CN1173798C - 碳化钨耐磨堆焊材料及焊条 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碳化钨耐磨堆焊材料及焊条，包括主料碳化钨颗粒和辅料，其不同之处在于所述的碳化钨颗粒的部分或全部为亚微细或纳米级烧结碳化钨颗粒。所述的亚微细或纳米级烧结碳化钨颗粒由亚微细或纳米级碳化钨粉和粘结相，用粉末冶金制作方法，经混粉、制粒、过筛、烧结而成，本发明由于采用了亚微细或纳米级烧结碳化钨颗粒，使焊条使用后的碳化钨堆焊层表面质量和耐磨性有了大幅度的提高，同时，本发明还对管状碳化钨焊条填料成份进行了优化，使不同直径大小的烧结碳化钨颗粒合理配置，从而提高了堆焊层的抗冲蚀能力，提高了对因冲蚀而引发的磨损的耐磨性。

Description

碳化钨耐磨堆焊材料及焊条

技术领域

本发明涉及一种碳化钨耐磨堆焊材料及焊条，它主要用于钢齿牙轮钻头齿面、掌尖的强化及镶齿牙轮钻头掌尖的强化，也可用于其它技术领域中机件表面的强化。

背景技术

钴基或铁基或镍基碳化钨作为一种硬面敷焊材料已被广泛使用，在石油和采矿领域，通常将大于1微米的碳化钨粉和粘结相钴(或铁或镍等)混合、制粒、烧结成碳化钨颗粒，再以烧结成的碳化钨颗粒为主要填料制成焊条，然后用此焊条经氧-乙块焊或氢原子焊将碳化钨材料敷焊在牙轮钻头的齿面和掌尖，以提高它们的表面硬度和耐磨性能，或者可直接将碳化钨颗粒材料用硅酸钠等作为粘结剂敷在牙轮钻头的齿面和掌尖上，再用氧-乙块焊或氢原子焊将其敷焊在牙轮钻头的齿面和掌尖上，以实现上述强化表面的目的。在牙轮钻头上采用碳化钨表面敷焊方式对其耐磨性能和使用寿命的提高起了重要的作用，然而，随着现代钻井技术的发展，对钻头的进尺、机械钻速提出了更高的要求，而提高碳化钨敷焊材料的性能，以提高钻头齿面的耐磨性是满足上述更高要求的关键问题之一。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术提出的问题而提供一种优化处理的碳化钨耐磨堆焊材料以及由该材料所制成的管状碳化钨焊条，以使敷焊金属表面的耐磨性和抗冲蚀性能进一步强化。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括主料碳化钨颗粒和辅料，其不同之处在于所述的碳化钨颗粒的部分或全部为亚微细或纳米级烧结碳化钨颗粒，所述的亚微细或纳米级烧结碳化钨颗粒由亚微细或纳米级碳化钨(WC)粉和作为粘结相的钴粉或铁粉或镍粉，用粉末冶金制作方法，经混粉、制粒、过筛、烧结而成，其重量配比为：

亚微细或纳米级碳化钨粉     88～96％

钴粉或镍粉或铁粉           4～12％。

上述方案中，亚微细或纳米级烧结碳化钨颗粒的粒度为10～100目，最佳为20～40目。

按上述方案，本发明的碳化钨耐磨堆焊材料的较佳组份和含量按重量计为：

亚微细或纳米级烧结碳化钨颗粒     10～95％   粒度10～100目

普通烧结碳化钨颗粒               0～85％    粒度10～100目

铸造碳化钨颗粒                   0～85％    粒度60～200目

合金粉                           2～6％

有机树脂                         0.5～2％。

所述的合金粉为硅铁粉、锰铁粉、锰粉、铌粉中的任何一种或多种的混合。

本发明的管状碳化钨焊条是由上述配比的堆焊材料混合均匀后再和金属带一起轧制并拉拔成型。所述的金属带为钢带或镍合金带或钴合金带，厚度均为0.1～0.5mm。

本发明的碳化钨堆焊材料也可用粘结剂敷在机件表面，再用氧-乙块焊进行焊结。

本发明由于采用了亚微细或纳米级烧结碳化钨颗粒，使焊条使用后的碳化钨堆焊层表面质量和耐磨性有了大幅度的提高，同时，本发明还对管状碳化钨焊条填料成份进行了优化，使不同直径大小的烧结碳化钨颗粒合理配置，从而提高了堆焊层的抗冲蚀能力，提高了对因冲蚀而引发的磨损的耐磨性。

具体实施方式

以下进一步介绍本发明的实施例。

实施例1：堆焊材料由主料碳化钨颗粒和辅料混合而成，其配比按重量计为：

亚微细或纳米级烧结碳化钨颗粒       粒度30～40目      79％

铸造碳化钨颗粒                     粒度60～200目     13％

硅铁粉、锰铁粉、锰粉和铌粉混合物                     6％

有机树脂                                             2％。

上述亚微细或纳米级烧结碳化钨颗粒由粒径0.8μ的碳化钨粉90％与钴粉10％混合烧结而成；以上述堆焊材料为填料与冷轧钢带制成管状碳化钨焊条，填料所占管状碳化钨焊条的重量百分比为65％，湿砂磨损实验结果表面，该管状焊条敷焊的金属表面的耐磨性与同类焊条相比提高了50％以上。

实施例2：堆焊材料由主料碳化钨颗粒和辅料混合而成，其配比按重量计为：

亚微细或纳米级烧结碳化钨颗粒       粒度20～30目      40％

亚微细或纳米级烧结碳化钨颗粒       粒度30～40目      40％

铸造碳化钨颗粒                     粒度60～100目     13％

硅铁粉、锰铁粉、锰粉和铌粉混合物                     5％

有机树脂                                             2％。

上述亚微细或纳米级烧结碳化钨颗粒由粒径0.8μ的碳化钨粉92％与钴粉8％混合烧结而成；以上述堆焊材料为填料与冷轧钢带制成管状碳化钨焊条，填料所占管状碳化钨焊条的重量百分比为65％，湿砂磨损实验结果表面，该管状焊条敷焊的金属表面的耐磨性与同类焊条相比提高了100％以上。

Claims (6)

1、一种碳化钨耐磨堆焊材料，包括主料碳化钨颗粒和辅料，其特征在于所述的碳化钨颗粒的部分或全部为亚微细或纳米级烧结碳化钨颗粒，所述的亚微细或纳米级烧结碳化钨颗粒由亚微细或纳米级碳化钨粉和作为粘结相的钴粉或铁粉或镍粉，用粉末冶金制作方法，经混粉、制粒、过筛、烧结而成，其重量配比为：

亚微细或纳米级碳化钨粉          88～96％

钴粉或镍粉或铁粉                4～12％。

2、按权利要求1所述的碳化钨耐磨堆焊材料，其特征在于碳化钨耐磨堆焊材料的组份和含量按重量计为：

亚微细或纳米级烧结碳化钨颗粒    10～95％    粒度10～100目

普通烧结碳化钨颗粒              0～85％     粒度10～100目

铸造碳化钨颗粒                  0～85％     粒度60～200目

合金粉                          2～6％

有机树脂                        0.5～2％。

3、按权利要求1或2所述的碳化钨耐磨堆焊材料，其特征在于所述的亚微细或纳米级烧结碳化钨颗粒的粒度为20～40目。

4、一种管状碳化钨耐磨堆焊焊条，由碳化钨耐磨堆焊材料混合均匀后再和金属带一起轧制并拉拔成型，其特征在于所述的碳化钨耐磨堆焊材料的组份和含量按重量计为：

亚微细或纳米级烧结碳化钨颗粒    10～95％    粒度10～100目

普通烧结碳化钨颗粒              0～85％     粒度10～100目

铸造碳化钨颗粒                  0～85％     粒度60～200目

合金粉                          2～6％

有机树脂                        0.5～2％，

所述的亚微细或纳米级烧结碳化钨颗粒由亚微细或纳米级碳化钨粉和作为粘结相的钴粉或铁粉或镍粉，用粉末冶金制作方法，经混粉、制粒、过筛、烧结而成，其重量配比为：

亚微细或纳米级碳化钨粉          88～96％

钴粉或镍粉或铁粉                4～12％。

5、按权利要求4所述的管状碳化钨耐磨堆焊焊条，其特征在于所述的亚微细或纳米级烧结碳化钨颗粒的粒度为20～40目。

6、按权利要求4或5所述的管状碳化钨耐磨堆焊焊条，其特征在于所述的金属带为钢带或镍合金带或钴合金带，厚度均为0.1～0.5mm。