CN115476071B - 一种耐磨抗裂堆焊用焊丝及其制备方法 - Google Patents

一种耐磨抗裂堆焊用焊丝及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115476071B
CN115476071B CN202211295051.2A CN202211295051A CN115476071B CN 115476071 B CN115476071 B CN 115476071B CN 202211295051 A CN202211295051 A CN 202211295051A CN 115476071 B CN115476071 B CN 115476071B
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
welding wire
resistant
graphene
pretreated
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
Application number
CN202211295051.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115476071A (zh
Inventor
王晓升
王元典
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.)
Henan Dongwei Equipment Technology Co ltd
Original Assignee
Henan Dongwei Equipment Technology Co ltd
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 Henan Dongwei Equipment Technology Co ltd filed Critical Henan Dongwei Equipment Technology Co ltd
Priority to CN202211295051.2A priority Critical patent/CN115476071B/zh
Publication of CN115476071A publication Critical patent/CN115476071A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115476071B publication Critical patent/CN115476071B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • B23K35/22—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
    • B23K35/3053—Fe as the principal constituent
    • B23K35/308—Fe as the principal constituent with Cr as next major 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)

Abstract

本发明涉及堆焊技术领域，具体为一种耐磨抗裂堆焊用焊丝及其制备方法，方案以高碳铬铁粉、硼铁粉、钛铁粉、还原铁粉、氮化铬粉、碳化铬粉、钨粉、石墨粉、萤石、氟化钠、氟硅酸钠等组分复配，混合制得药芯，并以低碳钢带H08A作为焊丝外皮，轧制形成U型截面后，将药芯填充至U形截面形成的U型槽内，卷曲封口，拉拔成直径为2.8mm的焊丝；方案通过调整药芯的配方和组成，以提高堆焊金属表面硬度和耐磨性能，同时堆焊金属的抗裂性能也能得到改善。

Description

一种耐磨抗裂堆焊用焊丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及堆焊技术领域，具体为一种耐磨抗裂堆焊用焊丝及其制备方法。
背景技术
现有企业的机械设备中普遍都存在着磨损现象，特别是在矿山机械、农业机械、工程机械和铸造机械等方面尤为明显，因此，如何对零件表面进行磨损修复是较为重要的研发主题之一，较为常用的方法有堆焊、热喷涂、激光熔覆和等离子弧熔覆等技术，而堆焊方法制备的堆焊层与基材之间结合强度较高，生产效率高，在机械表面磨损修复方面应用较为广泛。
药芯焊丝是现有较为常用的堆焊材料之一，但药芯焊丝表面易生锈，如何获得具有良好抗绣性能、送丝性能的药芯焊丝，且保证堆焊合金具有较优异耐磨性，这是我们亟待解决的技术问题。
基于该情况，本申请公开了一种耐磨抗裂堆焊用焊丝及其制备方法，以解决该技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨抗裂堆焊用焊丝及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种耐磨抗裂堆焊用焊丝的制备方法，包括以下步骤：
（1）将高碳铬铁粉、硼铁粉、钛铁粉、还原铁粉分别过80目筛，去除杂质后混合，得到粉末A；
将氮化铬粉、碳化铬粉、钨粉、石墨粉、萤石、氟化钠、氟硅酸钠分别过100目筛，去除杂质后混合，得到粉末B；
粉末A和粉末B混合均匀，得到药芯；
（2）以低碳钢带为焊丝外皮，轧制形成U型截面，将步骤（1）得到的药芯填充至U型槽内，卷曲封口，经过焊丝拉拔机逐级拉细到至焊丝直径为2.8mm，得到预处理焊丝；
（3）对预处理焊丝表面进行去离子水冲洗，70~80℃碱液冲洗8~10min，70~75℃去离子水冲洗，烘干，表面热浸镀铝，形成含有镀铝层的焊丝。
较优化的方案，步骤（1）中，所述药芯各组分含量为：以质量分数计，35~40wt%高碳铬铁粉、8~10wt%硼铁粉、3~5wt%氮化铬粉、5~10wt%钛铁粉、4~6wt%碳化铬粉、6~8wt%钨粉、4~6wt%石墨粉、1~3wt%％萤石、0.5~1.5wt%氟化钠、0.5~1.5wt%氟硅酸钠，余量为还原铁粉。
较优化的方案，步骤（2）中，所述药芯用量占预处理焊丝总质量的20~24wt%。
较优化的方案，步骤（3）中，热浸镀铝时，将烘干后的预处理焊丝转移至镀铝液中，同时向预处理焊丝表面氮气吹送复合石墨烯，并进行搅拌，热浸镀温度为550℃，浸镀时间为10~15s。
较优化的方案，所述复合石墨烯为石墨烯片、镀镍石墨烯混合而成，所述石墨烯片、镀镍石墨烯的质量比为1：2。
较优化的方案，热浸镀时位于水平磁场中，磁场强度为0.5~1.5T。
较优化的方案，镀铝层中各组分为：以质量分数计，45~55wt%铝、6~8wt%硅、0.8~1.2wt%复合石墨烯，其余为锌。
较优化的方案，步骤（3）中，预处理焊丝烘干后，先转移至助镀液中，85~90℃下处理10~15min，依次采用去离子水和无水乙醇冲洗，烘干后转移至镀铝液中进行热浸镀铝，形成含有镀铝层的焊丝；其中助镀液为25wt%氯化铵、25wt%氯化锌、50wt%去离子水混合液。
较优化的方案，根据以上任意一项所述的一种耐磨抗裂堆焊用焊丝的制备方法制备的焊丝。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本申请公开了一种耐磨抗裂堆焊用焊丝及其制备方法，方案以高碳铬铁粉、硼铁粉、钛铁粉、还原铁粉、氮化铬粉、碳化铬粉、钨粉、石墨粉、萤石、氟化钠、氟硅酸钠等组分复配，混合制得药芯，并以低碳钢带H08A作为焊丝外皮，轧制形成U型截面后，将药芯填充至U形截面形成的U型槽内，卷曲封口，拉拔成直径为2.8mm的焊丝；在该方案中，本申请调整了药芯的组分和配方，铬能够与碳元素相互作用生成硬度较高的碳化物，这些碳化钨在堆焊层中能够起到抗磨相的作用，从而提高堆焊层的耐磨性；硼能够与合金元素相互作用形成硼化物，提高堆焊合金的硬度和耐磨性；氮是强烈稳定奥氏体元素，可以降低共析温度。同时，氮能够与钛、钨等元素形成高熔点和高硬度的氮化物，提高堆焊合金的耐磨性；本申请通过调整药芯的配方和组成，以提高堆焊金属表面硬度和耐磨性能，同时堆焊金属的抗裂性能也能得到改善。
在此方案基础上，由于单纯的焊丝的耐腐蚀性、抗锈蚀性能较差，实际应用时会因为焊丝表面锈蚀影响焊丝的送丝效果，因此方案对焊丝表面热浸镀铝，以形成含有镀铝层的焊丝，在焊丝表面热浸镀铝后，其具有较优异的耐腐蚀、抗锈蚀性能；但实际研发时发现，当焊丝表面镀铝层较厚时，其制备的焊丝形成的焊缝成形较差，且焊缝波纹粗，美观度较差，而且在焊接时发现镀铝焊丝的铁水发粘，流动性和铺展性都比较差，容易发生未熔合和未焊透的缺陷，因此，在保证镀铝焊丝的焊接效果的前提下，方案进行如下工艺调整：
（1）镀铝液中含有6~8wt%硅，硅能够降低铝液的粘度，增加其流动性，因此硅的添加能够降低率镀铝层的厚度，使镀铝层变薄，同时提高镀铝层的耐腐蚀性能，当硅含量过多时，镀铝层的耐腐蚀性能提升幅度会下降，因此一般添加量在3~5wt%，但本申请需要对镀铝层的厚度进行调控，因此将硅含量调整为6~8wt%，并且限定了热浸镀铝时间为“浸镀时间为10~15s”，以此来控制镀铝焊丝的焊接效果，降低因铝层厚度带来的影响。
（2）由于硅含量、热浸镀铝时间的限定，方案为进一步提高镀铝层的耐腐蚀性能，在镀铝液中引入了复合石墨烯，复合石墨烯为石墨烯片、镀镍石墨烯混合而成，复合石墨烯的引入，一方面能够作为物理屏蔽填料阻碍腐蚀介质的进入，以提高镀铝层的耐腐蚀性能，另一方面，复合石墨烯中掺杂了镀镍石墨烯，镍的引入有利于提高堆焊合金的耐磨性，同时，镀镍石墨烯能够在磁场作用下排列，因此，以质量比为1：2的石墨烯片、镀镍石墨烯复配作为复合石墨烯，并在热浸镀铝过程中引入工艺中，能够有效提高镀铝层的耐腐蚀性能和抗锈蚀性能，弥补因厚度降低带来的耐腐蚀性能降低的影响。
本方案公开了一种耐磨抗裂堆焊用焊丝及其制备方法，各组分配比适宜，工艺设计合理，制备得到的表面含有镀铝层的焊丝不仅具有优异的耐腐蚀性能，而且通过对其工艺参数和步骤调整，以保证焊丝能够实现较优异的焊接效果，堆焊合金的耐磨性能和硬度也能够得到提升，实用性更高。
实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通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。
本实施例中，镀镍石墨烯的制备步骤为：
将石墨烯片置于氢氧化钠、去离子水混合液（浓度为40g/L）中，35℃下超声20min，去离子水洗涤至中性，再转移至浓硝酸溶液中粗化，60℃下超声1h，再置于500mL敏化液中，25℃下超声30min，敏化后置于500mL银氨溶液中活化，25℃下超声30min。接着将石墨烯片置于镀液中进行表面镀镍，60℃下镀40min，得到镀镍石墨烯。
其中敏化液为20mLHCl、15gSnCl2、500mL去离子混合液。银氨溶液的配置为：将1g硝酸银、200mL去离子水混合，搅拌至溶解，加入氨水至沉淀消失。镀液各组分含量为：15g/L硫酸镍、25g/L氯化铵、8g/L柠檬酸钠、15g/L硼酸、10g/L次磷酸钠，pH为12.5。
本实施例中，所述低碳钢带牌号为H08A，购自上海宝钢集团，H08A钢带宽度为16mm，厚度为0.3mm。高碳铬铁粉的型号为FeCr67C9.5；硼铁粉的型号为FeB22；钛铁粉的型号为FeTi30；石墨烯片购自苏州恒球石墨烯科技有限公司，片层尺寸为5~50μm，厚度为3~8nm，层数为6~10层。
实施例1：一种耐磨抗裂堆焊用焊丝的制备方法，包括以下步骤：
（1）以总质量为10kg计，按照质量分数，将40wt%高碳铬铁粉、8wt%硼铁粉、6wt%钛铁粉、19.5wt%还原铁粉分别过80目筛，去除杂质后混合，得到粉末A。
将5wt%氮化铬粉、6wt%碳化铬粉、7wt%钨粉、6wt%石墨粉、1wt%％萤石、0.5wt%氟化钠、1wt%氟硅酸钠分别过100目筛，去除杂质后混合，得到粉末B。
粉末A和粉末B以20r/min转速搅拌30min，得到药芯。
（2）以低碳钢带H08A为焊丝外皮，轧制形成U型截面，将步骤（1）得到的药芯填充至U型槽内，卷曲封口，经过焊丝拉拔机逐级拉细到至焊丝直径为2.8mm，得到预处理焊丝；所述药芯用量占预处理焊丝总质量的24wt%。
（3）对预处理焊丝表面进行去离子水冲洗，70℃碱液冲洗10min，70℃去离子水冲洗，烘干，烘干后先转移至助镀液中，85℃下处理15min。其中碱液为20g/L硅酸钠、30g/L碳酸钠、10g/L氢氧化钠混合液；助镀液为25wt%氯化铵、25wt%氯化锌、50wt%去离子水混合液。
再依次采用去离子水和无水乙醇冲洗，烘干，将烘干后的预处理焊丝转移至镀铝液中，同时向预处理焊丝表面氮气吹送复合石墨烯，并进行搅拌，热浸镀温度为550℃，浸镀时间为10s。形成含有镀铝层的焊丝。镀铝层中各组分为：以质量分数计，55wt%铝、7wt%硅、1.2wt%复合石墨烯，其余为锌。所述复合石墨烯为石墨烯片、镀镍石墨烯混合而成，所述石墨烯片、镀镍石墨烯的质量比为1：2。热浸镀时位于水平磁场中，磁场强度为0.5T。
实施例2：一种耐磨抗裂堆焊用焊丝的制备方法，包括以下步骤：
（1）以总质量为10kg计，按照质量分数，将40wt%高碳铬铁粉、8wt%硼铁粉、6wt%钛铁粉、19.5wt%还原铁粉分别过80目筛，去除杂质后混合，得到粉末A。
将5wt%氮化铬粉、6wt%碳化铬粉、7wt%钨粉、6wt%石墨粉、1wt%％萤石、0.5wt%氟化钠、1wt%氟硅酸钠分别过100目筛，去除杂质后混合，得到粉末B。
粉末A和粉末B以20r/min转速搅拌35min，得到药芯。
（2）以低碳钢带H08A为焊丝外皮，轧制形成U型截面，将步骤（1）得到的药芯填充至U型槽内，卷曲封口，经过焊丝拉拔机逐级拉细到至焊丝直径为2.8mm，得到预处理焊丝；所述药芯用量占预处理焊丝总质量的24wt%。
（3）对预处理焊丝表面进行去离子水冲洗，75℃碱液冲洗9min，70℃去离子水冲洗，烘干，烘干后先转移至助镀液中，85℃下处理12min。其中碱液为20g/L硅酸钠、30g/L碳酸钠、10g/L氢氧化钠混合液；助镀液为25wt%氯化铵、25wt%氯化锌、50wt%去离子水混合液。
再依次采用去离子水和无水乙醇冲洗，烘干，将烘干后的预处理焊丝转移至镀铝液中，同时向预处理焊丝表面氮气吹送复合石墨烯，并进行搅拌，热浸镀温度为550℃，浸镀时间为12s。形成含有镀铝层的焊丝。镀铝层中各组分为：以质量分数计，55wt%铝、7wt%硅、1.2wt%复合石墨烯，其余为锌。所述复合石墨烯为石墨烯片、镀镍石墨烯混合而成，所述石墨烯片、镀镍石墨烯的质量比为1：2。热浸镀时位于水平磁场中，磁场强度为0.5T。
实施例3：一种耐磨抗裂堆焊用焊丝的制备方法，包括以下步骤：
（1）以总质量为10kg计，按照质量分数，将40wt%高碳铬铁粉、8wt%硼铁粉、6wt%钛铁粉、19.5wt%还原铁粉分别过80目筛，去除杂质后混合，得到粉末A。
将5wt%氮化铬粉、6wt%碳化铬粉、7wt%钨粉、6wt%石墨粉、1wt%％萤石、0.5wt%氟化钠、1wt%氟硅酸钠分别过100目筛，去除杂质后混合，得到粉末B。
粉末A和粉末B以20r/min转速搅拌40min，得到药芯。
（2）以低碳钢带H08A为焊丝外皮，轧制形成U型截面，将步骤（1）得到的药芯填充至U型槽内，卷曲封口，经过焊丝拉拔机逐级拉细到至焊丝直径为2.8mm，得到预处理焊丝；所述药芯用量占预处理焊丝总质量的24wt%。
（3）对预处理焊丝表面进行去离子水冲洗，80℃碱液冲洗8min，75℃去离子水冲洗，烘干，烘干后先转移至助镀液中，90℃下处理10min。其中碱液为20g/L硅酸钠、30g/L碳酸钠、10g/L氢氧化钠混合液；助镀液为25wt%氯化铵、25wt%氯化锌、50wt%去离子水混合液。
再依次采用去离子水和无水乙醇冲洗，烘干，将烘干后的预处理焊丝转移至镀铝液中，同时向预处理焊丝表面氮气吹送复合石墨烯，并进行搅拌，热浸镀温度为550℃，浸镀时间为15s。形成含有镀铝层的焊丝。镀铝层中各组分为：以质量分数计，55wt%铝、7wt%硅、1.2wt%复合石墨烯，其余为锌。所述复合石墨烯为石墨烯片、镀镍石墨烯混合而成，所述石墨烯片、镀镍石墨烯的质量比为1：2。热浸镀时位于水平磁场中，磁场强度为0.5T。
对比例1：以实施例2为对照组，对比例1中硅的用量为4wt%。
一种耐磨抗裂堆焊用焊丝的制备方法，包括以下步骤：
（1）以总质量为10kg计，按照质量分数，将40wt%高碳铬铁粉、8wt%硼铁粉、6wt%钛铁粉、19.5wt%还原铁粉分别过80目筛，去除杂质后混合，得到粉末A。
将5wt%氮化铬粉、6wt%碳化铬粉、7wt%钨粉、6wt%石墨粉、1wt%％萤石、0.5wt%氟化钠、1wt%氟硅酸钠分别过100目筛，去除杂质后混合，得到粉末B。
粉末A和粉末B以20r/min转速搅拌35min，得到药芯。
（2）以低碳钢带H08A为焊丝外皮，轧制形成U型截面，将步骤（1）得到的药芯填充至U型槽内，卷曲封口，经过焊丝拉拔机逐级拉细到至焊丝直径为2.8mm，得到预处理焊丝；所述药芯用量占预处理焊丝总质量的24wt%。
（3）对预处理焊丝表面进行去离子水冲洗，75℃碱液冲洗9min，70℃去离子水冲洗，烘干，烘干后先转移至助镀液中，85℃下处理12min。其中碱液为20g/L硅酸钠、30g/L碳酸钠、10g/L氢氧化钠混合液；助镀液为25wt%氯化铵、25wt%氯化锌、50wt%去离子水混合液。
再依次采用去离子水和无水乙醇冲洗，烘干，将烘干后的预处理焊丝转移至镀铝液中，同时向预处理焊丝表面氮气吹送复合石墨烯，并进行搅拌，热浸镀温度为550℃，浸镀时间为12s。形成含有镀铝层的焊丝。镀铝层中各组分为：以质量分数计，55wt%铝、4wt%硅、1.2wt%复合石墨烯，其余为锌。所述复合石墨烯为石墨烯片、镀镍石墨烯混合而成，所述石墨烯片、镀镍石墨烯的质量比为1：2。热浸镀时位于水平磁场中，磁场强度为0.5T。
对比例2：以实施例2为对照组，对比例2中热浸镀铝时间为25s，硅的含量为4wt%。
一种耐磨抗裂堆焊用焊丝的制备方法，包括以下步骤：
（1）以总质量为10kg计，按照质量分数，将40wt%高碳铬铁粉、8wt%硼铁粉、6wt%钛铁粉、19.5wt%还原铁粉分别过80目筛，去除杂质后混合，得到粉末A。
将5wt%氮化铬粉、6wt%碳化铬粉、7wt%钨粉、6wt%石墨粉、1wt%％萤石、0.5wt%氟化钠、1wt%氟硅酸钠分别过100目筛，去除杂质后混合，得到粉末B。
粉末A和粉末B以20r/min转速搅拌35min，得到药芯。
（2）以低碳钢带H08A为焊丝外皮，轧制形成U型截面，将步骤（1）得到的药芯填充至U型槽内，卷曲封口，经过焊丝拉拔机逐级拉细到至焊丝直径为2.8mm，得到预处理焊丝；所述药芯用量占预处理焊丝总质量的24wt%。
（3）对预处理焊丝表面进行去离子水冲洗，75℃碱液冲洗9min，70℃去离子水冲洗，烘干，烘干后先转移至助镀液中，85℃下处理12min。其中碱液为20g/L硅酸钠、30g/L碳酸钠、10g/L氢氧化钠混合液；助镀液为25wt%氯化铵、25wt%氯化锌、50wt%去离子水混合液。
再依次采用去离子水和无水乙醇冲洗，烘干，将烘干后的预处理焊丝转移至镀铝液中，同时向预处理焊丝表面氮气吹送复合石墨烯，并进行搅拌，热浸镀温度为550℃，浸镀时间为25s。形成含有镀铝层的焊丝。镀铝层中各组分为：以质量分数计，55wt%铝、4wt%硅、1.2wt%复合石墨烯，其余为锌。所述复合石墨烯为石墨烯片、镀镍石墨烯混合而成，所述石墨烯片、镀镍石墨烯的质量比为1：2。热浸镀时位于水平磁场中，磁场强度为0.5T。
对比例3：以实施例2为对照组，对比例3中并未引入磁场。
一种耐磨抗裂堆焊用焊丝的制备方法，包括以下步骤：
（1）以总质量为10kg计，按照质量分数，将40wt%高碳铬铁粉、8wt%硼铁粉、6wt%钛铁粉、19.5wt%还原铁粉分别过80目筛，去除杂质后混合，得到粉末A。
将5wt%氮化铬粉、6wt%碳化铬粉、7wt%钨粉、6wt%石墨粉、1wt%％萤石、0.5wt%氟化钠、1wt%氟硅酸钠分别过100目筛，去除杂质后混合，得到粉末B。
粉末A和粉末B以20r/min转速搅拌35min，得到药芯。
（2）以低碳钢带H08A为焊丝外皮，轧制形成U型截面，将步骤（1）得到的药芯填充至U型槽内，卷曲封口，经过焊丝拉拔机逐级拉细到至焊丝直径为2.8mm，得到预处理焊丝；所述药芯用量占预处理焊丝总质量的24wt%。
（3）对预处理焊丝表面进行去离子水冲洗，75℃碱液冲洗9min，70℃去离子水冲洗，烘干，烘干后先转移至助镀液中，85℃下处理12min。其中碱液为20g/L硅酸钠、30g/L碳酸钠、10g/L氢氧化钠混合液；助镀液为25wt%氯化铵、25wt%氯化锌、50wt%去离子水混合液。
再依次采用去离子水和无水乙醇冲洗，烘干，将烘干后的预处理焊丝转移至镀铝液中，同时向预处理焊丝表面氮气吹送复合石墨烯，并进行搅拌，热浸镀温度为550℃，浸镀时间为12s。形成含有镀铝层的焊丝。镀铝层中各组分为：以质量分数计，55wt%铝、7wt%硅、1.2wt%复合石墨烯，其余为锌。所述复合石墨烯为石墨烯片、镀镍石墨烯混合而成，所述石墨烯片、镀镍石墨烯的质量比为1：2。
对比例4：以实施例2为对照组，对比例3中并未引入磁场，且均采用普通石墨烯片，并未引入镀镍石墨烯。
一种耐磨抗裂堆焊用焊丝的制备方法，包括以下步骤：
（1）以总质量为10kg计，按照质量分数，将40wt%高碳铬铁粉、8wt%硼铁粉、6wt%钛铁粉、19.5wt%还原铁粉分别过80目筛，去除杂质后混合，得到粉末A。
将5wt%氮化铬粉、6wt%碳化铬粉、7wt%钨粉、6wt%石墨粉、1wt%％萤石、0.5wt%氟化钠、1wt%氟硅酸钠分别过100目筛，去除杂质后混合，得到粉末B。
粉末A和粉末B以20r/min转速搅拌35min，得到药芯。
（2）以低碳钢带H08A为焊丝外皮，轧制形成U型截面，将步骤（1）得到的药芯填充至U型槽内，卷曲封口，经过焊丝拉拔机逐级拉细到至焊丝直径为2.8mm，得到预处理焊丝；所述药芯用量占预处理焊丝总质量的24wt%。
（3）对预处理焊丝表面进行去离子水冲洗，75℃碱液冲洗9min，70℃去离子水冲洗，烘干，烘干后先转移至助镀液中，85℃下处理12min。其中碱液为20g/L硅酸钠、30g/L碳酸钠、10g/L氢氧化钠混合液；助镀液为25wt%氯化铵、25wt%氯化锌、50wt%去离子水混合液。
再依次采用去离子水和无水乙醇冲洗，烘干，将烘干后的预处理焊丝转移至镀铝液中，同时向预处理焊丝表面氮气吹送石墨烯片，并进行搅拌，热浸镀温度为550℃，浸镀时间为12s。形成含有镀铝层的焊丝。镀铝层中各组分为：以质量分数计，55wt%铝、7wt%硅、1.2wt%复合石墨烯，其余为锌。
对比例5：以实施例2为对照组，对比例5中并未进行热浸镀铝，其余工艺不变。
检测实验：
1、以Q235钢为基材金属，尺寸为250mm×150mm×12mm，堆焊前对基材金属进行表面打磨，再通过丙酮、无水乙醇清楚，利用实施例1~3、对比例1~4制备的焊丝，进行堆焊，堆焊参数为“焊接电压25~30V，焊接电流为200A，焊接速度为10mm/s，焊丝伸出长度为15mm”。
硬度：在堆焊试样的中部采用线切割截取硬度样品，上下表面打磨平整后，检测其表面硬度，载荷为150Kg，加载时间为15s，测试并记录其表面硬度。
耐磨性：在垂直于堆焊层表面的部位，采用线切割截取磨损样品，尺寸为56mm×27mm×11mm，在试样表面打磨平整后，丙酮清洗，并通过橡胶轮式湿砂磨损试验机进行磨损试验，试验中加入1Kg水和1.5Kg石英砂（40~70目）的混合物，胶轮速度为240r/min，胶轮直径为150mm，胶轮表面压力为1.5MPa，磨损时间为5min，磨损后测重，并记录质量损失。
项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
硬度HRC 63.6 64.4 63.9 61.8 54.4 60.4 57.9
质量损失 0.065g 0.057g 0.061g 0.076g 0.127g 0.089g 0.104g
2、取实施例2、对比例1~4制备的焊丝，将其置于3.5%NaCl溶液中，采用三电极体系进行电化学测试，铂电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，待测面积均为1cm×1cm，极化曲线测试的电位扫描范围为-0.35V~0.35V，扫描速度为1mV/s，数据拟合并记录自腐蚀电流密度（A×cm-2）。
按照1公开的方法进行焊接工艺效果记录，并与耐腐蚀性能相互对照比较。
表二
项目 实施例2 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
<![CDATA[自腐蚀电流密度A×cm<sup>-2</sup>]]> <![CDATA[5.9×10<sup>-6</sup>]]> <![CDATA[5.6×10<sup>-6</sup>]]> <![CDATA[4.9×10<sup>-6</sup>]]> <![CDATA[7.6×10<sup>-6</sup>]]> <![CDATA[8.4×10<sup>-6</sup>]]>
表三
焊接工艺 实施例2 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
飞溅 小 中等 较大 小 小
铁水流动性 较好 中等 较差 较好 较好
焊缝表面观察 焊缝美观，表面无开裂、无气孔 焊缝美观度一般，表面无开裂、无气孔 焊缝美观度较差，表面无开裂、无气孔 焊缝美观，表面无开裂、无气孔 焊缝美观，表面无开裂、无气孔
3、本申请将实施例2制备的焊丝置于空气中，暴露6个月，其表面依旧较优异的金属光泽，无明显锈蚀，焊接效果依旧很优异；而未做表面热浸镀铝工艺的焊丝（对比例5），其表面出现锈蚀情况，整体凹凸不平，焊接效果非常差。
结论：本方案公开了一种耐磨抗裂堆焊用焊丝及其制备方法，各组分配比适宜，工艺设计合理，制备得到的表面含有镀铝层的焊丝不仅具有优异的耐腐蚀性能，而且通过对其工艺参数和步骤调整，以保证焊丝能够实现较优异的焊接效果，堆焊合金的耐磨性能和硬度也能够得到提升，实用性更高。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种耐磨抗裂堆焊用焊丝的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将高碳铬铁粉、硼铁粉、钛铁粉、还原铁粉分别过80目筛，去除杂质后混合，得到粉末A；
将氮化铬粉、碳化铬粉、钨粉、石墨粉、萤石、氟化钠、氟硅酸钠分别过100目筛，去除杂质后混合，得到粉末B；
粉末A和粉末B混合均匀，得到药芯；
所述药芯各组分含量为：以质量分数计，35~40wt%高碳铬铁粉、8~10wt%硼铁粉、3~5wt%氮化铬粉、5~10wt%钛铁粉、4~6wt%碳化铬粉、6~8wt%钨粉、4~6wt%石墨粉、1~3wt%％萤石、0.5~1.5wt%氟化钠、0.5~1.5wt%氟硅酸钠，余量为还原铁粉；
（2）以低碳钢带为焊丝外皮，轧制形成U型截面，将步骤（1）得到的药芯填充至U型槽内，卷曲封口，经过焊丝拉拔机逐级拉细到至焊丝直径为2.8mm，得到预处理焊丝；所述药芯用量占预处理焊丝总质量的20~24wt%；
（3）对预处理焊丝表面进行去离子水冲洗，70~80℃碱液冲洗8~10min，70~75℃去离子水冲洗，烘干，表面热浸镀铝，形成含有镀铝层的焊丝；
步骤（3）中，热浸镀铝时，将烘干后的预处理焊丝转移至镀铝液中，同时向预处理焊丝表面氮气吹送复合石墨烯，并进行搅拌，热浸镀温度为550℃，浸镀时间为10~15s；镀铝层中各组分为：以质量分数计，45~55wt%铝、6~8wt%硅、0.8~1.2wt%复合石墨烯，其余为锌；所述复合石墨烯为石墨烯片、镀镍石墨烯混合而成，所述石墨烯片、镀镍石墨烯的质量比为1：2。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨抗裂堆焊用焊丝的制备方法，其特征在于：热浸镀时位于水平磁场中，磁场强度为0.5~1.5T。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨抗裂堆焊用焊丝的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，预处理焊丝烘干后，先转移至助镀液中，85~90℃下处理10~15min，依次采用去离子水和无水乙醇冲洗，烘干后转移至镀铝液中进行热浸镀铝，形成含有镀铝层的焊丝；其中助镀液为25wt%氯化铵、25wt%氯化锌、50wt%去离子水混合液。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的一种耐磨抗裂堆焊用焊丝的制备方法制备的焊丝。
CN202211295051.2A 2022-10-21 2022-10-21 一种耐磨抗裂堆焊用焊丝及其制备方法 Active CN115476071B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211295051.2A CN115476071B (zh) 2022-10-21 2022-10-21 一种耐磨抗裂堆焊用焊丝及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211295051.2A CN115476071B (zh) 2022-10-21 2022-10-21 一种耐磨抗裂堆焊用焊丝及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115476071A CN115476071A (zh) 2022-12-16
CN115476071B true CN115476071B (zh) 2023-05-09

Family

ID=84396289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211295051.2A Active CN115476071B (zh) 2022-10-21 2022-10-21 一种耐磨抗裂堆焊用焊丝及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115476071B (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130092674A1 (en) * 2009-06-05 2013-04-18 Lincoln Global, Inc. Electrodes incorporating metallic coated particles and methods thereof
CN101633084A (zh) * 2009-07-31 2010-01-27 天津大学 一种用于二氧化碳气体保护焊的镀铝焊丝及其制备方法
CN103418941B (zh) * 2013-07-30 2016-03-02 北京工业大学 用于耐磨部件磨损部位修复的焊丝及其制造方法
CN106271197B (zh) * 2015-05-26 2018-07-27 中冶建筑研究总院有限公司 铬-钛强化高碳高合金钢耐磨堆焊药芯焊丝及其制备方法
CN105665959A (zh) * 2016-03-30 2016-06-15 北京工业大学 一种用于压铸模具焊接和修复的堆焊药芯焊丝
CN112276414B (zh) * 2020-10-21 2022-03-15 三门峡市中乌科技创新研究院 一种高硬度耐磨药芯焊丝及其药芯粉末

Also Published As

Publication number Publication date
CN115476071A (zh) 2022-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102352508B (zh) Trt机组零部件激光熔覆用铁基合金粉末
CN112122821B (zh) 一种液压支架部件tig-p堆焊用耐磨抗腐蚀药芯焊丝
CN104046982B (zh) 一种镍基wc混合粉末激光熔覆方法
CN102941418A (zh) 一种镍基钎料及其制备合金涂层的方法
CN102021567B (zh) 一种制造锅炉管防腐涂层的镍基合金粉末
CN115476071B (zh) 一种耐磨抗裂堆焊用焊丝及其制备方法
JP2013226585A (ja) 溶接構造体の製造方法
CN106862740B (zh) 一种烧结NdFeB表面高耐蚀高结合力涂层的制备方法
CN110977248A (zh) 耐磨药芯组合物、耐磨焊丝及其制备方法与应用
CN110773905B (zh) 大线能量焊接用钢焊接药芯焊丝及其制备方法与焊接方法
CN104498856A (zh) 一种高抗腐电弧喷涂纯锌涂层封孔剂与制备工艺及其应用
CN113579549A (zh) 一种金属粉芯型药芯焊丝
JPS6233090A (ja) 粉末肉盛用合金粉末
CN109530958A (zh) 一种低成本奥氏体高锰钢自保护药芯焊丝
CN108326428B (zh) 一种核级阀门堆焊材料的制备及堆焊方法
CN115971475A (zh) 一种含金刚石的超耐磨镍基复合材料及制备方法
CN110877169B (zh) 一种电沉积镍钨稀土堆焊焊条及制备工艺
CN107150189A (zh) 一种复合堆焊材料的制备方法
CN109898048B (zh) 一种含纳米粒子梯度耐磨涂层的制备方法
CN104233281A (zh) 一种用于内燃机增压器喷嘴环修复的钴基合金粉末
CN110560958A (zh) 一种耐磨板堆焊焊丝
CN111118491A (zh) 一种添加Al元素提高FeCoCr涂层腐蚀性能的方法
XIA et al. Nitride precipitation kinetics in high nitrogen austenitic stainless steel and its effect on weldability
CN108326469A (zh) 一种用于堆焊金属耐磨复合板的药芯焊丝
CN116219344B (zh) 一种铁基铸件的热镀锌工艺

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