CN115647652A - 一种耐磨药芯焊丝及其制备方法 - Google Patents
一种耐磨药芯焊丝及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115647652A CN115647652A CN202211431717.2A CN202211431717A CN115647652A CN 115647652 A CN115647652 A CN 115647652A CN 202211431717 A CN202211431717 A CN 202211431717A CN 115647652 A CN115647652 A CN 115647652A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flux
- powder
- cored wire
- wear
- ultrasonic
- 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.)
- Granted
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 27
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 82
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 69
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 63
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 50
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 38
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 36
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 16
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 22
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 19
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 17
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 16
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- NZPIUJUFIFZSPW-UHFFFAOYSA-H lanthanum carbonate Chemical compound [La+3].[La+3].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O NZPIUJUFIFZSPW-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 12
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910017569 La2(CO3)3 Inorganic materials 0.000 claims description 11
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 11
- 229960001633 lanthanum carbonate Drugs 0.000 claims description 11
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 10
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- GFGLXZFJKQWOAR-UHFFFAOYSA-J O.[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Zr+4] Chemical compound O.[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Zr+4] GFGLXZFJKQWOAR-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 9
- OTRAYOBSWCVTIN-UHFFFAOYSA-N OB(O)O.OB(O)O.OB(O)O.OB(O)O.OB(O)O.N.N.N.N.N.N.N.N.N.N.N.N.N.N.N Chemical compound OB(O)O.OB(O)O.OB(O)O.OB(O)O.OB(O)O.N.N.N.N.N.N.N.N.N.N.N.N.N.N.N OTRAYOBSWCVTIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 9
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 8
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 8
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 22
- 229940079593 drug Drugs 0.000 abstract description 16
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 6
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 4
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 5
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 5
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical group O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical group [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Abstract
本发明涉及焊接技术领域，具体是一种耐磨药芯焊丝及其制备方法；将药芯的填充率限定为65‑80％；通过控制药芯中金属粉末与陶瓷粉末之间的配比，从而协同提升熔敷金属的耐磨性及耐腐蚀性，使焊缝的组织致密化；在铜基药芯中引入复合陶瓷颗粒来提高熔敷金属耐磨性，通过控制复合陶瓷颗粒的制备工艺，合成稀土元素镧改性后的纳米复合陶瓷颗粒；在铜基药芯中引入Ag30CuZnSn粉末来提高熔敷金属耐磨性，通过控制Ag30CuZnSn粉末与复合陶瓷颗粒的质量比，进而提高熔敷金属组织的致密性；对药芯焊丝进行表面超声清洗、超声纳米改性处理，在药芯焊丝中引入梯度纳米结构，提高金属材料的力学性能硬度和耐磨性能，从而改善焊接的性能。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体是一种耐磨药芯焊丝及其制备方法。
背景技术
焊接是材料与材料之间的加工，随着社会的进步，焊接朝着高效率、自动化方向转变，而药芯焊丝是焊接中常用的熔敷材料，相较于其他焊接材料，其具有成分可设计、熔敷效率高、产量高等优点，有效推动了焊接工艺的发展。
随着经济的迅速发展，人类对海洋资源的开发利用越来越多，铜及其合金具有较好的耐腐蚀性，在海洋工业中被广泛应用。但大量采用纯铜构件会提高造价，不利于成本控制。在不锈钢表面熔覆一层铜可以解决成本问题；但铜的硬度较低，长期使用会产生磨损，从而降低使用寿命降低，因此开发具有耐磨性的铜基药芯焊丝具有现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨药芯焊丝及其制备方法，以解决现有技术中的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种耐磨药芯焊丝，包括药芯及包裹在药芯外的纯铜焊带，药芯中含有复合陶瓷颗粒，药芯焊丝经过超声纳米处理。
进一步的，超声纳米处理的工作条件为：超声振动频率为30kHz，振幅为5μm，静压力大小为400N，进给速度为0.1mm/r，主轴转速为250r/min。
进一步的，药芯的填充率为65-80％。
进一步的，焊带宽度为14-20mm，厚度为0.3-0.6mm。
进一步的，复合陶瓷颗粒的大小为300-500nm。
进一步的，以重量百分比计，所述药芯含有的组分为：镍粉25-35％、15-21％Ag30CuZnSn粉末、复合陶瓷颗粒25-35％、硼粉2-6％、钨粉4-8％、碳化硅6-10％，其余为铜。
进一步的，Ag30CuZnSn中Ag：Cu：Zn：Sn的质量比为30：38：30：2。
进一步的，复合陶瓷颗粒的制备包括以下步骤：将碳酸镧、稀硫酸、硼酸混合至溶解，加入氯化锆水合物、去离子水，边搅拌边加入稀氨水至溶液pH为9-10，陈化12h后抽滤，洗涤，干燥，研细，用浓度为1mol/L的五硼酸铵溶液浸泡12h，抽滤，烘干研细，在600℃焙烧3h，得到复合陶瓷颗粒。
进一步的，一种耐磨药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
S1：将金属粉末、陶瓷粉末混合后加热作为药芯，备用；
S2：以纯铜作为焊带，在焊丝自动成型机上将药芯、焊带制成预处理药芯焊丝；
S3：在预处理药芯焊丝表面进行超声清洗、超声纳米处理，得到一种耐磨药芯焊丝。
进一步的，加热的工作条件为：在810℃下保温50s，随炉冷却；超声清洗的工作条件为：超声功率270W，超声频率26.4kHz，超声时间5min。
本发明的有益效果：
本发明提供一种耐磨药芯焊丝及其制备方法，通过对药芯焊丝的药芯及焊带进行成分、工艺限定，得到一种成品不漏粉、表面光亮，具有优秀的韧性、耐磨性、耐腐蚀性的药芯焊丝。
本发明的铜基陶瓷颗粒焊丝，将药芯的填充率限定为65-80％，解决了焊丝填充率小导致的熔敷金属耐磨性不高问题，且通过控制药芯中金属粉末与陶瓷粉末之间的配比，从而协同提升熔敷金属的耐磨性及耐腐蚀性，使焊缝的组织致密化；
在铜基药芯中引入复合陶瓷颗粒来提高熔敷金属耐磨性，通过控制复合陶瓷颗粒的制备工艺，合成稀土元素镧改性后的纳米复合陶瓷颗粒；在铜基药芯中引入Ag30CuZnSn粉末来提高熔敷金属耐磨性，通过控制Ag30CuZnSn粉末与复合陶瓷颗粒的质量比，进而提高熔敷金属组织的致密性，因复合陶瓷颗粒中含有硫酸根与硼酐，能有效地去除铜和Ag30CuZnSn表面的氧化膜，降低其熔点，从而提高润湿铺展性；
为进一步改善药芯焊丝的防锈性及耐磨性，对药芯焊丝进行表面超声清洗、超声纳米改性处理，在药芯焊丝中引入梯度纳米结构，提高金属材料的力学性能硬度和耐磨性能，从而改善焊接的性能。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态如各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种耐磨药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
S1：将金属粉末、陶瓷粉末混合后加热作为药芯，备用；
以重量百分比计，以重量百分比计，所述药芯含有的组分为：镍粉35％、15％Ag30CuZnSn粉末、复合陶瓷颗粒25％、硼粉6％、钨粉8％、碳化硅10％，其余为铜；
Ag30CuZnSn粉末中Ag：Cu：Zn：Sn的质量比为30：38：30：2；
药芯的填充率为65％；复合陶瓷颗粒的大小为300nm；
复合陶瓷颗粒的制备包括以下步骤：将0.458g碳酸镧、2mol/L稀硫酸50mL、2mol/L硼酸50mL混合至溶解，加入0.322g氯化锆水合物、20mL去离子水，边搅拌边加入浓度5mol/L稀氨水至溶液pH为9，陈化12h后抽滤，洗涤，干燥，研细，用浓度为0.8mol/L的五硼酸铵溶液浸泡12h，抽滤，烘干研细，在600℃焙烧3h，得到复合陶瓷颗粒；
加热的工作条件为：在810℃下保温50s，随炉冷却；
S2：以纯铜作为焊带，在焊丝自动成型机上将药芯、焊带制成预处理药芯焊丝；焊带宽度为14mm，厚度为0.5mm；
S3：在预处理药芯焊丝表面进行超声清洗、超声纳米处理，得到一种耐磨药芯焊丝；超声清洗的工作条件为：超声功率270W，超声频率26.4kHz，超声时间5min；超声纳米处理的工作条件为：超声振动频率为30kHz，振幅为5μm，静压力大小为400N，进给速度为0.1mm/r，主轴转速为250r/min。
实施例2
一种耐磨药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
S1：将金属粉末、陶瓷粉末混合后加热作为药芯，备用；
以重量百分比计，所述药芯含有的组分为：镍粉30％、18％Ag30CuZnSn粉末、复合陶瓷颗粒30％、硼粉3％、钨粉6％、碳化硅10％，其余为铜；
Ag30CuZnSn粉末中Ag：Cu：Zn：Sn的质量比为30：38：30：2；
药芯的填充率为75％；复合陶瓷颗粒的大小为400nm；
复合陶瓷颗粒的制备包括以下步骤：将0.458g碳酸镧、2mol/L稀硫酸50mL、2mol/L硼酸50mL混合至溶解，加入0.322g氯化锆水合物、20mL去离子水，边搅拌边加入浓度5mol/L稀氨水至溶液pH为9.5，陈化12h后抽滤，洗涤，干燥，研细，用浓度为0.8mol/L的五硼酸铵溶液浸泡12h，抽滤，烘干研细，在600℃焙烧3h，得到复合陶瓷颗粒；
加热的工作条件为：在810℃下保温50s，随炉冷却；
S2：以纯铜作为焊带，在焊丝自动成型机上将药芯、焊带制成预处理药芯焊丝；焊带宽度为16mm，厚度为0.6mm；
S3：在预处理药芯焊丝表面进行超声清洗、超声纳米处理，得到一种耐磨药芯焊丝；超声清洗的工作条件为：超声功率270W，超声频率26.4kHz，超声时间5min；超声纳米处理的工作条件为：超声振动频率为30kHz，振幅为5μm，静压力大小为400N，进给速度为0.1mm/r，主轴转速为250r/min。
实施例3
一种耐磨药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
S1：将金属粉末、陶瓷粉末混合后加热作为药芯，备用；
以重量百分比计，所述药芯含有的组分为：镍粉25％、21％Ag30CuZnSn粉末、复合陶瓷颗粒35％、硼粉2％、钨粉4％、碳化硅6％，其余为铜；
Ag30CuZnSn粉末中Ag：Cu：Zn：Sn的质量比为30：38：30：2；
药芯的填充率为80％；复合陶瓷颗粒的大小为500nm；
复合陶瓷颗粒的制备包括以下步骤：将0.458g碳酸镧、2mol/L稀硫酸50mL、2mol/L硼酸50mL混合至溶解，加入0.322g氯化锆水合物、20mL去离子水，边搅拌边加入浓度5mol/L稀氨水至溶液pH为10，陈化12h后抽滤，洗涤，干燥，研细，用浓度为0.8mol/L的五硼酸铵溶液浸泡12h，抽滤，烘干研细，在600℃焙烧3h，得到复合陶瓷颗粒；
加热的工作条件为：在810℃下保温50s，随炉冷却；
S2：以纯铜作为焊带，在焊丝自动成型机上将药芯、焊带制成预处理药芯焊丝；焊带宽度为20mm，厚度为0.8mm；
S3：在预处理药芯焊丝表面进行超声清洗、超声纳米处理，得到一种耐磨药芯焊丝；超声清洗的工作条件为：超声功率270W，超声频率26.4kHz，超声时间5min；超声纳米处理的工作条件为：超声振动频率为30kHz，振幅为5μm，静压力大小为400N，进给速度为0.1mm/r，主轴转速为250r/min。
对比例1
以实施例3为对照组，没有添加Ag30CuZnSn粉末，其他工序正常。
一种耐磨药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
S1：将金属粉末、陶瓷粉末混合后加热作为药芯，备用；
以重量百分比计，所述药芯含有的组分为：镍粉25％、复合陶瓷颗粒35％、硼粉2％、钨粉4％、碳化硅6％，其余为铜；
药芯的填充率为80％；复合陶瓷颗粒的大小为500nm；
复合陶瓷颗粒的制备包括以下步骤：将0.458g碳酸镧、2mol/L稀硫酸50mL、2mol/L硼酸50mL混合至溶解，加入0.322g氯化锆水合物、20mL去离子水，边搅拌边加入浓度5mol/L稀氨水至溶液pH为10，陈化12h后抽滤，洗涤，干燥，研细，用浓度为0.8mol/L的五硼酸铵溶液浸泡12h，抽滤，烘干研细，在600℃焙烧3h，得到复合陶瓷颗粒；
加热的工作条件为：在810℃下保温50s，随炉冷却；
S2：以纯铜作为焊带，在焊丝自动成型机上将药芯、焊带制成预处理药芯焊丝；焊带宽度为20mm，厚度为0.8mm；
S3：在预处理药芯焊丝表面进行超声清洗、超声纳米处理，得到一种耐磨药芯焊丝；超声清洗的工作条件为：超声功率270W，超声频率26.4kHz，超声时间5min；超声纳米处理的工作条件为：超声振动频率为30kHz，振幅为5μm，静压力大小为400N，进给速度为0.1mm/r，主轴转速为250r/min。
对比例2
以实施例3为对照组，用氧化锆替换复合陶瓷颗粒，其他工序正常。
一种耐磨药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
S1：将金属粉末、陶瓷粉末混合后加热作为药芯，备用；
以重量百分比计，所述药芯含有的组分为：镍粉25％、21％Ag30CuZnSn粉末、氧化锆35％、硼粉2％、钨粉4％、碳化硅6％，其余为铜；
Ag30CuZnSn粉末中Ag：Cu：Zn：Sn的质量比为30：38：30：2；
药芯的填充率为80％；
加热的工作条件为：在810℃下保温50s，随炉冷却；
S2：以纯铜作为焊带，在焊丝自动成型机上将药芯、焊带制成预处理药芯焊丝；焊带宽度为20mm，厚度为0.8mm；
S3：在预处理药芯焊丝表面进行超声清洗、超声纳米处理，得到一种耐磨药芯焊丝；超声清洗的工作条件为：超声功率270W，超声频率26.4kHz，超声时间5min；超声纳米处理的工作条件为：超声振动频率为30kHz，振幅为5μm，静压力大小为400N，进给速度为0.1mm/r，主轴转速为250r/min。
对比例3
以实施例3为对照组，用氧化镧替换复合陶瓷颗粒，其他工序正常。
一种耐磨药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
S1：将金属粉末、陶瓷粉末混合后加热作为药芯，备用；
以重量百分比计，所述药芯含有的组分为：镍粉25％、21％Ag30CuZnSn粉末、氧化镧35％、硼粉2％、钨粉4％、碳化硅6％，其余为铜；
Ag30CuZnSn粉末中Ag：Cu：Zn：Sn的质量比为30：38：30：2；
药芯的填充率为80％；
加热的工作条件为：在810℃下保温50s，随炉冷却；
S2：以纯铜作为焊带，在焊丝自动成型机上将药芯、焊带制成预处理药芯焊丝；焊带宽度为20mm，厚度为0.8mm；
S3：在预处理药芯焊丝表面进行超声清洗、超声纳米处理，得到一种耐磨药芯焊丝；超声清洗的工作条件为：超声功率270W，超声频率26.4kHz，超声时间5min；超声纳米处理的工作条件为：超声振动频率为30kHz，振幅为5μm，静压力大小为400N，进给速度为0.1mm/r，主轴转速为250r/min。
对比例4
以实施例3为对照组，用三氧化二硼替换复合陶瓷颗粒，其他工序正常。
一种耐磨药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
S1：将金属粉末、陶瓷粉末混合后加热作为药芯，备用；
以重量百分比计，所述药芯含有的组分为：镍粉25％、21％Ag30CuZnSn粉末、三氧化二硼35％、硼粉2％、钨粉4％、碳化硅6％，其余为铜；
Ag30CuZnSn粉末中Ag：Cu：Zn：Sn的质量比为30：38：30：2；
药芯的填充率为80％；
加热的工作条件为：在810℃下保温50s，随炉冷却；
S2：以纯铜作为焊带，在焊丝自动成型机上将药芯、焊带制成预处理药芯焊丝；焊带宽度为20mm，厚度为0.8mm；
S3：在预处理药芯焊丝表面进行超声清洗、超声纳米处理，得到一种耐磨药芯焊丝；超声清洗的工作条件为：超声功率270W，超声频率26.4kHz，超声时间5min；超声纳米处理的工作条件为：超声振动频率为30kHz，振幅为5μm，静压力大小为400N，进给速度为0.1mm/r，主轴转速为250r/min。
对比例5
以实施例3为对照组，18％Ag30CuZnSn粉末替换21％Ag30CuZnSn粉末，其他工序正常。
一种耐磨药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
S1：将金属粉末、陶瓷粉末混合后加热作为药芯，备用；
以重量百分比计，所述药芯含有的组分为：镍粉25％、18％Ag30CuZnSn粉末、复合陶瓷颗粒35％、硼粉2％、钨粉4％、碳化硅6％，其余为铜；
Ag30CuZnSn粉末中Ag：Cu：Zn：Sn的质量比为30：38：30：2；
药芯的填充率为80％；复合陶瓷颗粒的大小为500nm；
复合陶瓷颗粒的制备包括以下步骤：将0.458g碳酸镧、2mol/L稀硫酸50mL、2mol/L硼酸50mL混合至溶解，加入0.322g氯化锆水合物、20mL去离子水，边搅拌边加入浓度5mol/L稀氨水至溶液pH为10，陈化12h后抽滤，洗涤，干燥，研细，用浓度为0.8mol/L的五硼酸铵溶液浸泡12h，抽滤，烘干研细，在600℃焙烧3h，得到复合陶瓷颗粒；
加热的工作条件为：在810℃下保温50s，随炉冷却；
S2：以纯铜作为焊带，在焊丝自动成型机上将药芯、焊带制成预处理药芯焊丝；焊带宽度为20mm，厚度为0.8mm；
S3：在预处理药芯焊丝表面进行超声清洗、超声纳米处理，得到一种耐磨药芯焊丝；超声清洗的工作条件为：超声功率270W，超声频率26.4kHz，超声时间5min；超声纳米处理的工作条件为：超声振动频率为30kHz，振幅为5μm，静压力大小为400N，进给速度为0.1mm/r，主轴转速为250r/min。
对比例6
以实施例3为对照组，没有进行超声纳米处理，其他工序正常。
一种耐磨药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
S1：将金属粉末、陶瓷粉末混合后加热作为药芯，备用；
以重量百分比计，所述药芯含有的组分为：镍粉25％、21％Ag30CuZnSn粉末、复合陶瓷颗粒35％、硼粉2％、钨粉4％、碳化硅6％，其余为铜；
Ag30CuZnSn粉末与复合陶瓷颗粒的重量比为3：5；
Ag30CuZnSn粉末中Ag：Cu：Zn：Sn的质量比为30：38：30：2；
药芯的填充率为80％；复合陶瓷颗粒的大小为500nm；
复合陶瓷颗粒的制备包括以下步骤：将0.458g碳酸镧、2mol/L稀硫酸50mL、2mol/L硼酸50mL混合至溶解，加入0.322g氯化锆水合物、20mL去离子水，边搅拌边加入浓度5mol/L稀氨水至溶液pH为10，陈化12h后抽滤，洗涤，干燥，研细，用浓度为0.8mol/L的五硼酸铵溶液浸泡12h，抽滤，烘干研细，在600℃焙烧3h，得到复合陶瓷颗粒；
加热的工作条件为：在810℃下保温50s，随炉冷却；
S2：以纯铜作为焊带，在焊丝自动成型机上将药芯、焊带制成预处理药芯焊丝；焊带宽度为20mm，厚度为0.8mm；
S3：在预处理药芯焊丝表面进行超声清洗，得到一种耐磨药芯焊丝；超声清洗的工作条件为：超声功率270W，超声频率26.4kHz，超声时间5min。
所用原料来源：
镍粉(15-45μm)：上海舸麟科技有限公司；硼粉(15-20μm))：福斯曼科技(北京)有限公司；钨粉7440-33-7：上海科拉曼试剂有限公司；碳化硅409-21-2、Ag粉7440-22-4：浙江亚美纳米科技有限公司；Cu粉7440-50-8、Sn粉7440-31-5：上海先芯新材料科技有限公司；Zn粉：合肥中航纳米技术发展有限公司；碳酸镧587-26-8：南京百慕达生物科技有限公司；硫酸、硼酸、氯化锆水合物、氨水、五硼酸铵，分析纯：国药集团试剂。
性能测试：
参考GB/T17853-2018对实施例1-3、对比例1-6所制得的药芯焊丝进行测试；将制成的药芯焊丝熔敷为100mm×80mm×12mm尺寸的不锈钢表面，焊接时采取明弧堆焊，焊接电压25V，焊接电流200A，焊接速度10mm/s，焊丝伸出长度15mm；堆焊结束后，磨制、抛光、清洗后吹干；采用维氏硬度计测试硬度；采用MLS-23型橡胶轮式湿砂磨损试验机进行磨损试验，试样尺寸为56mm×27mm×11mm，石英砂粒度50目，胶轮直径150mm，胶轮转速240r/min，胶轮表面压力1.5MPa，磨损时间3min；磨损前用分析天平测量出试样的重量G0，将磨损后试样吹干，测出磨损后的重量G1，计算出试样被磨损的重量ΔG＝G0－G1所得结果如表1所示；
表1
本发明提供一种耐磨药芯焊丝及其制备方法，通过对药芯焊丝的药芯及焊带进行成分、工艺限定，得到一种成品不漏粉、表面光亮，具有优秀的韧性、耐磨性、耐腐蚀性的药芯焊丝，采用本发明制备的药芯焊丝焊接过程中熔覆层成型性好，无裂纹及夹渣等缺陷。
将实施例3与对比例1-5进行对比可知，本发明的铜基陶瓷颗粒焊丝，将药芯的填充率限定为65-80％，解决了焊丝填充率小导致的熔敷金属耐磨性不高问题，且通过控制药芯中金属粉末与陶瓷粉末之间的配比，从而协同提升熔敷金属的耐磨性及耐腐蚀性，使焊缝的组织致密化；
将实施例3与对比例1进行对比可知，在铜基药芯中引入Ag30CuZnSn粉末来提高熔敷金属耐磨性；将实施例3与对比例2、对比例3、对比例4进行对比可知，在铜基药芯中引入复合陶瓷颗粒来提高熔敷金属耐磨性，通过控制复合陶瓷颗粒的制备工艺，合成稀土元素镧改性后的纳米复合陶瓷颗粒；将实施例3与对比例5进行对比可知，通过控制Ag30CuZnSn粉末与复合陶瓷颗粒的质量比，进而提高熔敷金属组织的致密性，因复合陶瓷颗粒中含有硫酸根与硼酐，能有效地去除铜和Ag30CuZnSn表面的氧化膜，降低其熔点，从而提高润湿铺展性，改善药芯焊丝的性能；
将实施例3与对比例6进行对比可知，为进一步改善药芯焊丝的防锈性及耐磨性，对药芯焊丝进行表面超声清洗、超声纳米改性处理，在药芯焊丝中引入梯度纳米结构，提高金属材料的力学性能硬度和耐磨性能，从而改善焊接的性能。
以上所述仅为本发明的为实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书所做的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种耐磨药芯焊丝，其特征在于，包括药芯及包裹在药芯外的纯铜焊带，所述药芯中含有复合陶瓷颗粒，所述药芯焊丝经过超声纳米处理。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨药芯焊丝，其特征在于，超声纳米处理的工作条件为：超声振动频率为30kHz，振幅为5μm，静压力大小为400N，进给速度为0.1mm/r，主轴转速为250r/min。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨药芯焊丝，其特征在于，所述药芯的填充率为65-80％；复合陶瓷颗粒的大小为300-500nm。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨药芯焊丝，其特征在于，所述焊带宽度为14-20mm，厚度为0.3-0.6mm。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨药芯焊丝，其特征在于，以重量百分比计，所述药芯含有的组分为：镍粉25-35％、Ag30CuZnSn粉末15-21％、复合陶瓷颗粒25-35％、硼粉2-6％、钨粉4-8％、碳化硅6-10％，其余为铜。
6.根据权利要求5所述的一种耐磨药芯焊丝，其特征在于，Ag30CuZnSn粉末与复合陶瓷颗粒的重量比为3：5。
7.根据权利要求5所述的一种耐磨药芯焊丝，其特征在于，Ag30CuZnSn粉末中Ag：Cu：Zn：Sn的质量比为30：38：30：2。
8.根据权利要求5所述的一种耐磨药芯焊丝，其特征在于，复合陶瓷颗粒的制备包括以下步骤：将碳酸镧、稀硫酸、硼酸混合至溶解，加入氯化锆水合物、去离子水，边搅拌边加入稀氨水至溶液pH为9-10，陈化12h后抽滤，洗涤，干燥，研细，用五硼酸铵溶液浸泡12h，抽滤，烘干研细，在600℃焙烧3h，得到复合陶瓷颗粒。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种耐磨药芯焊丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将金属粉末、陶瓷粉末混合后加热作为药芯，备用；
S2：以纯铜作为焊带，在焊丝自动成型机上将药芯、焊带制成预处理药芯焊丝；
S3：在预处理药芯焊丝表面进行超声清洗、超声纳米处理，得到一种耐磨药芯焊丝。
10.根据权利要求9所述的一种耐磨药芯焊丝的制备方法，其特征在于，加热的工作条件为：在810℃下保温50s，随炉冷却；超声清洗的工作条件为：超声功率270W，超声频率26.4kHz，超声时间5min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211431717.2A CN115647652B (zh) | 2022-11-16 | 2022-11-16 | 一种耐磨药芯焊丝及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211431717.2A CN115647652B (zh) | 2022-11-16 | 2022-11-16 | 一种耐磨药芯焊丝及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115647652A true CN115647652A (zh) | 2023-01-31 |
| CN115647652B CN115647652B (zh) | 2024-05-07 |
Family
ID=85021203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211431717.2A Active CN115647652B (zh) | 2022-11-16 | 2022-11-16 | 一种耐磨药芯焊丝及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115647652B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07251293A (ja) * | 1994-03-14 | 1995-10-03 | Nippon Steel Weld Prod & Eng Co Ltd | アルミニウム合金表面への硬化肉盛溶接方法 |
| CN108747082A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-06 | 武汉科技大学 | 一种耐磨药芯焊丝及其制备方法和应用 |
| 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 |
| CN113319463A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-08-31 | 磐固合金(常州)有限公司 | 一种金属基陶瓷颗粒焊丝及制备工艺 |
| CN113478121A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-10-08 | 西安理工大学 | 陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝及低碳钢表面改性方法 |
-
2022
- 2022-11-16 CN CN202211431717.2A patent/CN115647652B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07251293A (ja) * | 1994-03-14 | 1995-10-03 | Nippon Steel Weld Prod & Eng Co Ltd | アルミニウム合金表面への硬化肉盛溶接方法 |
| CN108747082A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-06 | 武汉科技大学 | 一种耐磨药芯焊丝及其制备方法和应用 |
| 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 |
| CN113319463A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-08-31 | 磐固合金(常州)有限公司 | 一种金属基陶瓷颗粒焊丝及制备工艺 |
| CN113478121A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-10-08 | 西安理工大学 | 陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝及低碳钢表面改性方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115647652B (zh) | 2024-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ge et al. | Electrochemical dissolution behavior of the nickel-based cast superalloy K423A in NaNO3 solution | |
| CN104480462B (zh) | 一种铁基非晶涂层及其激光制备方法 | |
| Sabzi et al. | Crystalline texture evolution, control of the tribocorrosion behavior, and significant enhancement of the abrasion properties of a Ni-P nanocomposite coating enhanced by zirconia nanoparticles | |
| CN106521609B (zh) | 复合金刚石超薄镍基刀片及其制备方法 | |
| CN102618855B (zh) | 一种Ni-P-Al2O3纳米复合镀层的制备方法 | |
| CN105950940B (zh) | 一种镀镍立方氮化硼复合材料及其制备方法 | |
| CN104232967B (zh) | 一种少粘结相碳化钨硬质合金的制备方法 | |
| CN104118066B (zh) | 纳米杂化树脂金刚石线的制造方法 | |
| CN109913775A (zh) | 一种包覆纳米碳化硅晶须增韧硬质合金的制备方法 | |
| CN109211648B (zh) | 一种氧化铝弥散强化铜合金金相样品的制备方法 | |
| CN102031511B (zh) | 一种用于钕铁硼永磁体的表面处理剂及其制备方法和处理方法 | |
| US20240167386A1 (en) | Titanium alloy blade tip with high adhesion strength and wear-resistant protective coating and preparation method thereof | |
| CN113201780A (zh) | 具有镍基超疏水纳米CeO2复合镀层的复合材料及其制备方法 | |
| CN110977248B (zh) | 耐磨药芯组合物、耐磨焊丝及其制备方法与应用 | |
| Song et al. | Study on electroless Ni–P–ZrO2 composite coatings on AZ91D magnesium alloys | |
| CN109482863B (zh) | 用于金刚石锯片的混合粉末 | |
| CN115647652A (zh) | 一种耐磨药芯焊丝及其制备方法 | |
| CN110438433A (zh) | 耐1200℃高温的抗氧化涂层材料、制备方法及涂层制备方法 | |
| CN102925789A (zh) | 一种用于电弧喷涂制备含非晶相耐磨耐蚀涂层的铁基粉芯丝材及涂层制备方法 | |
| CN109622988A (zh) | 一种抗腐蚀硬质合金用钴粉的制备方法 | |
| CN107385379A (zh) | 一种高炉能量回收透平叶片表面耐蚀耐磨涂层的制备方法 | |
| CN107829088A (zh) | 一种利用电火花和感应熔覆技术制备复合强化涂层的方法 | |
| CN112157373B (zh) | 一种抛粮机中铝合金部件的焊接用助焊剂 | |
| CA1288210C (en) | Process for casting aluminum alloys | |
| CN110846645A (zh) | Ni-P-金刚石复合镀层的分梳辊针布的镀覆方法 |
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 |