[發明專利]一種釩強化耐磨堆焊焊條及其制備方法

在審

• 申請號: 201410603136.1
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN104476014A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 楊可;楊克;包曄峰;蔣永鋒
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: B23K35/32
• 分類號: B23K35/32;B23K35/40
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種釩強化耐磨堆焊焊條及其制備方法，屬于焊接材料技術領域，適用于軋輥，挖掘機斗齒，汽輪機葉片的復合制造與再制造等方面。

背景技術

服役于磨損工況的工程機械部件工作時，不僅遭受磨損破壞，還常常伴有沖擊、腐蝕等破壞。常用的鑄鐵類堆焊合金，盡管硬度很高，但韌性儲備較低，在高沖擊載荷下易發生斷裂剝落而引發失效。

一般認為，增強材料表面強度和改善耐磨性的有效途徑是提供材料的表面硬度和強韌性，較為理想的組織結構為堅韌、連續的基體上均勻分布高熔點、高硬度、穩定性好的質點。堆焊焊層的耐磨性主要依靠碳化物的種類、分布和面積比。耐磨材料中含有的鉻在堆焊過程中與碳和鐵形成復合碳化物（Cr、Fe）7C3，為六方棱柱性結構，六方形表面硬度HV1200～1800，側面的硬度比正表面稍低。當在其中再加入其它碳化物形成元素如Nb、V、Ti等時，它們均能與碳結合生成穩定性高的碳化物（熔點均大于3000℃），并且具有很高的硬度：碳化釩HV2800，碳化鎢HV2400，碳化鈮HV2400，碳化鈦HV3200。由于這些穩定性好、硬度高的碳化物形成，促使耐磨性有了顯著提高。

焊條堆焊具有操作靈活方便、可進行全位置焊接和焊接質量好等優越性，對復雜磨損件的現場修復有明顯的優勢。焊條由藥皮和焊芯兩部分組成，通過藥皮向焊縫金屬滲合金十分方便，并可實現對滲入合金元素的有效掌控。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種焊接工藝好、耐磨性強的釩強化耐磨堆焊焊條及其制備方法。

為了達到上述發明的目的，本發明所采用的技術方案為：

一種釩強化耐磨堆焊焊條，包括焊芯和通過粘接劑包覆在焊芯表面的藥皮，其特征在于，所述的藥皮包括以下組分，且各組分的質量百分含量為：

大理石：30~50%；

螢石：15~25%；

鈦白粉：4~10%；

鋯英砂：3~8%；

鉀長石：3~8%；

稀土硅：4~8%；

釩鐵：3~10%。

上述的藥皮均為市售礦物、合金粉末，且價格低廉。

進一步，所述的焊芯為1Cr13或2Cr13馬氏體不銹鋼。且所述的焊芯的直徑為3.0~5.0mm。

所述的粘結劑為鉀鈉水玻璃、粘土、熟石灰中的任一種。

而所述的藥皮的厚度為2.0~2.5mm。

上述的釩強化耐磨堆焊焊條的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）藥皮各組分干混：按質量百分含量計，稱取藥皮的組分大理石：32~50%；螢石：15~25%；鈦白粉：4~10%；鋯英砂：3~8%；鉀長石：3~8%；稀土硅：4~8%；釩鐵：3~10%后，干混；

（2）濕混：將藥皮干混后的各組分與粘接劑進行濕混；

（3）制備釩強化耐磨堆焊焊條：將濕混后的物料與焊芯經過搓制、晾曬、烘干后得到目標產物。

此外，本發明所述的釩強化耐磨堆焊焊條藥皮中的各組分作用為：

大理石和螢石：大理石主要化學成分是CaCO₃，其作用是造氣和造渣，高溫分解產生CO₂氣流對熔滴有吹送作用，同時CO₂還能夠降低熔滴表面張力，促使熔滴過渡，但大理石含量過高時，藥皮造氣過量，導致電弧不穩，飛濺增大。螢石主要化學成分是CaF₂，其主要作用是造渣、稀渣和除氫。大理石與螢石的比例對焊條工藝性能影響很大，當大理石與螢石比值小于1，焊條電弧穩定性差；當大理石與螢石比值大于3時，焊縫不易脫渣且會出現氣孔，故本發明中大理石的重量百分含量控制在30~50%，螢石的重量百分含量控制在15~25%。

鈦白粉：主要化學成分為TiO₂，其作用是穩弧、和減少飛濺，同時鈦白粉能夠提高焊條藥皮塑性，改善焊條壓涂性能；

鋯英砂：主要化學成分為ZrO₂，熔點較高、導熱率低、線膨脹系數小，在藥皮中能夠起到改善焊縫脫渣性的作用；

鉀長石：主要化學成分是K₂O·Al₂O₃·6SiO₂，其作用主要為造渣和穩弧。鉀在高溫時易發生電離，使弧柱區內的自由電子增加，從而提高電弧穩定性；

稀土硅：能夠起到脫硫、脫氧和改變焊縫中夾雜物的形態的作用，提高焊縫的低溫沖擊韌性和抗焊接裂紋的能力；