[發明專利]一種硼化物耐磨堆焊藥芯焊絲及其制備方法

有效

• 申請號: 201410599703.0
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN104289826A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 潘應君;張恒;陸旭鋒
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明屬于堆焊藥芯焊絲領域。具體地說，涉及一種硼化物耐磨堆焊藥芯焊絲及其制備方法。

背景技術

三元硼化物基金屬陶瓷制備工藝簡單，可操作性強，并具有優異的耐磨、耐腐蝕和耐高溫性能，尤其是其所需原料不再依賴于鎢鈷等戰略物質，使得三元硼化物基金屬陶瓷具有重大實用價值。在眾多硬質合金中，硼化物基硬質合金具有高硬度、高熔點及良好的導電性能，加之反應真空液相燒結法的出現使得金屬陶瓷更加致密，硬度及抗彎強度等性能得到很大改善。因此，三元硼化物基金屬陶瓷因其良好性能已成功應用于注射成型模、刀具制作、銅熱擠壓模等耐磨工作環境。

藥芯焊絲作為新一代焊接材料，其焊接效率高、容易操作和焊絲品種多，使其應用越來越廣泛，在藥芯焊絲的應用中硬面堆焊領域是藥芯焊絲的一個主要拓展方向。堆焊耐磨藥芯焊絲分為鐵基堆焊耐磨焊絲和非鐵基堆焊耐磨焊絲兩大類。鐵基堆焊耐磨焊絲又分為高鉻合金堆焊耐磨焊絲、碳化鎢堆焊耐磨焊絲等，其主要優點是成本低、可焊性較好，適合各種鋼鐵件的修復，并能不同程度地增加20%~80%的使用壽命。但是，由于材質所限，這類鐵基堆焊耐磨焊絲存在一些難以避免的缺陷：硬度低、耐磨性有限、耐蝕性差及抗高溫性能差，難以滿足嚴重磨損、腐蝕、高溫等苛刻環境條件下零件的使用要求。非鐵基堆焊耐磨焊絲又分為鈷基堆焊耐磨焊絲和鎳基堆焊耐磨焊絲，這類材料主要參照硬質合金材料制備的，以碳化物、碳化鈦、碳化鉻等作為硬質相，以鈷或鎳作為粘接相。這類耐磨焊絲雖具有優異的耐磨、耐蝕和抗高溫性能。但是，碳化物合金與鋼的結合存在著不可能逾越的密度和膨脹系數的障礙，導致其可焊性差、母材與熔覆層間結合強度低、易產生裂紋、剝落等各種缺陷，材料成本較高，很大程度上限制了這類堆焊耐磨焊絲的廣泛應用。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種低成本的三元硼化物堆焊藥芯絲的制備方法，采用本發明制備的硼化物耐磨堆焊藥芯焊絲對母材進行堆焊處理后，能使母材表面熔覆層的耐蝕性良好、耐磨性優異和硬度高。

????為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：先將藥芯干燥，混勻；再裝入外皮，拉拔，即得硼化物耐磨堆焊藥芯焊絲。

????所述藥芯的成分及含量是：B為1~10wt%，Mo為25~75wt%，Ni為1~12wt%，Cr為1~20wt%，C為0.2~2wt%，余量為Fe。

????所述的外皮為普通低碳鋼或為不銹鋼。

由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下積極效果：

本發明制備的硼化物耐磨堆焊藥芯焊絲所需原料不依賴于鎢鈷等戰略物質，能大幅度地降低制備成本，且能獲得與采用鎢鈷制備的此類藥芯焊絲相同或相近的性能。使得硼化物耐磨堆焊藥芯焊絲具有重大的實用價值。本發明制備的藥芯焊絲在使用過程中，藥芯中的硼化物原料粉末和其它金屬粉末的混合物以及外皮經原位反應生成以Mo₂FeB₂為硬質相以Fe基為粘結相的金屬陶瓷材料，原位反應的發生使得母材表面產生一層三元硼化物金屬陶瓷使得堆焊后的材料表面熔覆層的耐蝕性良好、耐磨性優異和硬度高。

三元硼化物金屬陶瓷中，粘結相為Fe基，在藥芯焊絲使用過程中母材中的Fe也參與了反應，堆焊后的熔覆層能很好地與母材結合，會產生一定厚度的過渡層，使熔覆層不易產生裂紋、剝落等缺陷，熔覆層與母材膨脹系數相近，也使得本發明制備的藥芯焊絲的可焊性增強。

本發明將三元硼化物這一具有優異性能的材料運用到藥芯焊絲焊接材料中。使所制備的硼化物耐磨堆焊藥芯焊絲不僅具有鐵基堆焊耐磨焊絲所具有的優點，還同時具有鐵基堆焊耐磨焊絲所不具備的高硬、耐磨等特點；硼化物耐磨堆焊藥芯焊絲與鋼具有相近的膨脹系數，因此，本發明制備的硼化物耐磨堆焊藥芯焊絲沒有非鐵基堆焊耐磨焊絲中碳化物合金與鋼的結合所存在的密度和膨脹系數的障礙。

本發明制備的硼化物耐磨堆焊藥芯焊絲的熔覆層與母材結合界面良好，在熔覆層與母材之間存在一定厚度的過渡層。在堆焊結過程中，會產生高溫，焊絲中的藥芯材料與母材新鮮表面接觸，母材中的Fe和焊絲中的原料粉末發生硼化反應，生成硬質相，并在液相化過程中，母材中的Fe參與液相的形成，實現熔覆層和母材的結合。熔覆層主要生成的相有硬質相Mo₂FeB₂和鐵基粘接相。

本發明制備的硼化物耐磨堆焊藥芯焊絲的藥芯中的金屬Cr和金屬Ni均為高溫合金元素，堆焊后進行焊后硬化處理能提高熔覆層硬度和使用壽命。