间化合物基体的韧性得到改善，从而获得耐磨性能优良的镍铝基堆焊层。解决了镍铝金属间化合物基材料制备工艺性差、焊接性差、焊后容易开裂的问题。

所述焊皮（即药芯焊丝外层，也称外皮）为纯镍带。

优选的，上述金属粉由下述质量百分比的组分组成：含Mn80%的锰铁粉3.9-4.3%，含钛70%的钛铁粉2.5-2.9%，含硼20%的硼铁粉2.7-3.1%，碳化铬粉55-60%，其余为铁粉。

其中，所述碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝的填充率（指药芯与整个碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝的质量百分比）为30-40%，金属芯与金属粉的质量比为1：(2.8-3.5)。

进一步地，上述焊皮采用工业用的纯金属镍带，药芯中金属芯为工业用的纯金属铝丝，药芯中金属粉为工业用锰铁粉、钛铁粉、硼铁粉、铁粉、碳化铬粉。因此，成分中存在不可避免的杂质元素，如S、P、Si等。

其中，药芯中的纯铝丝直径为0.8-1.6mm。

本申请解决上述技术问题所采用的技术方案还包括：上述碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝的制备方法，具体由以下步骤制得：以纯镍带作为焊皮原料，以纯铝丝作为药芯金属芯，以锰铁粉、钛铁粉、硼铁粉、铁粉作为药芯金属粉组分，镍带与铝丝去油干燥、药芯金属粉混合配料并干燥，镍带轧制，与镍带等长的铝丝金属芯和混合后的金属粉装入焊皮中，拉拔减径成药芯焊丝。

其中，所述镍带的厚度为0.2~0.4mm、宽度为6~12mm。

其中，上述碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝直径为2.0~4.0mm，如2.0、2.4、3.0、4.0等。

采用上述技术方案，本申请技术方案的有益效果是：

本申请可以用于堆焊制造耐磨涂层或用于修复高温耐磨工件，堆焊后能够加工，具有极高的力学性能和加工性，尤其具有极高的高温耐磨性能和强度，成本低，耐磨性高，适用面广。

附图说明

图1是本申请实施例相关技术指标示意图，图中方框点代表实例1，圆框点代表实例2，三角形点代表实例3。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例对本发明所述的药芯焊丝进行解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。

按照表1的成分制备不同直径的碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝（简称药芯焊丝），然后用常规堆焊方法堆焊在合金板表面形成堆焊层。用常规堆焊方法堆焊在304不锈钢板表面形成堆焊层。依据国标GB/T 4340.1-2009《金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法》进行硬度测试，得到堆焊层的硬度值。

表1 本申请实施例主要参数、金属粉质量百分配比及对应技术指标

由图1和表1可知，例1-3堆焊层硬度总高于基体母材，其中实施例2的堆焊层平均硬度值最高。本申请方法得到的堆焊层硬度高，且具有良好可加工性，能够有效降低由应力引起的开裂问题。

需要注意的是，以上列举的仅为本申请的具体实施例，显然本申请不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本申请公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本申请的保护范围。

Claims

1.一种碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝，包括药芯和焊皮，所述药芯包括金属芯和金属粉，药芯填充于焊皮中，所述金属芯为纯铝丝，其中金属粉按质量百分比由以下组分组成：含Mn80%的锰铁粉3.8-5.2%，含钛70%的钛铁粉2.3-3.3%，含硼20%的硼铁粉2.3-3.5%，碳化铬粉50-60%，其余为铁粉。

2.根据权利要求1所述碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝，其特征是：所述焊皮为纯镍带。

3.根据权利要求1所述碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝，其特征是：所述金属粉的质量百分比组分为：含Mn80%的锰铁粉3.9-4.3%，含钛70%的钛铁粉2.5-2.9%，含硼20%的硼铁粉2.7-3.1%，碳化铬粉55-60%，其余为铁粉。

4.根据权利要求1所述碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝，其特征是：所述纯铝丝直径为0.8-1.6mm。

5.根据权利要求1所述碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝，其特征是：碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝的填充率为30-40%，金属芯与金属粉的质量比为1：2.8～1：3.5。

6.一种碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝的制备方法，其特征是包括以下步骤：以纯镍带作为焊皮原料，以纯铝丝作为药芯金属芯，以锰铁粉、钛铁粉、硼铁粉、铁粉作为药芯金属粉组分，镍带与铝丝去油干燥、药芯金属粉混合配料并干燥，镍带轧制、铝丝金属芯和混合金属粉装入焊皮中，拉拔减径成碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝。

7.根据权利要求6所述碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝的制备方法，其特征是：镍带的厚度为0.2~0.4mm、宽度为6~12mm。

8.根据权利要求1所述碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝的制备方法，其特征是：碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝直径为2.0~4.0mm。