CN85100670A - 制造超耐磨耐蚀部件的新方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于超耐磨耐蚀部件的制造方法。其主要特征是以片状金属陶瓷为堆焊填充料，用普通电焊条或CO₂气体保焊起弧作为热源取代氩弧焊进行焊接；金属陶瓷堆焊片以WC、TiC、Cr₃C为主成分，加入适量的Co、Ni和Cr等元素；该堆焊片采用粉末轧制或模压成型，然后烧结而成。采用本发明可降低价高稀缺的Co达6％以上，提高每一道次堆焊层的宽度约一倍。

Description

本发明属于超耐磨耐蚀部件的制造方法。

国内外通常采用的超耐磨部件的制造方法是用碳化物等加入金属粉末制成焊条，采用氩弧焊工艺直接在钢制部件表面堆焊，得到耐磨层。这种制品，既提高了钢部件表面的耐磨性能，又保持钢基体良好的塑韧性及强度的综合性能，使整个耐磨部件的寿命大为提高，如在磨床滑动部件上堆焊碳化钨-钴材料，其结果比高速钢的寿命提高8倍。但这种制造方法也有许多不足之处，日本昭49-2773专利，是氩弧堆焊得到的超耐磨部件，其焊条是由87%WC～11%Co和2%酚醛树脂粘结在200℃固化而成。首先，由于酚醛树脂润滑性差，用挤压方式成形焊条时，制备困难，且焊条平直度和强度均低、成品率不高;第二，采用氩弧堆焊时，酚醛挥发、污染环境、危害工人健康;第三，氩弧焊技术难度大，且要氩弧焊机，氩弧对人体皮肤和眼睛均有损伤，氩气不但价高（堆焊1米²约用氩弧8瓶40米³）稀少，而且不普遍，许多城市都不生产，所以这种方法的应用受到一定的限制;第四，由于焊条直径有限，每焊一道次所堆焊的面积有限，一般宽度为10～12毫米，且氩弧堆焊速度慢，即堆焊效率低;第五，焊条成分中含有价格昂贵的稀有金属Co达11%，而成本高。

针对现有超耐磨部件制造方法的上述缺点，本发明的目的就是研究出一种较为经济的、效率高的、性能优异的和适于推广应用的超耐磨耐蚀金属陶瓷堆焊片及堆焊工艺。

本发明首先在成分上采用降Co，加Ni、Cr，局部或全部代Co方案，由于WC～Co作为刀具材料时，Co有优异性能;而在作为耐磨材料的情况下，利用Ni或NiCr作为金属粘结相，则可降低成本，又可保证其抗磨性能。加入Cr成分对于抵抗磨损与汽蚀中的联合破坏作用，具有优异特性。值此，本发明的具体成分如下：（1）WC80～97%、Co3～6%、Ni3～15%、Cr2～3%;（2）TiC50～75%、Ni14～40%、Cr2～10%、Mo0～9%;（3）Cr₃C₂45～90%、WC0～40%、Ni10～15%。在制造工艺上采用生产效率高的粉末轧制或模压成型和低温烧结为特点，具体工艺如下：选取上述一种成分混合48小时，混入2～5%酚醛树脂或汽油橡胶，干燥，过筛，用φ250毫米辊径的粉末轧机或模压成1.0～2.5毫米厚，宽＜20毫米的薄片，在700～900℃氢气炉中将酚醛树脂烧掉，然后在1000°～1320℃温度下烧结30～60分钟，即可制得可供电焊条或CO₂气体保护焊用的金属陶瓷堆焊片。改园形焊条为片状堆焊片也是本发明的特点之一，金属陶瓷堆焊片的尺寸为1.0～2.5×4～20×50～400毫米，用作堆焊填充料，取代以前的园形WC～Co焊条。片状金属陶瓷可以取得宽焊道而均匀组织是园棒焊条所难达到的。

在堆焊工艺上，本发明的特点是金属陶瓷片为堆焊填充料，舖放在需堆焊部件的表面上，用普通电焊条（碳钢、不锈钢或铸铁焊条）或CO₂气体保护焊起弧作为热源取代氩弧焊进行焊接。堆焊电流与一般电焊相似，80～250安培，焊条直径以φ3～φ5毫米为宜，焊接速度与一般电焊速度相同，由焊工随意掌握。单片金属陶瓷片焊后堆焊层宽度约25毫米，厚度高出母材约3毫米，溶入母材约2毫米，即耐磨层共厚5毫米。

经测定整个堆焊层硬度均匀，金相组织表明粗大碳化钨质点均匀分布在堆焊层中。经X射线衍射证明，本发明的堆焊层金相组织由碳化钨、金属碳化物（M₆C）和马氏体基体等组成。其硬度值如表1所示，其硬质点的显微硬度HV50＝1650公斤/毫米²。从金相组织的相成分表明，电焊条（或CO₂保护焊中的焊丝）中的铁，进入母材

表1 电焊条堆焊金属陶瓷片硬度

测定点	焊道中心线上	距中心线10mm左侧	距中心线1Cmm右侧
				硬度HRC	65.0	61.7	63.2

中夺取了金属陶瓷中的游离或化合碳，形成了马氏体和M₆C结构，把整个堆焊层的硬度提高到HRC≥60公斤/毫米²。这是氩弧焊所不能达到的。此外，采用电焊条或CO₂气体保护焊与片状金属陶瓷作为填充料相配合，熔焊速度快，所需熔焊电流也因薄片易熔而降低。所以，本发明特别适用于大面积平焊，用电焊条点焊在立面上也可作大面积立焊。所以本发明的应用范围广，可用于水电站水轮机、水泵抗磨和抗汽蚀堆焊，亦可用于水泥、建筑材料以及矿山机械等易磨部件上堆焊，另如高炉风口、料钟、轧辊、风机等易磨损件也可采用本发明。

采用本发明的经济效益和社会效益显著。本发明由于降钴达6%以上，使成本大为降低;且堆焊一道次，其堆焊层宽度比现有技术宽一倍，工作效率大大提高;同时，在堆焊片的制造过程中，酚醛树脂已被烧掉，消除了对工人身体的危害，减少了环境污染;由于本发明在实施时不需要氩弧焊，易于普遍推广。

实施例：用市售约4微米的碳化钨89%，钴粉6%，电解镍粉3%，球磨铬粉2%，放入球磨机中，加入酒精成浆状，混合48小时，加入酚醛树脂5%（重量），再次混合均匀，经烘干，过筛，即制得了金属陶瓷混合料。称取粉末40克，将混合料装入钢制成形模中，加压，出模。将成形模压片在氢气炉中900℃保持一小时，使酚醛树脂完全烧淨。继续升温到1200℃，保温40分钟，即制得了金属陶瓷堆焊片。

钢制拉丝机塔轮受钢丝磨损严重。采用金属陶瓷堆焊片，用结422φ3.2毫米电焊条，焊接电流为90安培，依次在塔轮槽底堆焊上3毫米抗磨层，塔轮的直径为φ210、φ180、φ150、φ120与φ90毫米，五道槽堆焊时间为4小时。焊后用外园磨床磨成合乎光洁度的槽面，即可装机使用。

Claims (6)

1、堆焊超耐磨部件用的WC-Co碳化物系焊条，其特征在于调整了WC-Co系的化学成分，采用TiC、Cr₃C₂、WC为主成分，并加入Ni、Cr和降Co或去Co的方案。

2、根据权利要求1所述的碳化物系焊条，其特征在于焊条的具体成分为80～97%WC、3～6%Co、3～11%Ni、2-3%Cr或50～75%TiC、14～40%Ni、2-10%Cr、0～9%Mo，或45～90%Cr₃C₂、0～40%WC、10～15%Ni。

3、堆焊超耐磨件用的碳化物系焊条的制造方法，其特征在于由园棒形焊条改为由粉末轧制或模压成形和烧结的金属陶瓷堆焊片。

4、根据权利要求3所述的碳化物焊条，其特征在于金属陶瓷堆焊片的尺寸范围为厚度1.0～2.5毫米，宽度≤20毫米。

5、根据权利要求3所述的金属陶瓷堆焊片的制造方法是将权利要求2中的成分，外加5%酚醛树脂或气油橡胶。混合均匀后在低于100℃温度下干燥，随之粉末轧制或模压成片，在700～900℃温度下烧除酚醛树脂后，在低于1320℃的温度下进行烧结，即可得到金属陶瓷堆焊片。

6、用碳化物系材料堆焊超耐磨部件的制造方法，其特征是在堆焊工艺上以碳化物系堆焊片为堆焊填充料，舖放或点焊粘结在需堆焊的部件表面，用普通电焊条或CO₂气体保护焊作为热源进行堆焊，即可得到超耐磨耐蚀部件。