CN113478121B - 陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝及低碳钢表面改性方法 - Google Patents
陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝及低碳钢表面改性方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113478121B CN113478121B CN202110716613.5A CN202110716613A CN113478121B CN 113478121 B CN113478121 B CN 113478121B CN 202110716613 A CN202110716613 A CN 202110716613A CN 113478121 B CN113478121 B CN 113478121B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flux
- powder
- carbon steel
- cored wire
- copper
- 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.)
- Active
Links
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 49
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000002715 modification method Methods 0.000 title description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 92
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 73
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 28
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 28
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 20
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 57
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 29
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 27
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 18
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 16
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 14
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 11
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 11
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 8
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 229940079593 drug Drugs 0.000 claims description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 3
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 5
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
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
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/302—Cu as the principal constituent
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
本发明公开的一种陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：镍粉35％～45％，钛粉2％～6％，硼粉2％～6％，铬粉4％～8％，碳化硅5％～15％，其余为铜，以上组分质量百分比之和为100％。该药芯焊丝能够改善耐蚀性、耐磨性，提高铜‑钢复合件的使用寿命。本发明还提供一种使用陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法。
Description
技术领域
本发明属于金属材料表面改性技术领域，具体涉及一种陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝，本发明还涉及一种使用陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法。
背景技术
随着经济的迅速发展，人类对海洋的开发利用越来越深入，海上基础设施和船舶的建造数量也越来越多。目前我国已经成为全球造船业第一大国，同时跨海大桥、海洋石油平台、港口设施等海上基础设施的建设也如火如荼，对钢材的需求量越来越大。低碳钢由于其价格低廉、力学性能和焊接性良好的优点，广泛应用在船舶和海上基础设施的建造中。但低碳钢的耐腐蚀性较差，在海水中极易被腐蚀从而失效，造成资源浪费甚至灾难性事故，因此提高钢材的耐腐蚀性具有极高的经济和环保价值。
铜及铜合金具有良好的耐腐蚀性，在海洋工业中应用广泛，如制造船舶的重要阀门、管道等。但铜价格昂贵，大量采用纯铜构件不利于建设项目的成本控制。为了解决这个问题，可对低碳钢进行表面改性，在钢表面熔覆一层铜，制成的铜-钢复合件可在大大改善低碳钢表面耐腐蚀性的同时降低成本。但铜的硬度较低，在长期使用过程中易产生磨损，从而导致铜-钢复合件的使用寿命降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝，该药芯焊丝能够改善耐蚀性、耐磨性，提高铜-钢复合件的使用寿命。
本发明的另一个目的是提供一种使用陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法。
本发明所采用的技术方案是，一种陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：镍粉35％～45％，钛粉2％～6％，硼粉2％～6％，铬粉4％～8％，碳化硅5％～15％，其余为铜，以上组分质量百分比之和为100％。
本发明的特征还在于，
药芯的填充率控制在22wt.％-26wt.％；焊皮为纯铜带。
本发明所采用的第二个技术方案是，一种使用陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法，具体操作步骤如下：
步骤1：根据所需要的配比按质量百分比分别称取药芯粉末：镍粉35％～45％，钛粉2％～6％，硼粉2％～6％，铬粉4％～8％，碳化硅5％～15％，其余为铜，以上组分质量百分比之和为100％；
将上述金属粉末和陶瓷粉末充分混合后作为焊丝药芯，以纯铜带作为焊丝外皮，在焊丝自动成型机上制成药芯焊丝；
步骤2：对低碳钢基板进行机械清理，除去表面氧化皮，然后用无水乙醇充分清洗，除去表面油污，晾干后放入真空箱式炉中预热；
步骤3：用无水乙醇对步骤1制得的药芯焊丝进行表面清理并烘干；
步骤4：采用药芯焊丝气体保护焊(FCAW)技术在低碳钢基板表面进行单层电弧熔覆，直至熔覆层铺满整个基板，得到熔覆完成后的铜-钢复合板；
步骤5：对熔覆完成后的铜-钢复合板进行热处理和表面处理，以达到实际使用要求。
本发明的特征还在于，
步骤1中，制备的药芯焊丝的药芯填充率控制在22wt.％-26wt.％。
步骤2中低碳钢材料选用Q235板材。
步骤2中，低碳钢基板的预热温度为200℃～300℃。
步骤3中，药芯焊丝的烘干温度为100℃～150℃。
步骤4中，电弧熔覆工艺参数为：焊接电流210A～240A，焊接电压23V～26V，熔覆速度0.2m/min～0.4m/min，摆弧宽度2.4mm～2.8mm，摆弧频率3.8Hz～4.2Hz，保护气体为体积分数为99％的纯氩气，焊丝伸出长度10mm～15mm。
步骤5中，热处理的参数具体为：热处理温度为320℃～380℃，保温时间2h～3h，空冷。
步骤5中，表面处理为：对热处理后的熔覆完成后的铜-钢复合板表面进行磨削，表面处理后熔覆层的粗糙度为Ra 3.2～Ra 6.4。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝能够在较大程度上改善低碳钢表面的耐腐蚀性、耐磨性、导电性等性能，拓展低碳钢材料的使用场景。
(2)本发明的陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝以碳化硅陶瓷颗粒作为增强相，可大大提高铜基熔覆层的硬度，改善耐磨性能，提高铜-钢复合件的使用寿命。
(3)本发明的陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝中的镍可与铜、铁无限固溶，增强铜-钢界面的结合能力；同时镍还可改善陶瓷颗粒和铜基体之间的润湿性，增强铜基体和陶瓷颗粒之间的结合力。
(4)本发明的陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝制备方法简单，能够适应自动焊接设备，并且可根据实际情况灵活调整药芯中各成分的含量。
(5)本发明的低碳钢表面改性方法为电弧熔覆，具有较高的成型效率、致密度和界面结合强度，且操作简便、成本低廉，可自动化大批量生产。
(6)本发明的低碳钢表面改性方法中的焊后热处理，可降低铜-钢复合件的残余应力并细化晶粒，改善力学性能。
附图说明
图1是本发明实施例2制备的铜-钢结合界面的微观组织图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：镍粉35％～45％，钛粉2％～6％，硼粉2％～6％，铬粉4％～8％，碳化硅5％～15％，其余为铜，以上组分质量百分比之和为100％。
药芯的填充率控制在22wt.％-26wt.％；焊皮为纯铜带。
该药芯焊丝中各组分的作用如下：
(1)焊丝中的镍元素与铜、铁元素可无限固溶，且不产生脆性金属间化合物，可改善铜、钢的熔合性，提高界面结合力；同时镍还可改善陶瓷颗粒和铜基体之间的润湿性，增强铜基体和陶瓷颗粒之间的结合力。
(2)焊丝中的硼元素为脱氧剂，有助于除去熔池中的氧、硫、磷等有害杂质，防止接头部位氧化，保证接头性能。
(3)焊丝中的钛元素可与氮元素进行反应，减少接头中的氮气孔，同时还可细化晶粒、提高接头的强度和硬度。
(4)铬元素可提高接头的强度和耐磨性，同时具有脱氧作用。
(5)焊丝中的碳化硅陶瓷颗粒作为增强相弥散分布在铜基体中，起到弥散强化作用，可阻碍铜表面的塑性变形，提高硬度和耐磨性。
本发明还提供一种使用陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法，具体操作步骤如下：
步骤1：根据所需要的配比按质量百分比分别称取药芯粉末：镍粉35％～45％，钛粉2％～6％，硼粉2％～6％，铬粉4％～8％，碳化硅5％～15％，其余为铜，以上组分质量百分比之和为100％；
将上述金属粉末和陶瓷粉末充分混合后作为焊丝药芯，以纯铜带作为焊丝外皮，在焊丝自动成型机上制成药芯焊丝；
步骤1中，制备的药芯焊丝的药芯填充率控制在22wt.％-26wt.％。
步骤2：对低碳钢基板进行机械清理，除去表面氧化皮，然后用无水乙醇充分清洗，除去表面油污，晾干后放入真空箱式炉中预热；
步骤2中低碳钢材料选用Q235板材。
步骤2中，低碳钢基板的预热温度为200℃～300℃。
步骤3：用无水乙醇对步骤1制得的药芯焊丝进行表面清理并烘干；
步骤4：采用药芯焊丝气体保护焊(FCAW)技术在低碳钢基板表面进行单层电弧熔覆，直至熔覆层铺满整个基板，得到熔覆完成后的铜-钢复合板；
步骤5：对熔覆完成后的铜-钢复合板进行热处理和表面处理，以达到实际使用要求。
步骤3中，药芯焊丝的烘干温度为100℃～150℃。
步骤4中，电弧熔覆工艺参数为：焊接电流210A～240A，焊接电压23V～26V，熔覆速度0.2m/min～0.4m/min，摆弧宽度2.4mm～2.8mm，摆弧频率3.8Hz～4.2Hz，保护气体为体积分数为99％的纯氩气，焊丝伸出长度10mm～15mm。
步骤5中，热处理的参数具体为：热处理温度为320℃～380℃，保温时间2h～3h，空冷。
步骤5中，表面处理为：对热处理后的熔覆完成后的铜-钢复合板表面进行磨削，表面处理后熔覆层的粗糙度为Ra 3.2～Ra 6.4。
实施例1
步骤1：按照如下配比称取药芯粉末：镍粉40％，钛粉4％，硼粉4％，铬粉6％，碳化硅5％，其余为铜，以上组分质量百分比之和为100％。
将上述金属粉末和陶瓷粉末充分混合后作为焊丝药芯，以纯铜带作为焊丝外皮，在焊丝自动成型机上制成药芯焊丝，药芯焊丝粉末的填充率控制在22wt.％；
步骤2：对Q235低碳钢基板进行机械清理，除去表面氧化皮，然后用无水乙醇充分清洗，除去表面油污，晾干后放入真空箱式炉中预热，预热温度为250℃；
步骤3：用无水乙醇对步骤1制得的药芯焊丝进行表面清理，除去焊丝表面的灰尘、油污等杂质，并在120℃下烘干；
步骤4：采用药芯焊丝气体保护焊(FCAW)技术在低碳钢基板表面进行单层电弧熔覆，直至熔覆层铺满整个基板，工艺参数为：焊接电流210A，焊接电压23V，熔覆速度0.2m/min，摆弧宽度2.4mm，摆弧频率3.8Hz，保护气体为体积分数为99％的纯氩气，焊丝伸出长度10mm；
步骤5：将熔覆完成后的铜-钢复合板放置在真空箱式炉中进行热处理，热处理温度为320℃，保温时间2h，空冷；之后进行表面处理，使得熔覆层的表面粗糙度为Ra 6.4，以达到实际使用要求。
实施例1中采用一种陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法制备的铜基熔覆层，经力学性能测试，熔覆层平均硬度为160.8HV0.1，并且焊接过程中熔覆层成型性好，无裂纹及夹渣等缺陷。
实施例2
步骤1：按照如下配比称取药芯粉末：镍粉40％，钛粉4％，硼粉4％，铬粉6％，碳化硅7％，其余为铜，以上组分质量百分比之和为100％。
将上述金属粉末和陶瓷粉末充分混合后作为焊丝药芯，以纯铜带作为焊丝外皮，在焊丝自动成型机上制成药芯焊丝，药芯焊丝粉末的填充率控制在23wt.％；
步骤2：对Q235低碳钢基板进行机械清理，除去表面氧化皮，然后用无水乙醇充分清洗，除去表面油污，晾干后放入真空箱式炉中预热，预热温度为250℃；
步骤3：用无水乙醇对步骤1制得的药芯焊丝进行表面清理，除去焊丝表面的灰尘、油污等杂质，并在120℃下烘干；
步骤4：采用药芯焊丝气体保护焊(FCAW)技术在低碳钢基板表面进行单层电弧熔覆，直至熔覆层铺满整个基板，工艺参数为：焊接电流220A，焊接电压24V，熔覆速度0.25m/min，摆弧宽度2.5mm，摆弧频率3.9Hz，保护气体为体积分数为99％的纯氩气，焊丝伸出长度10mm；
步骤5：将熔覆完成后的铜-钢复合板放置在真空箱式炉中进行热处理，热处理温度为350℃，保温时间2.5h，空冷；之后进行表面处理，使得熔覆层的表面粗糙度为Ra 6.4，以达到实际使用要求。
实施例2中采用一种陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法制备的铜基熔覆层，其与钢结合界面的微观组织如图1所示，可见铜与钢发生了充分的冶金结合。经力学性能测试，熔覆层平均硬度为166.2HV0.1，并且焊接过程中熔覆层成型性好，无裂纹及夹渣等缺陷。
实施例3
步骤1：按照如下配比称取药芯粉末：镍粉40％，钛粉4％，硼粉4％，铬粉6％，碳化硅10％，其余为铜，以上组分质量百分比之和为100％。
将上述金属粉末和陶瓷粉末充分混合后作为焊丝药芯，以纯铜带作为焊丝外皮，在焊丝自动成型机上制成药芯焊丝，药芯焊丝粉末的填充率控制在24wt.％；
步骤2：对Q235低碳钢基板进行机械清理，除去表面氧化皮，然后用无水乙醇充分清洗，除去表面油污，晾干后放入真空箱式炉中预热，预热温度为250℃；
步骤3：用无水乙醇对步骤1制得的药芯焊丝进行表面清理，除去焊丝表面的灰尘、油污等杂质，并在120℃下烘干；
步骤4：采用药芯焊丝气体保护焊(FCAW)技术在低碳钢基板表面进行单层电弧熔覆，直至熔覆层铺满整个基板，工艺参数为：焊接电流230A，焊接电压25V，熔覆速度0.3m/min，摆弧宽度2.6mm，摆弧频率4Hz，保护气体为体积分数为99％的纯氩气，焊丝伸出长度10mm；
步骤5：将熔覆完成后的铜-钢复合板放置在真空箱式炉中进行热处理，热处理温度为380℃，保温时间3h，空冷；之后进行表面处理，使得熔覆层的表面粗糙度为Ra 6.4，以达到实际使用要求。
实施例3中采用一种陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法制备的铜基熔覆层，经力学性能测试，熔覆层平均硬度为172.8HV0.1，并且焊接过程中熔覆层成型性好，无裂纹及夹渣等缺陷。
实施例4
步骤1：按照如下配比称取药芯粉末：镍粉40％，钛粉4％，硼粉4％，铬粉6％，碳化硅12％，其余为铜，以上组分质量百分比之和为100％。
将上述金属粉末和陶瓷粉末充分混合后作为焊丝药芯，以纯铜带作为焊丝外皮，在焊丝自动成型机上制成药芯焊丝，药芯焊丝粉末的填充率控制在25wt.％；
步骤2：对Q235低碳钢基板进行机械清理，除去表面氧化皮，然后用无水乙醇充分清洗，除去表面油污，晾干后放入真空箱式炉中预热，预热温度为250℃；
步骤3：用无水乙醇对步骤1制得的药芯焊丝进行表面清理，除去焊丝表面的灰尘、油污等杂质，并在120℃下烘干；
步骤4：采用药芯焊丝气体保护焊(FCAW)技术在低碳钢基板表面进行单层电弧熔覆，直至熔覆层铺满整个基板，工艺参数为：焊接电流240A，焊接电压25V，熔覆速度0.35m/min，摆弧宽度2.7mm，摆弧频率4.1Hz，保护气体为体积分数为99％的纯氩气，焊丝伸出长度10mm；
步骤5：将熔覆完成后的铜-钢复合板放置在真空箱式炉中进行热处理，热处理温度为350℃，保温时间2h，空冷；之后进行表面处理，使得熔覆层的表面粗糙度为Ra 6.4，以达到实际使用要求。
实施例4中采用一种陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法制备的铜基熔覆层，经力学性能测试，熔覆层平均硬度为180.5HV0.1，并且焊接过程中熔覆层成型性好，无裂纹及夹渣等缺陷。
实施例5
步骤1：按照如下配比称取药芯粉末：镍粉40％，钛粉4％，硼粉4％，铬粉6％，碳化硅15％，其余为铜，以上组分质量百分比之和为100％。
将上述金属粉末和陶瓷粉末充分混合后作为焊丝药芯，以纯铜带作为焊丝外皮，在焊丝自动成型机上制成药芯焊丝，药芯焊丝粉末的填充率控制在26wt.％；
步骤2：对Q235低碳钢基板进行机械清理，除去表面氧化皮，然后用无水乙醇充分清洗，除去表面油污，晾干后放入真空箱式炉中预热，预热温度为250℃；
步骤3：用无水乙醇对步骤1制得的药芯焊丝进行表面清理，除去焊丝表面的灰尘、油污等杂质，并在120℃下烘干；
步骤4：采用药芯焊丝气体保护焊(FCAW)技术在低碳钢基板表面进行单层电弧熔覆，直至熔覆层铺满整个基板，工艺参数为：焊接电流230A，焊接电压26V，熔覆速度0.4m/min，摆弧宽度2.8mm，摆弧频率4.2Hz，保护气体为体积分数为99％的纯氩气，焊丝伸出长度10mm；
步骤5：将熔覆完成后的铜-钢复合板放置在真空箱式炉中进行热处理，热处理温度为380℃，保温时间3h，空冷；之后进行表面处理，使得熔覆层的表面粗糙度为Ra 6.4，以达到实际使用要求。
实施例5中采用一种陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法制备的铜基熔覆层，经力学性能测试，熔覆层平均硬度为184.1HV0.1，并且焊接过程中熔覆层成型性好，无裂纹及夹渣等缺陷。
Claims (8)
1.一种陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝，其特征在于，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：镍粉35％～45％，钛粉2％～6％，硼粉2％～6％，铬粉4％～8％，碳化硅5％～15％，其余为铜，以上组分质量百分比之和为100％；
药芯的填充率控制在22wt.％-26wt.％；焊皮为纯铜带。
2.一种使用陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法，其特征在于，具体操作步骤如下：
步骤1：根据所需要的配比按质量百分比分别称取药芯粉末：镍粉35％～45％，钛粉2％～6％，硼粉2％～6％，铬粉4％～8％，碳化硅5％～15％，其余为铜，以上组分质量百分比之和为100％；
将上述镍粉、钛粉、硼粉、铬粉、碳化硅及铜粉充分混合后作为焊丝药芯，以纯铜带作为焊丝外皮，在焊丝自动成型机上制成药芯焊丝；
步骤1中，制备的药芯焊丝的药芯填充率控制在22wt.％-26wt.％；
步骤2：对低碳钢基板进行机械清理，除去表面氧化皮，然后用无水乙醇充分清洗，除去表面油污，晾干后放入真空箱式炉中预热；
步骤3：用无水乙醇对步骤1制得的药芯焊丝进行表面清理并烘干；
步骤4：采用药芯焊丝气体保护焊技术在低碳钢基板表面进行单层电弧熔覆，直至熔覆层铺满整个基板，得到熔覆完成后的铜-钢复合板；
步骤5：对熔覆完成后的铜-钢复合板进行热处理和表面处理，以达到实际使用要求。
3.根据权利要求2所述的一种使用陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法，其特征在于，步骤2中低碳钢材料选用Q235板材。
4.根据权利要求2所述的一种使用陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法，其特征在于，步骤2中，低碳钢基板的预热温度为200℃～300℃。
5.根据权利要求2所述的一种使用陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法，其特征在于，步骤3中，药芯焊丝的烘干温度为100℃～150℃。
6.根据权利要求2所述的一种使用陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法，其特征在于，步骤4中，电弧熔覆工艺参数为：焊接电流210A～240A，焊接电压23V～26V，熔覆速度0.2m/min～0.4m/min，摆弧宽度2.4mm～2.8mm，摆弧频率3.8Hz～4.2Hz，保护气体为体积分数为99％的纯氩气，焊丝伸出长度10mm～15mm。
7.根据权利要求2所述的一种使用陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法，其特征在于，步骤5中，热处理的参数具体为：热处理温度为320℃～380℃，保温时间2h～3h，空冷。
8.根据权利要求2所述的一种使用陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法，其特征在于，步骤5中，表面处理为：对热处理后的熔覆完成后的铜-钢复合板表面进行磨削，表面处理后熔覆层的粗糙度为Ra 3.2～Ra 6.4。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110716613.5A CN113478121B (zh) | 2021-06-28 | 2021-06-28 | 陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝及低碳钢表面改性方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110716613.5A CN113478121B (zh) | 2021-06-28 | 2021-06-28 | 陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝及低碳钢表面改性方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113478121A CN113478121A (zh) | 2021-10-08 |
| CN113478121B true CN113478121B (zh) | 2022-07-08 |
Family
ID=77937207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110716613.5A Active CN113478121B (zh) | 2021-06-28 | 2021-06-28 | 陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝及低碳钢表面改性方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113478121B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114193024B (zh) * | 2021-11-16 | 2022-12-09 | 西安理工大学 | 增强铜基药芯焊丝及低碳钢表面强化的方法 |
| CN114083176A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-02-25 | 辽宁工程技术大学 | 一种高熵合金/陶瓷堆焊药芯焊丝及其制备方法 |
| CN114346516B (zh) * | 2021-12-31 | 2022-12-09 | 西安理工大学 | 增强低碳钢表面性能的药芯焊丝及方法 |
| CN114393342B (zh) * | 2022-01-11 | 2022-12-09 | 西安理工大学 | 多元过渡金属碳化物混杂强化的铜基堆焊层及其制备方法 |
| CN115647652B (zh) * | 2022-11-16 | 2024-05-07 | 江苏大轩焊材有限公司 | 一种耐磨药芯焊丝及其制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2177134A5 (en) * | 1972-03-20 | 1973-11-02 | British Insulated Callenders | Composite electrode wires - for arc spraying |
| CN101733511A (zh) * | 2009-12-03 | 2010-06-16 | 郑州大学 | TIG焊堆焊SiC颗粒增强铝基复合材料覆层的方法 |
| JP2015083715A (ja) * | 2013-09-20 | 2015-04-30 | アイエヌジ商事株式会社 | 鉄基合金及び合金溶着方法 |
| CN109623195A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-04-16 | 江苏德龙镍业有限公司 | 一种耐热耐磨堆焊用金属陶瓷药芯焊丝 |
| CN111558794A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-08-21 | 西安理工大学 | Cu基-药芯焊丝及该焊丝用于低碳钢表面改性的方法 |
| CN111673310A (zh) * | 2020-05-19 | 2020-09-18 | 西安理工大学 | TA1-Cu-Q345过渡层用焊丝及方法与起弧位置 |
-
2021
- 2021-06-28 CN CN202110716613.5A patent/CN113478121B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2177134A5 (en) * | 1972-03-20 | 1973-11-02 | British Insulated Callenders | Composite electrode wires - for arc spraying |
| CN101733511A (zh) * | 2009-12-03 | 2010-06-16 | 郑州大学 | TIG焊堆焊SiC颗粒增强铝基复合材料覆层的方法 |
| JP2015083715A (ja) * | 2013-09-20 | 2015-04-30 | アイエヌジ商事株式会社 | 鉄基合金及び合金溶着方法 |
| CN109623195A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-04-16 | 江苏德龙镍业有限公司 | 一种耐热耐磨堆焊用金属陶瓷药芯焊丝 |
| CN111558794A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-08-21 | 西安理工大学 | Cu基-药芯焊丝及该焊丝用于低碳钢表面改性的方法 |
| CN111673310A (zh) * | 2020-05-19 | 2020-09-18 | 西安理工大学 | TA1-Cu-Q345过渡层用焊丝及方法与起弧位置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Cu基药芯焊丝TIG焊TA1/Q235B接头微观组织和显微硬度;罗海龙等;《焊接学报》;20190125;第40卷(第01期);第141-146页和第167页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113478121A (zh) | 2021-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113478121B (zh) | 陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝及低碳钢表面改性方法 | |
| US4017339A (en) | Flux for use in submerged arc welding of steel | |
| CN108315733B (zh) | 一种激光熔覆铝青铜合金梯度涂层所用粉料及制备方法 | |
| CN110512207A (zh) | 激光制造与再制造结晶器铜板用复合粉末材料及其制造方法 | |
| CN113789511B (zh) | 一种抗疲劳双金属轴瓦材料及其制备方法 | |
| CN111558794B (zh) | Cu基-药芯焊丝及该焊丝用于低碳钢表面改性的方法 | |
| CN101628364B (zh) | SiC颗粒增强铝基复合材料熔化焊焊缝原位增强实芯焊丝 | |
| CN113174525A (zh) | 高熵合金粉及其制备与应用 | |
| CN110587178A (zh) | 铝与不锈钢焊接用自保护药芯焊丝及其制备方法 | |
| CN113695788A (zh) | 一种非晶态熔炼焊剂及其制备方法和应用 | |
| CN112144059B (zh) | 一种用于钢与铝合金电偶腐蚀防护的耐蚀层及其制备方法 | |
| US3909253A (en) | Welding wire | |
| CN113732560A (zh) | 一种有效控制热裂的镍铬基焊丝及方法与坡口形式 | |
| CN110587179B (zh) | T2铜与304不锈钢焊接用自保护药芯焊丝及制备方法 | |
| CN114393341B (zh) | 高熵合金增强铜基耐磨耐蚀涂层及其制备方法 | |
| CN108161263B (zh) | 一种氩弧焊-钎焊复合焊接方法 | |
| CN115890061A (zh) | 一种TiC和VC强化激光堆焊层及其制备方法 | |
| CN112108791B (zh) | 提高低合金高强钢焊接接头低温韧性的碱性无缝药芯焊丝 | |
| CN113996968A (zh) | 一种基于铜铁合金的放热焊剂 | |
| CN113894463A (zh) | 一种适用于U68CuCr钢轨的耐腐蚀铝热焊剂及其焊接方法 | |
| CN103602948B (zh) | 专用于连续波光纤激光熔覆的镍基金属陶瓷合金粉末 | |
| CN114193024B (zh) | 增强铜基药芯焊丝及低碳钢表面强化的方法 | |
| CN111843111A (zh) | 一种耐磨金属复合板及其制造方法 | |
| CN114393342B (zh) | 多元过渡金属碳化物混杂强化的铜基堆焊层及其制备方法 | |
| CN110936680A (zh) | 一种用于钛/碳钢双金属复合的中间合金及复合工艺 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230425 Address after: 710000 Room 037, F1902, 19/F, Block 4-A, Xixian Financial Port, Fengdong New City, Xixian New District, Shaanxi Province Patentee after: Xi'an Huarui Lihong Welding Materials Technology Co.,Ltd. Address before: 710048 Shaanxi province Xi'an Beilin District Jinhua Road No. 5 Patentee before: XI'AN University OF TECHNOLOGY |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240506 Address after: 710000, No. 85 Fengchan Road, Fengdong New City, Xi'an City, Shaanxi Province Patentee after: Xi'an Funeng Industrial Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 710000 Room 037, F1902, 19/F, Block 4-A, Xixian Financial Port, Fengdong New City, Xixian New District, Shaanxi Province Patentee before: Xi'an Huarui Lihong Welding Materials Technology Co.,Ltd. Country or region before: China |