CN112222670B - 一种高耐磨药芯电焊条及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高耐磨药芯电焊条及其制备方法，所述电焊条包括管体、填充于所述管体内的药芯、以及包裹所述管体的药皮；所述药芯包括如下组分：碳化钨和碳化硼，所述药芯中，碳化钨与碳化硼的重量比为1:1；所述药皮包括如下重量百分含量的组分：碳化钨40.0％～45.0％、石墨粉3.0％～7.0％、铬当量21.0％～26.0％、高钾长石粉13.0％～21.0％和名义铁粉1.0％～23.0％。本发明的焊条不会发生焊接电弧端部漏粉、管皮与药皮发红、以及药芯易氧化或烧结严重等问题，同时还具有较好的抗剥离性、焊接工艺及经济性，药皮及管芯耐发红，抗气孔性、抗剥离性和性价比等均优于现有的同类电焊条或气焊管状碳化钨棒，而且焊缝金属硬度高，耐磨性优异。

Description

一种高耐磨药芯电焊条及其制备方法

技术领域

本发明属于焊材技术领域，具体涉及一种高耐磨药芯电焊条及其制备方法。

背景技术

在垃圾回收再生料、麦秆或稻草的再生料、竹木炭、橡塑(尼龙)颗粒等产品的生产中均广泛采用挤压和剪切用零配件，如螺旋推进器、剪切刀等。在工作过程中，这类坚韧且带有粗硬纤维的物料会对所作用的零配件造成严重的磨损、割伤而导致报废。为延长这些零配件的使用寿命，需对其工作面(即与粗纤维等接触的面)进行硬面处理，而堆焊碳化钨层是一个简易可行的方法，并已被广泛采用。

在耐磨堆焊材料领域，碳化钨是一种耐磨性能优异的堆焊材料，为充分发挥其耐磨性，应尽量在焊接过程中使碳化钨颗粒避免发生熔化或其性状不发生大的改变，这就要求需对所使用的焊接方法、工艺、以及堆焊材料本身的结构和配比等进行优化和调整。例如，气焊碳化钨棒在采用氧乙炔焊的火焰——中性焰时，若将施焊温度控制在1700℃就能很好地在焊接熔池中保留大部分的碳化钨颗粒及其性状，使其不致被熔化。因碳化钨自身的熔点约为2730℃，而分解温度为2525℃，都远高于上述施焊温度；此外，由于焊接温度低，施焊母材焊接熔深很小，使得碳化钨在熔池阶段不致被母材稀释而浓度降低，使堆焊金属的硬度和耐磨性均基本保持在碳化钨原有的性状和颗粒度时的水平，从而达到最佳效果。但是，因焊接温度过低，也会导致堆焊层与母材的熔合度差，加上存在焊缝裂纹、气孔等因素，往往容易引起堆焊层剥离的现象；而且，一旦施焊温度控制不好，过高的温度会使碳化钨颗粒熔化、烧损或分解，破坏其原有性状，从而使堆焊层变得不耐磨。另外，因人工进行气焊作业的生产效率极低，而且所堆焊的焊层脆性大，不可多层施焊，严重影响了这种工艺及材料的广泛使用。因此，如非特殊场合，一般都会避免使用这种材料及工艺。目前，在堆焊电弧焊等各种焊接工艺方法所用的堆焊材料中，药皮电焊条和药芯焊丝被广泛采用。由于这些工艺方法的电弧熔滴温度远高于碳化钨的熔化温度，导致这些碳化钨的颗粒、性状在高温下已被改变，无法保持原有的高耐磨效果，因而需要寻求一种能尽量减少碳化钨熔化、又能提高焊层与母材的结合强度的焊材或工艺，以充分发挥碳化钨原有的品质特点，满足客户需求。

目前，有关碳化钨高耐磨焊材的研究已有较多报道，这些现有技术一般为涉及碳化钨一种材料的实芯焊条或气焊碳化钨焊棒，还有一些是涉及药芯结构的碳化钨焊条，如：CN101116932A公开的“一种碳化钨耐磨药芯堆焊焊条”，其焊芯为碳钢空心管内包裹96％～98％的碳化钨粉和2％～4％的镍，其药皮组成物为一般碱性材料(大理石粉与萤石粉总量已占68％～73％)、及少量碳化钨(10％～14％)，其主要是解决焊缝裂纹、改善渣系性能与焊缝成形、有利于全位置焊接的焊接工艺性，而向堆焊层过渡的碳化钨等合金物质主要还是通过药芯来实现，要想进一步提高堆焊层的耐磨性仍效果有限。而且，手工电弧焊时，由于药芯焊条的管皮很薄，端部面积小，而通过的电流密度又相当大，导致升温速率很快，极易造成管皮熔化、发红及管内填充物的氧化、烧结或焙烧等问题，还会引发焊芯电弧熔滴(电弧端部)发生穿孔漏粉，而上述技术缺陷直接关乎堆焊层的质量好坏，还会导致无法继续施焊，以及后续的堆焊层金属成分与前期的相差很大，不能达到设计要求。对于气焊碳化钨焊材，因其与电弧焊焊材在熔化性质、过渡合金的方式、熔池中金属间相互发生的冶金化学反应机理等方面均存在实质性区别，因此，该两种焊材之间不具备可比性。

此外，为降低焊材成本，有必要寻求与碳化钨性能相类似的其它耐磨且低成本的物质，从而可部分取代碳化钨，使焊条的制作与使用性价比更好、焊层耐磨性相当却又不影响焊条焊接工艺性。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种高耐磨药芯电焊条及其制备方法。

为达到其目的，本发明所采用的技术方案为：

一种高耐磨药芯电焊条，其包括管体、填充于所述管体内的药芯、以及包裹所述管体的药皮；所述药芯包括如下组分：碳化钨和碳化硼，所述药芯中，碳化钨与碳化硼的重量比为1:1；所述药皮包括如下重量百分含量的组分：碳化钨40.0％～45.0％、石墨粉3.0％～7.0％、铬当量21.0％～26.0％、高钾长石粉13.0％～21.0％和名义铁粉1.0％～23.0％；所述名义铁粉、铬当量分别为包括雾化铁粉和铬系合金中的总铁含量、总铬含量；按重量百分含量计，所述铬系合金的碳含量小于0.1％。

优选地，所述铬系合金以碳含量小于0.1％的微碳铬铁和金属铬加入，微碳铬铁中铬含量按65％计、铁含量按35％计。

优选地，本发明中采用的所述碳化钨为再生碳化钨。该再生碳化钨可通过市售购买获得，也可通过现有方法制备获得，如：将回收的高含量碳化钨硬质合金等经破碎、加工等工序处理而成。

优选地，所述管体为碳钢空心管。

手工电弧焊时，电弧对含药皮的药芯焊条(即管芯药皮焊条)的加热作用原理与对实芯焊条和无药皮的药芯焊丝的加热作用原理不同。电弧对管芯药皮焊条的管壁和药皮的加热作用类似于微型冶炼高炉，电弧加热管体相当于发热体，药芯相当于炉内炉料，而药皮相当于炉内衬。因此，可仿照高炉熔炼原理来探索管芯药皮焊条在电弧作用下的熔化机理，具体为：焊条引弧后，近电弧端的铁管皮受电弧热等热源的强烈作用而熔化形成高温液态熔融体，类似高炉冶炼中的熔剂，从而对药芯及药皮形成热辐射及熔化效应，发生一系列物理和冶金化学反应，并且，在电弧吹力、电磁力等作用下，这些液相瞬间被喷向母材表面形成熔池。随着焊接的不断进行，这些熔滴相互聚合、增多，从而形成小流体并流向熔池中；有些难熔物质即使还未熔化也会被带入熔池中，使已凝固的焊层中出现极少量的未熔的高耐磨、高硬度颗粒，就类似氧乙炔气焊碳化钨棒烧焊的情况，对焊层的耐磨性起着非常重要的作用。与电弧端部距离不同的粉料，其受热情况不同，一旦停止烧焊，即在电弧端部出现烧结、焙烧等现象，当熔点低或有特殊的物质时有可能导致穿孔而漏粉。

此外，管芯药皮焊条的电弧熔化原理与实芯焊条的电弧熔化原理不同。实芯焊条的电弧端部熔化速度慢；而对于管芯药皮焊条，由于导电的焊钳所夹位置离电弧引弧端有一段距离，药芯及药皮均尚未熔化或熔化滞后，导致套筒现象的发生；如果药芯和药皮的熔点低，当这些物质的受热温度高于其熔点时，将引起熔化，故能与管体同步熔化，套筒现象就可能减少或消失，而形成短路过渡，比如药芯采用大量的低熔点铁粉、药皮中含有大量的大理石粉、萤石粉等，就基本很少出现套筒现象，一般为短路过渡；反之，药芯或药皮的熔点高于其受热温度时，这些物质仅发生焙烧、烧结现象，发生氧化还原反应很少，并使管内因颗粒烧结降低了透气能力，就会导致熔滴阶段发生颗粒爆炸而使飞溅增大，电弧不稳；同时，所烧结的物质还会使套筒加大，形成深套筒，而电弧热效率又不断提高，形成渣壁过渡甚至喷射过渡，使药皮内壁熔化加快，最终导致套筒更深。比如，药芯采用碳化硼、碳化钨等时，就会出现：一方面套筒长、有利于渣壁或喷射过渡，从而实现细颗粒过渡，对成形、原有成分结构、焊层组织晶粒度与抗脆性均有一定的改善作用；另一方面，当药皮厚度增加或含量增大时，套筒增大，就会因套筒长而电弧不稳及出现掉药皮现象，并导致药皮中物质因没有充分熔化及冶金化学反应而使焊层金属成分不均匀，焊层性能不稳定。这也是粗直径焊条的焊层耐磨性不一定好的原因之一，故药皮套筒或厚度及含量均有个限度。

在焊接电弧作用下，薄管壁易在起弧端产生明显阴极斑点，而电流密度很高，管皮(即管体)的截面积远小于实芯焊丝，导致管皮的发热效率很高。因此，如若药芯全部为铁粉，因铁粉的低熔点及分布密度低，就会导致发热更严重而引起烧结、熔化等。而如若药芯全部为高熔点的碳化钨，由于碳化钨的电阻率远高于铁的电阻率，从而导致发热更加严重，导致管皮发红，甚至熔断管皮；此时，如果药芯中含有一半的碳化硼，因碳化硼的导电率会随温度升高而升高，在电弧热作用下能加速药芯的熔化，从而可减缓药芯全部为碳化钨时所存在的不利影响。综上可知，一旦药芯与管皮的熔点相差较大，就极易导致管皮的熔化速度远快于药芯和药皮的熔化速度，从而造成管皮发红、熔断现象；但当药芯中含有碳化硼时，因这种物质在高温时的导电和导热性会增强，因此可以减缓上述不利影响。当药芯与管皮的熔点相差不大时，比如药芯为铁粉时，在熔化管皮的同时也使铁粉受热逐步熔化、氧化或流向电弧端部而部分烧结或烧穿熔滴，导致引起电弧氧化气氛大，烧损药皮的合金物质或与之起氧化反应，使焊层质量受到影响，并使焊层成分不均匀，还会导致每支焊条后续焊接时因空管而熔断，还可能引起漏粉现象，但如果药皮中有较多改善熔化的物质，比如长石粉，也可减缓上述这些问题的发生。总之，药芯不宜使用铁粉这一类易熔易氧化的物质，比如钛铁、锰铁等。至于大理石粉、萤石粉等比重轻的粉状矿物质，由于管皮的管径细小，导致其填入占比大，对过渡合金元素不利；而且，因管体内受热温度一旦较低就不能在管内很好地熔化这些物质，导致焊层夹渣现象严重，焊层成形也变差。故不宜将这类粉状矿物质作为药芯组分。

本发明人经研究发现，在电弧加热作用下，管体内不同位置的药芯组分会呈现不同的颜色现象。比如，碳化钨药芯的颜色会从管皮中尾部的蓝色转变为电弧端部的红色，说明虽然这些高熔点物质没有氧化或烧结，不至于使其熔化或分解，但也会因受高温而引起焊条后续部分粉料的提前预热，如此，一方面将有利于自身焊接后续阶段的熔化过渡，而另一方面会使焊接后续阶段管皮发热、发红。通过试验发现，从药皮与管皮相接触的界面也同样能判断熔化与发热的深浅程度，具体为：如果药芯为铁粉等低熔点物质，其管皮表面会因受热而部分熔化、烧结，从而与药皮组成物有牢固的粘合现象，难以敲除；如果药芯为碳化钨等高熔点物质，这种粘合就很松散，能轻易的敲除药皮，且敲除后的管皮表面很干净。碳化硼是一种熔点高(但要低于碳化钨的熔点)而又极耐磨、脆性极大的物质。实践表明，药芯中同时含两种以上的高熔点物质时，其熔点及含量应较为接近，由此在减轻药皮和管皮的发红上的效果才能显现。因此，药芯中，碳化钨与碳化硼需以特定的比例混合，否则效果不佳；当碳化硼的加入量低于碳化钨时，因药芯的熔点还是太高，还是容易会出现发红问题；当碳化硼的加入量过大时，则会导致熔池的流动性差、焊缝成形不好、以及焊层脆性也很大；而唯有两者以同等比例加入，药芯才能达到最佳效果。

即使在含大量高熔点物质的药芯中加入少量的更低熔点的物质如铁粉，都会导致管皮发红；而且，并非所有的高熔点物质都对减轻管皮发红有效，比如锆英石粉，如果将其填充入管，虽然其在管芯中不易烧结成团或氧化，但会在电弧热作用下在管内发生向电弧端部流动或坠落并引发熔滴穿孔而出现漏粉现象，而漏出的粉首先是锆英石粉。因此，对于本发明所列药皮组成物而言，即使加入少量(比如5％)的锆英石也会出现漏粉现象，故不宜填充入管。另外，采用其它物质如金红石、钛铁矿、纯钨粉、雾化硅铁等作为填充物，效果都不甚理想，容易引起漏粉、焊层夹渣、脱渣难、成形差或焊层抗气孔性及耐磨性下降等诸多问题。

本发明中，要防止管皮和药皮的发热，除了以上措施外，与药皮的组成物及结构(即药皮壁厚及焊条长度等)等也有很大关系。对于药皮组成物而言，其受热与熔化的机理与药芯正好相反。改变药皮的组成和结构，加入能快速提高药皮熔化速度、使药芯受热大大加强而形成熔滴渣壁及喷射过渡的物质，如高钾长石粉和铁粉，可以大大提高管芯中高熔点物质如碳化钨、碳化硼的熔化及过渡效果，从而降低管皮发红等现象，并提高熔池金属的流动性而改善焊层成形。但这些作用对于单单将碳化钨作为全部填充物而言并不显效，因其熔点实在太高，在电弧热下与管皮熔化速度仍然严重滞后，还是极易导致管皮发红、熔断现象。唯有将碳化钨含量适当减低，加入熔点稍低的、有近似耐磨特性的碳化硼物质，并配合合适的药皮组成物，才可有效减轻药皮、管皮的发红和熔化现象。药皮的熔化不同于管皮，药皮熔化速度适当快时，能形成合适的套筒，使熔滴以渣壁或喷射过渡到熔池中，从而有利于减轻难熔的药芯引起的熔化滞后问题。研究发现，在药皮中添加适量的铁粉和高钾长石可达到上述效果，因高钾长石含有提高电弧电压的SiO₂及稳弧物质K₂O，能有效地细化熔滴，改善其过渡形式，提高药皮的熔化速度；随着高钾长石含量的增加，熔化速度加快，焊条药皮温升下降，就可以减轻发红倾向；铁粉使熔滴温度升高，加速熔化药芯，熔滴颗粒度变细，有利于形成喷射过渡。但如果这两种物质的加入比例不合适，会使管皮、药皮发红或焊条电弧熔滴漏粉，并导致焊接工艺性变差，渣多，清渣繁琐，易夹渣及出现气孔；对焊层成分而言，高钾长石过多，还会引起焊层增硅；铁粉过多，会稀释电弧熔滴、熔池中碳化钨和碳化硼的浓度；这两种情况都将导致焊层的耐磨性严重下降。经过大量试验研究，本发明中药皮组成物中，高钾长石和铁粉的加入量应分别为：13.0％～21.0％、1.0％～23.0％。

综上可知，在设计药皮时，必须考虑所设计的配方及药皮组成物对药芯的助熔作用，以形成合适的套筒，便于熔滴渣壁或喷射过渡，这是保证焊条具有良好的焊接工艺性的关键所在。同时，还必须协调好焊层的高耐磨性与适中的抗剥离性、及焊条经济性的平衡等等因素。在基本不影响上述焊接工艺性的前提下，为使焊层有较高的耐磨性、适当的抗剥离性以及合适的性价比，药皮组成物中必须考虑选用一定量的碳化钨、石墨粉及铬系合金物质。前述已知，药芯中含一定量的高耐磨的碳化钨和碳化硼时，在本发明所述焊条的特殊结构下，药芯和药皮这两种物质过渡到熔池都是以渣壁、喷射过渡形式集中过渡，过渡系数高，并在已过渡在熔池中仍有未能全部熔化的少量物质呈颗粒状析出，就类似氧乙炔气焊碳化钨棒那样，使得焊层有极高的耐磨性；而那些已过渡并已熔化的物质，又对基体的强硬化作用具有明显效果，就类似实芯焊条那样，从而使这种管芯药皮焊条内在构造所产生的耐磨、熔合效应，具有如实芯焊条的焊层与母材的大熔合比，使焊层与母材深度熔合，减少焊层剥离现象，并强硬化基体组织；又有氧乙炔气焊碳化钨棒过渡未熔化的少量碳化钨、碳化硼等颗粒在焊层中，起着极强的耐磨作用；还有别于现有其它药芯焊丝的因没有药皮包裹而必须要气体保护等措施。同时，也预示着只要在药皮中加入比实芯焊条更少的碳化钨，就能实现在同等焊接条件下，具有与同类实芯焊条或药芯焊丝相近甚至超越的焊层耐磨效果。这样的效果从性价比和经济性角度来看，焊接成本也会大大下降。试验发现，即使药芯过渡到焊层的碳化钨、碳化硼较多，药皮中石墨粉对焊层的耐磨性和焊条药皮的耐发红性也有一定的促进作用。而石墨粉含量太少或太多时，如果药皮中长石粉的含量不足，就容易导致药皮发红，在碳化钨含量又较高时，发红更加严重。而此时如果为了控制发红而加入较多的长石粉，焊层耐磨性就会明显下降。实践得出，只有药皮组成物中再生碳化钨、石墨粉的含量分别在40.0％～45.0％、3.0％～7.0％范围，从焊接工艺、焊层耐磨与抗剥离性及性价比等方面综合考察，效果才最为理想。

碳化钨供应有原生与再生两个类别，与原生的相比，再生碳化钨的价格大约可便宜20％～25％，而且采用这种碳化钨可使贵重资源得以充分再利用，并为社会生态环境保护开拓出一片新领域。研究显示，如果将再生碳化钨置换为原生碳化钨，除了焊层的耐磨性稍微增加外，对焊接工艺如耐发红等并无明显影响，但焊条的成本却大幅提高，性价比低。但因再生碳化钨的含量不稳定且含少量的其它物质如钴、碳化钛、镍等，这些物质的存在对焊层的耐磨性有一定的好处，但不稳定。因此，若药皮配方与药芯中已有足够量的碳化钨、碳化硼，以及铬系合金物质，并适当控制焊层含碳量，比如在整个焊条中控制碳、硼、铬过渡到焊缝中的含量分别在2.0％、5.0％、7.0％～9.0％的范围，则可获得具有较好耐磨性且稳定的堆焊层。采取以上措施，就能确保既降低了焊条的制作成本，又获得了焊层质量稳定、焊条制作工艺重复性好的效果。

实验结果表明，在药皮组成物中加入能够使一层焊层成分中含7.0％～9.0％的铬系合金，如金属铬或微碳铬铁，将有助于焊缝成形(熔池阶段的流动性)、焊接工艺性得到改善；而且，在本发明所述药皮组成物的碳化钨、石墨粉的含量范围时，加入铬系合金太低或过高，将会导致耐磨性降低或引起药皮发红现象。实践证明，药皮组成物中加入铬当量为21.0％～26.0％的铬系合金效果最佳。而且，铬系合金的加入形式需限以含碳＜0.1％的铬系合金为佳，如以微碳铬铁的形式加入，因其含铬、铁，使焊条与焊层的性能基本与以金属铬和雾化铁粉共同加入的情形相类似，故引入铬当量与名义铁粉的概念进行换算及采用。

研究发现，在本发明所述药芯不变的条件下，焊层的耐磨性主要取决于药皮中碳化钨与石墨粉的含量；而药皮的耐发红性与其中所加的碳化钨、石墨粉、高钾长石和铁粉的含量都有关。比如，本发明配方的药皮中，当碳化钨的含量在下限值时，若石墨粉的含量在上限值，则焊层的耐磨性有稍许提高，此时适量调整高钾长石粉的含量，则药皮的耐发红性较好，即使铁粉的含量在上限值，也不会导致药皮发红。相反，若碳化钨和石墨粉的含量均在上限值，即使焊层的耐磨性有稍许提高，但耐发红性会稍差，此时，需添加上限值含量的高钾长石粉和下限值含量的铁粉，药皮的耐发红性才能得到保证。如果碳化钨和石墨粉的含量超出了本发明的范围，即使再增加高钾长石的含量，药皮仍然容易发红，焊层的耐磨性也并不理想。至于铬系合金的含量，只要将其控制在本发明的范围内，对耐发红性及耐磨性的影响不大，但若其超出本发明的范围，也会导致焊条发红现象。

另外，本发明中，对药芯及药皮中高熔点物质的颗粒度也有一定要求。若这些物质的颗粒过大，会减少它们之间的接触面积而使受热不均匀，还会使管内及套筒内的颗粒混合松散，使熔滴端部容易因受热严重而烧穿致漏粉；而若这些物质的颗粒过小，将增加管内及套筒内的气流压力，从而影响透气性，导致散热慢，使管皮和药皮发红。为此，优选地，所述碳化钨的粒度为60～150目，所述雾化铁粉的粒度为100～120目，所述碳化硼和所述铬系合金(如：微碳铬铁和金属铬)的粒度分别为60～100目，所述石墨粉的粒度为80～100目，所述高钾长石粉的粒度为40～200目。

经过大量试验研究得出，本发明中效果较好的药皮配方如下：

优选地，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：再生碳化钨40.0％～45.0％、石墨粉3.0％～7.0％、铬当量21.0％～26.0％、高钾长石粉13.0％～21.0％和名义铁粉1.0％～23.0％。

优选地，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：再生碳化钨40.0％～42.0％、石墨粉3.0％～4.0％、铬当量21.0％～26.0％、高钾长石粉13.0％～15.0％和名义铁粉13.0％～23.0％。

优选地，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：再生碳化钨40.0％～42.0％、石墨粉5.0％～6.0％、铬当量21.0％～26.0％、高钾长石粉16.0％～18.0％和名义铁粉8.0％～18.0％。

优选地，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：再生碳化钨40.0％～42.0％、石墨粉7.0％、铬当量21.0％～26.0％、高钾长石粉19.0％～21.0％和名义铁粉4.0％～13.0％。

优选地，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：再生碳化钨43.0％～45.0％、石墨粉3.0％～4.0％、铬当量21.0％～26.0％、高钾长石粉13.0％～15.0％和名义铁粉10.0％～20.0％。

优选地，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：再生碳化钨43.0％～45.0％、石墨粉5.0％～6.0％、铬当量21.0％～26.0％、高钾长石粉16.0％～18.0％和名义铁粉5.0％～15.0％。

优选地，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：再生碳化钨43.0％～45.0％、石墨粉7.0％、铬当量21.0％～26.0％、高钾长石粉19.0％～21.0％和名义铁粉1.0％～10.0％。

优选地，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：碳化钨40.0％、石墨粉3.0％、铬当量21.0％、高钾长石粉13.0％和名义铁粉23.0％。

优选地，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：碳化钨41.0％、石墨粉5.0％、铬当量23.0％、高钾长石粉18.0％和名义铁粉13.0％。

优选地，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：碳化钨42.0％、石墨粉7.0％、铬当量26.0％、高钾长石粉21.0％和名义铁粉4.0％。

优选地，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：碳化钨43.0％、石墨粉3.0％、铬当量21.0％、高钾长石粉13.0％和名义铁粉20.0％。

优选地，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：碳化钨44.0％、石墨粉5.0％、铬当量23.0％、高钾长石粉18.0％和名义铁粉10.0％。

优选地，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：碳化钨45.0％、石墨粉7.0％、铬当量26.0％、高钾长石粉21.0％和名义铁粉1.0％。

优选地，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：碳化钨40.0％、石墨粉7.0％、铬当量21.0％、高钾长石粉20.0％和名义铁粉12.0％。

优选地，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：碳化钨42.0％、石墨粉3.0％、铬当量26.0％、高钾长石粉15.0％和名义铁粉14.0％。

优选地，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：碳化钨43.0％、石墨粉7.0％、铬当量26.0％、高钾长石粉20.0％和名义铁粉4.0％。

优选地，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：碳化钨45.0％、石墨粉3.0％、铬当量21.0％、高钾长石粉15.0％和名义铁粉16.0％。

上述配方下，焊层的耐磨性和焊条的工艺性均得到满足。

优选地，所述高耐磨药芯电焊条中，药芯的质量为焊条总质量的11.0％～12.0％，管体的质量为焊条总质量的26.5％～29.5％，药皮的质量为焊条总质量的58.5％～62.5％。该参数限定下，药皮和药芯耐发红，避免了电弧端部漏粉，焊条的抗气孔性、抗剥离性和性价比较优。

优选地，所述管体的壁厚为0.3～0.5mm，所述药芯的直径为Φ4.0mm，所述药皮的外径为Φ7.1～7.3mm。该规格控制下，能使焊缝表面的耐磨性和硬度都达到较佳水平。

优选地，所述高耐磨电焊条的长度为300mm。该规格控制下，可避免在烧焊过程中引起焊条发红现象。

本发明还提供一种高耐磨药芯电焊条的制备方法，其包括如下步骤：

(4)采用碳钢钢带制备所需规格的管体；

(5)按配方称取所述药芯的组分，并将组分搅拌均匀，然后填充于管体中，形成药芯；

(3)按配方称取所述药皮的组分，并将组分搅拌均匀，用粘结剂将药皮粘结，然后包裹在管体的外表面上、并将管体的两端口密封，烘干，即得所述高耐磨药芯电焊条。

优选地，所述步骤(3)的烘干温度为300～350℃。

优选地，所述粘结剂为钾钠水玻璃，其模数为2.9～3.1，浓度为38～42°Bé(波美度)。优选地，所述钾钠水玻璃中，钠原子与钾原子的摩尔比为1:3。本发明中，粘结剂不宜过浓，否则容易引起药皮发泡和膨胀，影响焊条质量。而本发明提供的粘结剂的使用效果较好，不会对焊条造成不利影响。

优选地，所述步骤(3)在包裹药皮时可在现有生产焊条专用的油压涂粉机上实施，将药皮压涂在管体的外表面上；涂压时注意送丝轮间隙要适当加大，以防压扁管体。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过在焊条的管体中填充等量高熔点的碳化钨和碳化硼作为药芯，并在药皮中加入适量有助于药皮熔化形成渣壁或喷射过渡及辅助提高焊层耐磨性的物质，由此有效避免了焊接电弧端部漏粉、管皮与药皮发红、药芯易氧化或烧结严重等问题的发生，还同时兼顾了焊条的抗剥离性、焊接工艺(比如脱渣、抗气孔、流动性与成形等)及经济性等因素，最终实现了比较理想的效果：焊接工艺性好(操作简单、成形美观、飞溅少、熔化快、少渣且易去除)，药皮及管芯耐发红，抗气孔性、抗剥离性和性价比等均优于现有的同类电焊条或气焊管状碳化钨棒，而且焊缝金属硬度高，耐磨性优异。本发明焊条尤其适用于需高耐磨的机械零配件及黑色金属的表面手弧焊堆焊。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中使用的原料均可通过商业途径获得，比如，再生碳化钨购自四川自贡优翔硬面材料公司，型号为YZ-B，粒度为60～150目；碳化硼购自江苏海门金易焊材公司，型号为B77C20，粒度为60～100目。实施例中，雾化铁粉的粒度为100～120目，金属铬的粒度为60～100目，金属铬的碳含量小于0.1％，石墨粉的粒度为80～100目，高钾长石粉的粒度为40～200目。

实施例1

本实施例提供了一种高耐磨药芯电焊条，其包括管体、填充于管体内的药芯、以及包裹管体的药皮；其中，药芯的质量为焊条总质量的11.0％，管体的质量为焊条总质量的26.5％，药皮的质量为焊条总质量的62.5％。药芯由如下重量百分含量的组分组成：再生碳化钨50.0％和碳化硼50.0％。药皮由如下重量百分含量的组分组成：再生碳化钨40.0％、石墨粉3.0％、金属铬21.0％、高钾长石粉13.0％和雾化铁粉23.0％。

本实施例的电焊条中，管体的壁厚为0.4mm，内径为Φ4.0mm，药皮的外径为Φ7.2mm，焊条的长度为300mm。

本实施例的高耐磨药芯电焊条的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用碳钢钢带通过轧制、卷圆工序制备所需规格的管体；

(2)按配方称取所述药芯的组分，并将组分搅拌均匀，然后填充于管体中，形成药芯；

(3)按配方称取所述药皮的组分，并将组分搅拌均匀，将药皮与粘结剂混合均匀，然后通过油压涂粉机压涂在管体的外表面上、并将管体的两端口密封，在300～350℃下烘干，即得高耐磨药芯电焊条。粘结剂为钾钠水玻璃，其模数为2.9～3.1，浓度为38～42°Bé。

实施例2

本实施例提供了一种高耐磨药芯电焊条，其与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同。本实施例的药皮由如下重量百分含量的组分组成：再生碳化钨41.0％、石墨粉5.0％、金属铬23.0％、高钾长石粉18.0％和雾化铁粉13.0％。

试验一：

为探究药芯对焊条性能的影响，设置了如下对比组1～9：

对比组1：与实施例1的区别仅在于药芯的配方不同，对比组1的药芯为碳化钨。

对比组2：与实施例1的区别仅在于药芯的配方不同，对比组2的药芯为碳化硼。

对比组3：与实施例1的区别仅在于药芯的配方不同，对比组3的药芯由50.0％的碳化硼和50.0％的雾化铁粉组成。

对比组4：与实施例1的区别仅在于药芯的配方不同，对比组4的药芯由50.0％的碳化钨和50.0％的雾化铁粉组成。

对比组5：与实施例1的区别仅在于药芯的配方不同，对比组5的药芯由80％的碳化钨、10％的碳化硼、5％的锆英石粉和5％的雾化铁粉组成。

对比组6：与实施例1的区别仅在于药芯的配方不同，对比组6的药芯由80％的碳化钨和20％的锆英石粉组成。

对比组7：与实施例1的区别仅在于药芯的配方不同，对比组7的药芯为雾化铁粉。

对比组8：市售的D709实芯碳化钨(药皮中含80％碳化钨)电焊条(直径为Φ4.0mm、外径为Φ7.6mm)。

对比组9：市售的氧乙炔气焊管状碳化钨棒(管内填充物95％以上的碳化钨)(直径为Φ4.0mm)。

将上述实施例1～2及对比组1～9的焊条采用型号为ZX7-400电弧焊机进行交流施焊，电流为药芯或实芯直径为Φ4.0mm-185A；氧乙炔气焊参数：火焰成份—中性焰，工件局部预热800～900℃。试验结果见下表一。

焊层的耐磨性测试方法为：在Φ18碳钢螺丝顶部堆焊Φ18mm、厚6mm的焊缝，然后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30min，测量磨损量(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。

焊层的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一层焊缝，冷却后用2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，直至出现剥离或碎裂为止，记录敲击次数(比如“2层5次”表示堆焊第2层的第5次测试发生剥离或脆裂)，便能得知其抗脆性水平。

表一

*注：因所述对比组的焊条焊接工艺性不理想，故不再进行焊层的耐磨性或抗脆性试验。

从表一可知，本实施例1、2的焊条在焊接工艺、耐磨性和抗脆性等方面均较好。而采用对比组1～7的药芯则效果都不理想，会导致空管、烧结、漏粉、管皮和药皮发红、或焊层成形变差等问题；尤其，当药芯含有锆英石粉时更容易出现漏粉和分层现象。

表一的结果还表明：即使采用本发明的药皮，但药芯全部为铁粉时，会导致焊层的耐磨性下降80％以上；而药芯为碳化钨与铁粉各半时，也会导致焊层的耐磨性下降15％以上。相比于对比组8的D709实芯焊条，本实施例1、2的焊层耐磨性提升了40％以上，且抗脆性相差不大。相比于对比组9的气焊碳化钨棒，虽然本实施例1、2的焊层在耐磨性上稍差，但在综合性能和焊接生产效率方面则明显优于对比组9。由此说明，只有当本发明焊条的焊芯由50％的碳化钨和50％的碳化硼组成时，焊接效果最为理想。

试验二：

为探究焊条各项组合(药芯+药皮)对焊条的综合性能和经济性的影响，设置了如下对比组10～15：

对比组10：与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同，对比组10的药皮由90％的再生碳化钨、5％的石墨粉和5％的高钾长石粉组成。

对比组11：与实施例1的区别仅在于药芯和药皮的配方不同，对比组11的药芯为雾化铁粉，对比组11的药皮由80％的再生碳化钨、5％的石墨粉和15％的萤石粉组成。

对比组12：与实施例1的区别仅在于药芯和药皮的配方不同，对比组12的药芯由50％的再生碳化钨和50％的雾化铁粉组成；对比组12的药皮由80％的再生碳化钨、5％的石墨粉和15％的萤石粉组成。

对比组13：与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同，对比组13的药皮由80％的再生碳化钨、5％的石墨粉和15％的高钾长石粉组成。

对比组14：与实施例1的区别仅在于药芯和药皮的配方不同，对比组14的药芯为再生碳化钨；对比组14的药皮由12％的再生碳化钨、5％的石墨粉、10％的高钾长石粉、8％的钛铁、10％的雾化铁粉、35％的大理石粉和20％的萤石粉组成。

对比组15：按照CN101116932A的实施例1和实施例2制备焊条。

将上述实施例1～2、对比组8～9及对比组10～15的焊条采用前述方法进行施焊。试验结果见下表二。

焊条经济性的衡量方法：每支焊条的碳化钨总含量/抗磨时间(即每支焊条的药皮和药芯的碳化钨总含量÷其所能实现的焊缝金属的抗磨时间)之比值；再计算比较双方所得结果之比，如果比值大于1，就可确定相对比的两种中后一种的经济性好，比值越大，经济性越好。

表二

*注：因所述对比组的焊条焊接工艺性、耐磨性及成本等方面不理想，故不再进行焊条经济性评价。

表二中，对比组8的实芯焊条的经济性1.82÷本实施例1、2的经济性1.26，比值为1.44，说明实施例1、2的经济性是实芯焊条的1.44倍。

从表二可知，实施例1、2的各项指标均相对比较理想：其耐磨性为对比组15的一倍以上。从对比组10～14还可看出，无论是改变焊条的药芯组分种类或含量，还是改变药皮组分种类或含量，都会导致焊条的综合效果不理想。比如，在同样的药芯情况下，若增大药皮的碳化钨含量，虽然焊层的耐磨性能显著提高，但会导致焊接工艺变差，易掉药皮，成形一般；如果药芯100％为雾化铁粉或碳化钨，分别搭配药皮中较多的碳化钨或少量的碳化钨等，意义都不大。由此说明，本发明的焊条能满足需要更高耐磨性、更优综合性能及低成本的场合。

实施例3

本实施例提供了一种高耐磨药芯电焊条，其与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同。本实施例的药皮由如下重量百分含量的组分组成：再生碳化钨42.0％、石墨粉7.0％、金属铬26.0％、高钾长石粉21.0％和雾化铁粉4.0％。

实施例4

本实施例提供了一种高耐磨药芯电焊条，其与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同。本实施例的药皮由如下重量百分含量的组分组成：再生碳化钨43.0％、石墨粉3.0％、金属铬21.0％、高钾长石粉13.0％和雾化铁粉20.0％。

试验三：

为探究能加速药皮熔化、获得电弧熔滴呈渣壁或喷射过渡的物质比如雾化铁粉、高钾长石粉等，对药皮发红及电弧端部漏粉、焊层耐磨性等的影响，设置了如下对比组16～27：

对比组16：与实施例1的区别仅在于药芯和药皮的配方不同，对比组16的药芯为碳化钨，药皮组成(重量百分含量)为再生碳化钨40％、石墨粉5％、金属铬21％和高钾长石粉34％。

对比组17：与实施例1的区别仅在于药芯和药皮的配方不同，对比组17的药芯为碳化钨，药皮组成(重量百分含量)为再生碳化钨40％、石墨粉5％、金属铬21％和雾化铁粉34％。

对比组18：与实施例1的区别仅在于药芯和药皮的配方不同，对比组18的药芯为碳化硼，药皮组成(重量百分含量)为再生碳化钨40％、石墨粉5％、金属铬21％和高钾长石粉34％。

对比组19：与实施例1的区别仅在于药芯和药皮的配方不同，对比组19的药芯为碳化硼，药皮组成(重量百分含量)为再生碳化钨40％、石墨粉5％、金属铬21％和雾化铁粉34％。

对比组20：与实施例1的区别仅在于药芯和药皮的配方不同，对比组20的药芯组成(重量百分含量)为碳化硼50.0％和雾化铁粉50.0％，药皮组成(重量百分含量)为再生碳化钨40％、石墨粉5％、金属铬21％和高钾长石粉34％。

对比组21：与实施例1的区别仅在于药芯和药皮的配方不同，对比组21的药芯组成(重量百分含量)为碳化硼50.0％和雾化铁粉50.0％，药皮组成(重量百分含量)为再生碳化钨40％、石墨粉5％、金属铬21％和雾化铁粉34％。

对比组22：与实施例1的区别仅在于药芯和药皮的配方不同，对比组22的药芯组成(重量百分含量)为碳化钨50.0％和雾化铁粉50.0％，药皮组成(重量百分含量)为再生碳化钨40％、石墨粉5％、金属铬21％和高钾长石粉34％。

对比组23：与实施例1的区别仅在于药芯和药皮的配方不同，对比组23的药芯组成(重量百分含量)为碳化钨50.0％和雾化铁粉50.0％，药皮组成(重量百分含量)为再生碳化钨40％、石墨粉5％、金属铬21％和雾化铁粉34％。

对比组24：与实施例1的区别仅在于药芯和药皮的配方不同，对比组24的药芯为雾化铁粉，药皮组成(重量百分含量)为再生碳化钨40％、石墨粉5％、金属铬21％和高钾长石粉34％。

对比组25：与实施例1的区别仅在于药芯和药皮的配方不同，对比组25的药芯为雾化铁粉，药皮组成(重量百分含量)为再生碳化钨40％、石墨粉5％、金属铬21％和雾化铁粉34％。

对比组26：与实施例1的区别仅在于药芯和药皮的配方不同，对比组26的药芯组成(重量百分含量)为再生碳化钨50.0％和碳化硼50.0％，药皮组成(重量百分含量)为再生碳化钨40％、石墨粉5％、金属铬21％和高钾长石粉34％。

对比组27：与实施例1的区别仅在于药芯和药皮的配方不同，对比组27的药芯组成(重量百分含量)为再生碳化钨50.0％和碳化硼50.0％，药皮组成(重量百分含量)为再生碳化钨40％、石墨粉5％、金属铬21％和雾化铁粉34％。

将上述实施例3～4及对比组16～27的焊条采用前述方法进行施焊。表中磨损量测试参照前述方法，试验结果见下表三。

表三

从表三可知，高钾长石和雾化铁粉有助于提高药皮的熔化速度，如药皮组成物中大量地加入高钾长石而无铁粉，将减少因大量碳化钨或碳化硼等高熔点物而造成的套筒过长、过厚导致的诸多问题，但如果药芯中含有较多的碳化钨，则效果有限，还会有点药皮发红；而用高温下导电导热性会提高的碳化硼和铁粉取代碳化钨，则可有利于提高耐发红和防漏粉水平，但此时焊条的焊接工艺性(焊缝成形)及焊层耐磨性也会变差。特别地，药芯中铁粉过多时，基本上对所对比的组合都有或多或少的问题出现，比如，裂纹增多、成形更差等。另外，如果药皮组成物中过多地加入铁粉，药芯中的碳化钨含量多时容易造成药皮发红；而碳化硼含量高时，则药皮中铁粉的增多对焊接工艺的影响不大，但焊层的耐磨性却严重下降了。因此，不可在药皮中过度地增加高钾长石粉和铁粉的含量。

经过反复试验得出，本发明所提供的高钾长石粉和雾化铁粉的含量范围较佳。

实施例5

本实施例提供了一种高耐磨药芯电焊条，其与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同。本实施例的药皮由如下重量百分含量的组分组成：再生碳化钨40.0％、石墨粉7.0％、金属铬21.0％、高钾长石粉20.0％和雾化铁粉12.0％。

为了考察在不同的制作工艺、焊条管芯与实芯结构条件下，单位长度(设定为160mm)焊条中的总碳化钨含量过渡到焊层(一层)后所能达到的焊层实际含钨量之差异，因此进行了焊层主要化学成分钨元素的过渡效果试验。选用实芯焊条对比组28(选取焊条长度160mm)：D709实芯碳化钨焊条(药皮中含80％碳化钨，直径为Φ4.0mm、外径为Φ7.6mm)。

将上述实施例5及对比组28的焊条采用前述方法进行施焊一层。焊层化学成分检测按GB/T 984-2001进行，堆焊母材采用GB/T 700-2006规定的A级低碳钢，规格为100mm×50mm×16mm，试验结果见下表四。

表四

根据表四，计算A列得出比值为2.24，B列比值为2.09，前者高于后者7％左右。说明，实施例5的焊条中总碳化钨含量过渡到焊层的效果大于对比组28的实芯焊条的效果，说明采用本发明的焊条不仅可获得更耐磨的焊层，而且，从节约碳化钨量的角度来看，本发明的焊条比实芯焊条更有优势；这也是前面测试中本发明实施例焊条的焊层的耐磨性要优于实芯焊条的一个可能原因所在。一般地，焊层中含钨量的增多可形成更多的高硬度且耐磨的碳化钨颗粒，从而使焊层的整体耐磨水平提高。

实施例6

本实施例提供了一种高耐磨药芯电焊条，其与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同。本实施例的药皮由如下重量百分含量的组分组成：再生碳化钨45.0％、石墨粉7.0％、金属铬26.0％、高钾长石粉21.0％和雾化铁粉1.0％。

将本实施例的焊条用于堆焊橡塑机械中机筒套头部位，堆焊层厚度为3～5mm，焊前工件预热至150～200℃，交流施焊，电流185A。

结果表明：焊接时，焊条药皮的熔化较快，熔深较大，与母材的熔合较好，焊渣少，焊缝宽而平整，成形好，无明显气孔，不发生剥离现象。实践表明，该机筒套头用于尼龙棒料挤压作业效果良好，比原来使用的市售产品D160高铬铌钒耐磨焊条的使用寿命(四个月)提高了一倍以上，而且，因本实施例的焊层表面较为平整，使得在堆焊后续机加工磨削过程的工作量减少了三分之一。

实施例7

本实施例提供了一种高耐磨药芯电焊条，其与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同、以及焊条的规格不同。本实施例的药皮由如下重量百分含量的组分组成：再生碳化钨44.0％、石墨粉5.0％、金属铬23.0％、高钾长石粉18.0％和雾化铁粉10.0％。本实施例的电焊条中，管体的壁厚为0.4mm，直径为Φ4.0mm，药皮的外径为Φ7.3mm，焊条的长度为300mm。

用本实施例的焊条在无烟木炭制作机中的螺旋推进杆螺旋面上堆焊一层厚度为2～4mm的堆焊层，焊前工件预热200～250℃，交流施焊，电流205A。注意焊后在石棉或炉中保温，至室温后再磨削成光滑表面。使用实践得出，焊接时，本实施例焊条的药皮套筒适中，熔滴成渣壁或喷射过渡，电弧端头没有漏粉现象，焊条也不发红。焊接生产率高于实芯焊条，焊缝表面平整无气孔，易于磨削，具有广泛的推广价值。

机制木炭制作过程中，先将竹粉、木屑、玉米杆等废料压制成六角型等形状，留有中心孔，而后在炉或窑中烧制炭化。在压制这些废料时因其有粗而坚韧的纤维，对制作机器内螺旋推进杆螺旋面的磨削力很大，因此，需要极耐磨的表面硬化处理措施，以提高推进杆的使用寿命。以往常常使用高铬堆焊表面，但效果并不理想，经常仅使用几天就又得重新堆焊，作业繁琐。自采用了本实施例焊条堆焊处理后，使用效果提高了两倍以上。

实施例8

测试实施例1～7焊条的堆焊层的金属硬度及耐磨性，各电焊条的管体壁厚为0.4mm，药芯直径为Φ4.0mm，药皮外径为Φ7.1mm，焊条的长度为300mm。

采用前述方法施焊一层(不能多层，否则焊层较脆而测试结果偏差大)。按国家标准GB/T 230.1-2009——洛氏硬度测定法，测定堆焊层焊后洛氏硬度。结果如表五所示。磨损量试验方法参照前述测试方法。

表五

由表五可知，实施例1～7的焊条堆焊一层的洛氏硬度HRC均大于60，最高值可达66；其30分钟的磨损量在1.2～1.3之间，远小于前述对比焊条D709的1.7，说明本发明焊条所制焊层的耐磨性明显更优。

实施例9

本实施例提供了一种高耐磨药芯电焊条，其与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同。本实施例的药皮由如下重量百分含量的组分组成：再生碳化钨43.0％、石墨粉7.0％、金属铬26.0％、高钾长石粉20.0％和雾化铁粉4.0％。

试验四：

探究焊条的药皮中碳化钨和石墨粉的含量变化对焊条的耐发红性、焊层耐磨性的影响，设置了如下对比组29～33：

对比组29：与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同，对比组29的药皮组成(重量百分含量)为：再生碳化钨35.0％、石墨粉3.0％、金属铬21.0％、高钾长石粉18.0％和雾化铁粉23.0％。

对比组30：与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同，对比组30的药皮组成(重量百分含量)为：再生碳化钨35.0％、石墨粉3.0％、金属铬26.0％、高钾长石粉19.0％和雾化铁粉17.0％。

对比组31：与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同，对比组31的药皮组成(重量百分含量)为：再生碳化钨35.0％、石墨粉5.0％、金属铬21.0％、高钾长石粉16.0％和雾化铁粉23.0％。

对比组32：与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同，对比组32的药皮组成(重量百分含量)为：再生碳化钨35.0％、石墨粉5.0％、金属铬26.0％、高钾长石粉14.0％和雾化铁粉20.0％。

对比组33：与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同，对比组33的药皮组成(重量百分含量)为：再生碳化钨35.0％、石墨粉7.0％、金属铬21.0％、高钾长石粉15.0％和雾化铁粉22.0％。

将实施例9及对比组29～33的焊条采用前述方法进行施焊，然后按前述方法测试磨损量，试验结果见下表六。

表六

从表六可看出，焊条中，药皮的碳化钨含量少于本发明限定的范围时，即使石墨粉和铬系合金等其它组分的含量与本发明限定的范围基本一样，焊层的耐磨性仍会下降。另外，对比组29～33中，由于碳化钨的含量均很低，因此焊条的耐发红性都较好。

实施例10

本实施例提供了一种高耐磨药芯电焊条，其与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同。本实施例的药皮由如下重量百分含量的组分组成：药皮组成物中再生碳化钨45.0％、石墨粉3.0％、金属铬21.0％、高钾长石粉15.0％和雾化铁粉16.0％。

试验五：

探究焊条的药皮中碳化钨和石墨粉的含量变化对焊条的耐发红性、焊层耐磨性的影响，设置了如下对比组34～41：

对比组34：与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同，对比组34的药皮组成(重量百分含量)为：再生碳化钨40.0％、石墨粉9.0％、金属铬21.0％、高钾长石粉14.0％和雾化铁粉16.0％。

对比组35：与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同，对比组35的药皮组成(重量百分含量)为：再生碳化钨45.0％、石墨粉9.0％、金属铬21.0％、高钾长石粉12.0％和雾化铁粉13.0％。

对比组36：与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同，对比组36的药皮组成(重量百分含量)为：再生碳化钨50.0％、石墨粉1.0％、金属铬21.0％、高钾长石粉18.0％和雾化铁粉10.0％。

对比组37：与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同，对比组37的药皮组成(重量百分含量)为：再生碳化钨50.0％、石墨粉3.0％、金属铬21.0％、高钾长石粉11.0％和雾化铁粉15.0％。

对比组38：与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同，对比组38的药皮组成(重量百分含量)为：再生碳化钨50.0％、石墨粉5.0％、金属铬21.0％、高钾长石粉11.0％和雾化铁粉13.0％。

对比组39：与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同，对比组39的药皮组成(重量百分含量)为：再生碳化钨50.0％、石墨粉7.0％、金属铬21.0％、高钾长石粉10.0％和雾化铁粉12.0％。

对比组40：与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同，对比组40的药皮组成(重量百分含量)为：再生碳化钨50.0％、石墨粉9.0％、金属铬21.0％、高钾长石粉9.0％和雾化铁粉11.0％。

对比组41：与实施例1的区别仅在于药皮的配方不同，对比组41的药皮组成(重量百分含量)为：再生碳化钨55.0％、石墨粉0.0％、金属铬21.0％、高钾长石粉18.0％和雾化铁粉6.0％。

将实施例10及对比组34～41的焊条采用前述方法进行施焊然后，按前述方法测试磨损量，试验结果见下表七。

表七

*注：因所述对比组的焊条焊接工艺性不理想，故不再进行焊层耐磨性试验。

从表七可看出，焊条中，药皮的碳化钨含量超过本发明限定的范围时，焊层的耐磨性虽有所提高，但焊条的焊接工艺性尤其是耐发红性会变差，尤其当石墨粉的含量超过或低于本发明的范围时，焊条的耐发红性更差。由此说明：石墨粉的含量变化也会对焊条的耐发红性产生影响，此时即使高钾长石粉的含量足够高，效果也难以改善。

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 (15)

1.一种高耐磨药芯电焊条，其特征在于，包括管体、填充于所述管体内的药芯、以及包裹所述管体的药皮；

所述药芯包括如下组分：碳化钨和碳化硼，所述药芯中，碳化钨与碳化硼的重量比为1:1；

所述药皮包括如下重量百分含量的组分：碳化钨40.0%~45.0%、石墨粉3.0%~7.0%、铬当量21.0%~26.0%、高钾长石粉13.0%~21.0%和名义铁粉1.0%~23.0%；

所述名义铁粉、铬当量分别为包括雾化铁粉和铬系合金中的总铁含量、总铬含量；按重量百分含量计，所述铬系合金的碳含量小于0.1%。

2.如权利要求1所述的高耐磨药芯电焊条，其特征在于，所述碳化钨为再生碳化钨，所述管体为碳钢空心管。

3.如权利要求1所述的高耐磨药芯电焊条，其特征在于，所述碳化钨的粒度为60~150目，所述雾化铁粉的粒度为100~120目，所述碳化硼和所述铬系合金的粒度分别为60~100目，所述石墨粉的粒度为80~100目，所述高钾长石粉的粒度为40~200目。

4.如权利要求1所述的高耐磨药芯电焊条，其特征在于，所述高耐磨药芯电焊条中，药芯的质量为焊条总质量的11.0%~12.0%，管体的质量为焊条总质量的26.5%~29.5%，药皮的质量为焊条总质量的58.5%~62.5%。

5.如权利要求1所述的高耐磨药芯电焊条，其特征在于，所述管体的壁厚为0.3~0.5mm，所述药芯的直径为Φ4.0 mm，所述药皮的外径为Φ7.1~7.3mm，所述高耐磨药芯电焊条的长度为300mm。

6.如权利要求1所述的高耐磨药芯电焊条，其特征在于，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：再生碳化钨40.0%~45.0%、石墨粉3.0%~7.0%、铬当量21.0%~26.0%、高钾长石粉13.0%~21.0%和名义铁粉1.0%~23.0%。

7.如权利要求1所述的高耐磨药芯电焊条，其特征在于，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：再生碳化钨40.0%~42.0%、石墨粉3.0%~4.0%、铬当量21.0%~26.0%、高钾长石粉13.0%~15.0%和名义铁粉13.0%~23.0%。

8.如权利要求1所述的高耐磨药芯电焊条，其特征在于，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：再生碳化钨40.0%~42.0%、石墨粉5.0%~6.0%、铬当量21.0%~26.0%、高钾长石粉16.0%~18.0%和名义铁粉8.0%~18.0%。

9.如权利要求1所述的高耐磨药芯电焊条，其特征在于，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：再生碳化钨40.0%~42.0%、石墨粉7.0%、铬当量21.0%~26.0%、高钾长石粉19.0%~21.0%和名义铁粉4.0%~13.0%。

10.如权利要求1所述的高耐磨药芯电焊条，其特征在于，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：再生碳化钨43.0%~45.0%、石墨粉3.0%~4.0%、铬当量21.0%~26.0%、高钾长石粉13.0%~15.0%和名义铁粉10.0%~20.0%。

11.如权利要求1所述的高耐磨药芯电焊条，其特征在于，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：再生碳化钨43.0%~45.0%、石墨粉5.0%~6.0%、铬当量21.0%~26.0%、高钾长石粉16.0%~18.0%和名义铁粉5.0%~15.0%。

12.如权利要求1所述的高耐磨药芯电焊条，其特征在于，所述药皮包括如下重量百分含量的组分：再生碳化钨43.0%~45.0%、石墨粉7.0%、铬当量21.0%~26.0%、高钾长石粉19.0%~21.0%和名义铁粉1.0%~10.0%。

13.一种如权利要求1~12任一项所述的高耐磨药芯电焊条的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）采用碳钢钢带制备所需规格的管体；

（2）按配方称取所述药芯的组分，并将组分搅拌均匀，然后填充于管体中，形成药芯；

（3）按配方称取所述药皮的组分，并将组分搅拌均匀，用粘结剂将药皮粘结，然后包裹在管体的外表面上、并将管体的两端口密封，烘干，即得所述高耐磨药芯电焊条。

14.如权利要求13所述的高耐磨药芯电焊条的制备方法，所述步骤（3）的烘干温度为300~350℃。

15.如权利要求13所述的高耐磨药芯电焊条的制备方法，所述粘结剂为钾钠水玻璃，其模数为2.9~3.1，浓度为38~42 °Bé。