[發(fā)明專利]一種高鎳鋅白銅胎體合金焊絲及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310633952.2
• 申請日: 2013-12-02
• 公開（公告）號: CN103627925A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設計）人: 李祥;郭初蕾;馮凌集;郭文龍;劉永紅;盧曉軍
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門火炬特種金屬材料有限公司
• 主分類號: C22C9/04
• 分類號: C22C9/04;C22C9/06;C22C1/03;C22F1/08;B23K35/28
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 渠述華

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于制備硬質(zhì)合金堆焊焊條用高鎳鋅白銅胎體合金焊絲及其制備方法，屬于新材料技術領域。

背景技術

硬質(zhì)合金堆焊焊條，是由硬質(zhì)合金顆粒和胎體合金焊絲經(jīng)燒結(jié)制備而成的，該焊條用于堆焊石油鉆探行業(yè)井下作業(yè)工具的易磨損工作面。

上世紀七八十年代國內(nèi)市場普遍采用H62黃銅作為胎體合金焊絲。后期研究表明，銅鎳鋅合金（鋅白銅）與硬質(zhì)合金和鋼材的潤濕性能均較好，適宜用作制備硬質(zhì)合金堆焊焊條的胎體合金。因此國內(nèi)部分廠家通過在黃銅基體中添加鎳元素并不斷提高含量從而提高堆焊層的強度和耐磨性能，但鎳含量提高以后焊絲制備難度迅速增加，目前國內(nèi)市場上以含鎳10%的Cu10Ni40Zn最為常見，該類合金的抗拉強度400～500MPa，硬度HB100～150。

隨著我國鉆探事業(yè)的不斷發(fā)展，硬質(zhì)合金堆焊焊條的使用壽命也需要不斷提高。特別是國外市場近年來陸續(xù)出現(xiàn)多種新產(chǎn)品，其胎體合金經(jīng)檢測強度高達600～800MPa，硬度HB200～300，且可堆焊性好，界面結(jié)合強度高，堆焊層的壽命更長，但價格為國內(nèi)材料的4～5倍，極大的限制了國內(nèi)市場的應用。因此，國內(nèi)迫切需要開發(fā)一種強度和硬度更高、與硬質(zhì)合金和鋼材的界面結(jié)合力更強以及使用成本較低的胎體合金，以進一步提升堆焊效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種強度高、耐磨性好且造價相對較低的高鎳鋅白銅胎體合金焊絲及其制備方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種高鎳鋅白銅胎體合金焊絲，其中胎體合金組分的重量百分比為：鋅20～35%，鎳20～35%，鉻1.0～4.0%，鐵0.5～2.0%，硼0.5～2.0%，硅0.2～1.0%，鋁0.2～1.0%，鈰0.02～0.05%，銅為余量。

所述鉻優(yōu)選的重量百分比為3.0～3.5%。

所述鐵優(yōu)選的重量百分比為1.0～1.5%。

所述硼優(yōu)選的重量百分比為0.5～1.0%。

所述硅優(yōu)選的重量百分比為0.2～0.5%。

所述鋁優(yōu)選的重量百分比為0.2～0.5%。

所述鈰優(yōu)選的重量百分比為0.02～0.05%。

一種高鎳鋅白銅胎體合金焊絲的制備方法，其步驟包括：

步驟1、原料銅、鎳和鋅以純金屬方式配比，鉻、硼、鋁、硅、鐵分別以銅鉻、銅硼、鋁硅、鐵鎳中間合金形式配比，稀土金屬為鈰；

步驟2、將金屬及中間合金按以下順序投入加熱爐中熔煉成金屬液，并做爐前分析；

加料順序為：銅→鎳→鐵鎳→銅鉻→銅硼→鋁硅→鋅→稀土；

步驟3、完成爐前分析并確定熔融金屬符合產(chǎn)品要求之后，將金屬液升溫至1150℃～1250℃，精煉、扒渣并添加40%硼砂+60%玻璃作為覆蓋劑；

步驟4、啟動計算機控制水平連鑄機，連續(xù)鑄造直徑3.2mm焊絲線坯；在連續(xù)鑄造的同時，拋光處理定尺切斷。

采用上述方案后，本發(fā)明的胎體合金與傳統(tǒng)的胎體合金黃銅H62、Cu10Ni40Zn相比，本發(fā)明材料具有強度、耐磨性能更高，焊接時流動性更好，與鋼材和硬質(zhì)合金的界面結(jié)合強度更高的特點，且成本與國外產(chǎn)品相比降低很多；另外，由于本發(fā)明提供的合金組織為共晶或近共晶基體組織，該類組織的合金加工成型性能極差，無法制備成絲材。因此本發(fā)明使用計算機控制水平連鑄技術制備直徑3.2mm的線坯，經(jīng)表面拋光處理后可直接用于燒結(jié)堆焊焊條。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳述。

本發(fā)明揭示了一種高鎳鋅白銅胎體合金焊絲，其中胎體合金組分的重量百分比為：鋅20～35%，鎳20～35%，鉻1.0～4.0%，鐵0.5～2.0%，硼0.5～2.0%，硅0.2～1.0%，鋁0.2～1.0%，鈰0.02～0.05%，銅為余量。

所述鉻優(yōu)選的重量百分比為3.0～3.5%；所述鐵優(yōu)選的重量百分比為1.0～1.5%；所述硼優(yōu)選的重量百分比為0.5～1.0%；所述硅優(yōu)選的重量百分比為0.2～0.5%；所述鋁優(yōu)選的重量百分比為0.2～0.5%；所述鈰優(yōu)選的重量百分比為0.02～0.05%。

本發(fā)明中各組分對合金性能的影響如下所述：

主元素：