KR20040083407A - 육성용접층 및 그 형성에 사용되는 용접와이어 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 육성용접층은, Fe계 합금으로서 W을 주성분으로 포함하고 Mo과 Si을 소량 함유하는데, 상기 W은 18~22% 이고, 상기 Mo+Si은 5~10%의 조성비를 가지는 고텅스텐 철계 합금 육성용접층인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 텅스텐이 함유된 폐기 초경합금 부품을 분쇄하여 이를 메탈플럭스로 사용하는 메탈코어드 와이어 형태의 용접봉을 사용하기 때문에 제조단가가 싸면서 우수한 성능의 하드페이싱용 육성용접층을 형성할 수 있으며, 육성용접층의 형성시에 인체에 유해한 크롬 증기가 발생하지 않아 환경 및 작업환경의 개선 효과가 뛰어나다.

Description

육성용접층 및 그 형성에 사용되는 용접와이어{Overlay welding layer and welding wire for fabricationg the same}
본 발명은 육성용접층에 관한 것으로서, 특히 마모 저항성이 우수한 고텅스텐 철계 합금 육성용접층에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 육성용접층의 형성에 적합하도록 텅스텐카바이드계 폐초경합금 분말을 사용하여 만들어지는 용접와이어에 관한 것이기도 한다.
극심한 마모환경에서 제품의 수명을 연장하기 위하여 마모가 심한 부분을 보수하거나 마모저항성이 우수한 재료로 미리 육성용접하는 기술을 하드페이싱(hardfacing)이라 한다.
마모저항성이 크게 요구되는 산업설비 부품에는 일반적으로 철(Fe)을 기본재료로 하는 크롬카바이드(CrC)계 하드페이싱 재료가 쓰이는데, 표1은 현재 시장에서 유통되고 있는 주요 철계 하드페이싱용 용접재료의 조성 일례표와 경도를 나타낸 것이다.
제품 C Mn Si Cr Co Mo V W Nb 경도
W사 제품A 1.80 1.00 1.20 34.00 1.00 35-40
제품B 5.00 3.00 1.80 27.00 60-62
제품C 5.50 2.00 1.60 23.00 7.00 1.50 2.00 7.00 63-67
제품D 60.00 60-65
H사 제품A 6.10 1.80 0.50 25.00 60-62
제품B 0.43 16.00 0.56 10.90 50-55
제품C 0.90 1.90 1.50 7.50 1.90 2.50 0.90 4.80 3.90 54-56
제품D 4.80 1.65 1.60 25.00 1.00 58-62
가격 측면에서 경쟁력을 가지고 있는 크롬카바이드계 용접재료는 요구되는 경도를 맞추기 위하여 높은 함량의 크롬을 함유하고 있는데, 이는 육성용접층에서 다량의 크랙이 생기게 하는 원인을 제공할 뿐만 아니라 용접 과정에서 다량의 유독한 크롬(Cr) 증기 발생의 원인을 제공한다.
크롬은 후두암 및 폐암을 유발할 수 있는 발암물질일 뿐만 아니라 콧속연골에 구멍이 뚫리는 '비중격천공'과 같은 병도 유발하는 것으로 알려져 있는 인체에 매우 유해한 원소로, 크롬 발생 제조품에 대한 무역규제 강화와 같이 크롬의 인체유해성에 대한 국제적인 관심이 고조되고 있는 상황이다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 인체에 유해한 크롬 증기의 발생이 없고 마모저항성도 철을 기본재료로 하는 크롬카바이드계 용접층과 대등하거나 우수한 육성용접층을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 폐기되는 초경합금을 하드페이싱용 용접와이어의 메탈플럭스(metal flux)로 재활용함으로써 상기 기술적 과제의 달성시에 나타나는 제조단가의 상승을 해소할 수 있는 용접와이어를 제공하는 데 있다.
도1 및 도2는 본 발명의 실시예에 따른 용접와이어 및 육성용접층의 형성방법을 설명하기 위한 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 >
10: 텅스텐카바이드계 초경합금
20: 텅스텐카바이드계 초경합금 분말
30: 혼합분말 40: Fe 스트립
50: 용접와이어 60: 육성용접층
70: 기재
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 육성용접층은, Fe계 합금으로서 W을 주성분으로 포함하고 Mo과 Si을 소량 함유하는데, 상기 W은 18~22% 이고, 상기 Mo+Si은 5~10%의 조성비를 가지는 고텅스텐 철계 합금 육성용접층인 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 용접와이어는, 텅스텐 카바이드계 폐초경합금 분말과 Fe-Mo 분말과 Fe-Si 분말을 포함하는 혼합분말이 메탈플럭스로서 튜브 형태의 Fe 스트립에 충전되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다.
도1 및 도2는 본 발명의 실시예에 따른 용접와이어 및 육성용접층의 형성방법을 설명하기 위한 도면으로서, 먼저 텅스텐카바이드계 초경합금(10)을 사용하여 텅스텐카바이드계 초경합금 분말(20)을 만든다(b 단계). 텅스텐카바이드계 초경합금(10)에는 Co, C, Nb 같은 성분들이 소량 포함되어 있다. 제조단가를 절감하기 위하여 텅스텐카바이드계 초경합금(10)은 이미 폐기된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
그 다음에, 텅스텐카바이드계 초경합금 분말(20)에 Fe-Mo 분말과 Fe-Si 분말이 혼합된 혼합분말(30)을 Fe 스트립(40)에 떨어뜨리면서 Fe-스트립(40)이 말려서 튜뷰형태의 와이어가 되도록 Fe 스트립(40)을 인발한다(d 단계). 그러면, e 단계에서처럼 혼합분말(30)이 용접용 메탈플럭스(30a)로서 튜브형태의 Fe 스트립에 충전되어 이루어진 용접와이어(50)가 완성된다.아크봉(60)을 이용하여 이렇게 완성된용접와이어(50)를 녹여서 기재(70)의 표면을 육성용접하면 육성용접층(80)이 형성된다(g 단계).
육성용접층(80)은 고텅스텐계 철계 합금으로 이루어지는데, 여기에 Mo와 Si이 소량 더 포함된다. Fe성분은 Fe 스트립(40)과 Fe-Mo 분말과 Fe-Si 분말에서 기인한 것이다. 육성용접층(80)의 조성은 d 단계에서 Fe 스트립(40)의 인발속도, 조성, 두께, 및 폭 등의 인자와 혼합분말(30)의 조성 및 낙하속도 등에 의해 결정될 것이다.
육성용접층(80)의 경도는 HRC 50 이상은 되어야 바람직한데, 성분비에 따른 육성용접층(80)의 경도를 측정한 결과표인 표2를 참조하면, 텅스텐 20.00, 몰리브덴 4%, 실리콘 1%의 혼합비율조성에서 육성용접층(80)의 경도가 가장 우수함을 알 수 있다.
Alloy Fe W Mo Si 경도(HRC)
ROHA_WM_941 74.73% 20.00% 4.00% 1.00% 49.5
ROHA_WM_942 73.73% 20.00% 4.00% 2.00% 53.3
ROHA_WM_932 74.73% 20.00% 3.00% 2.00% 52.4
몰리브덴을 첨가하는 이유는 이에 의해서 용접성이 개선될 뿐만 아니라 경도가 두드러지게 향상되기 때문이며, 실리콘을 첨가하는 이유는 이것이 몰리브덴과 함께 경도를 크게 향상시키기 때문이다. 몰리브덴과 실리콘의 시너지 효과는 매우 우수하다. 텅스텐은 육성용접층(80)의 경도 향상에 가장 크게 영향을 미치며 크롬을 사용하지 않음으로써 작업환경 문제를 효과적으로 개선할 수 있다는 장점이 있다. 순수 텅스텐은 가격이 비싸기 때문에 사용이 곤란하고, 대신에 폐초경합금을사용하는 것이 가격 측면에서 매우 이롭다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 텅스텐이 함유된 폐기 초경합금 부품을 분쇄하여 이를 메탈플럭스로 사용하는 메탈코어드 와이어 형태의 용접봉을 제조하기 때문에 제조단가가 싸면서 우수한 성능의 하드페이싱용 용접봉의 제조가 가능하며, 또한 육성용접층의 형성시에 인체에 유해한 크롬 증기가 발생하지 않기 때문에 환경 및 작업환경의 개선 효과가 뛰어나다.
본 발명은 제철·제강업계의 압연롤 보수 및 시멘트 업계의 파쇄롤 보수와 레일, 레일크로싱, 광산용 레일, 로우프 롤러, 캐터필러의 가이드 풀리, 불도저 부품, 치차, 축, 크레인, 타이어 및 차륜, 스프로켓, 바켓트, 블레이드, 펌프 등과 같은 건설기계, 그리고 금형 등의 일반 기계와 밸브 게이트 및 시트 등의 고온 고압 정밀기계 등에 활용할 수 있다.

Claims (2)

  1. Fe계 합금으로서 W을 주성분으로 포함하고 Mo과 Si을 소량 함유하는데, 상기 W은 18~22% 이고, 상기 Mo+Si은 5~10%의 조성비를 가지는 것을 특징으로 하는 고텅스텐 철계 합금 육성용접층.
  2. 텅스텐 카바이드계 폐초경합금 분말과 Fe-Mo 분말과 Fe-Si 분말을 포함하는 혼합분말이 메탈플럭스로서 튜브 형태의 Fe 스트립에 충전되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접와이어.
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