[發明專利]一種超強耐磨焊絲及其應用

在審

• 申請號: 201811589163.2
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109530963A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 夏衛生;孟學偉;龔福建;黃增濤;張進葉
• 申請（專利權）人: 華中科技大學鄂州工業技術研究院;華中科技大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

本發明提供了一種超強耐磨焊絲，所述超強耐磨焊絲的焊粉坯由基體金屬和增強相組成，以占焊粉坯的質量百分比計，所述基體金屬的化學組分包括：Cu：40～70％、Ni：10％～20％、Mn：10％～20％，其余為增強相，所述增強相為碳化鎢顆粒。采用所述耐磨焊絲堆焊的耐磨層，具備優秀的耐磨性能，且耐腐蝕、韌性高、耐沖擊性能良好，與母體結合良好不易剝落，質量穩定。本發明提供的超強耐磨焊絲在增材制造方面具有非常大的優勢。

技術領域

本發明屬于材料表面改性板技術領域，涉及一種超強耐磨焊絲及其應用，所述超強耐磨焊絲能夠用于增材制造。

背景技術

據統計全世界每年因磨損與腐蝕報廢的鋼鐵設備相當于鋼年產量的40％左右，我國每年因磨損與腐蝕失效的工件占總失效工件的70％左右。磨損是裝備部件失效的主要形式之一。按照Avery于1961年提出的磨料磨損分類，最嚴重的磨料磨損是鑿削式磨損，這種磨損是由磨料對抗磨損機件表面產生了高應力碰撞，從機件表面鑿下成塊材料。這種磨損常常伴有強沖擊作用也可看成兩種磨損類型的結合：高應力磨損和沖擊磨損的組合，因此很難對付。現代化機械設備及其零件在使用過程中對材料的磨損性能要求越來越高，因而對設備零件表面改性，提高材料耐磨性或對已經失效的材料進行修復，延長其使用壽命，提高經濟效益具有重大的現實意義。

耐磨堆焊作為材料表面改性的一種經濟而快捷的工藝方法，能有效地改變材料表面的耐磨性、耐蝕性和其它力學性能，對提高零件的使用壽命、合理使用材料、提高產品性能、降低成本有顯著的效果，越來越廣的應用于機械零件的制造和修復中。目前應用最廣泛的硬面材料主要是利用Cr、Ti、V、Nb、W等合金元素與C或B形成碳化物或硼化物等硬質相，通過提高硬面材料的硬度來提高耐磨損性能。但是由于這種硬面材料中C或B元素的含量很高，導致其抗裂性差，并且硬質相質點在高溫下易分解，使得其硬度降低，耐磨損性能下降。此外，為了得到大量的硬質相質點，硬面材料中需要加入大量的合金元素，使得其碳當量進一步提高。當合金元素含量過高時，硬面層中會出現大量的龜裂(裂紋)。這些裂紋的出現大大降低了硬面層的耐疲勞強度和耐磨損性能。而且大量碳化物質點容易在晶界處聚集，不但不能提高堆焊層的硬度、強度和耐磨損性能，還會明顯降低其韌性。

發明內容

有鑒于此，針對現有技術的不足，本發明提供了一種超強耐磨焊絲及其應用，采用所述耐磨焊絲堆焊的耐磨層，具備優秀的耐磨性能，且耐腐蝕、韌性高、耐沖擊性能良好，與母體結合良好不易剝落，質量穩定。本發明提供的超強耐磨焊絲在增材制造方面具有非常大的優勢。

本發明第一方面提供了一種超強耐磨焊絲，所述超強耐磨焊絲的焊粉坯由基體金屬和增強相組成，以占焊粉坯的質量百分比計，所述基體金屬的化學組分包括：Cu：40～70％、Ni：10％～20％、Mn：10％～20％，其余為增強相，所述增強相為碳化鎢顆粒。

本焊絲采用銅鎳錳基體，熔點溫度比常規焊絲低，且Cu，Ni，Mn元素都不與WC結合生成新相，可有效避免WC的損失，因此可以采用弧焊的方式加工，在增材制造中具有良好的應用前景。

優選的，所述碳化鎢顆粒的顆粒度為10～500目。所述碳化鎢顆粒配合上述熔點較低的基體金屬，可以有效減少WC在焊接過程中的熔化，使WC的可選顆粒度范圍更寬。

優選的，所述增強相質量為基體金屬質量的10～60％。所述碳化鎢顆粒添加量以及顆粒粒度大小可根據產品性能及精度要求進行選擇。

在本焊絲基體金屬銅鎳錳配比下，可以適當引入少量其他組份以進一步改善焊絲性能，例如添加少量稀土，少量鐵，碳等元素。

優選的，以占耐磨焊絲的質量百分比計，所述基體金屬的化學組分還包括：石墨0.1～2％。

優選的，以占耐磨焊絲的質量百分比計，所述基體金屬的化學組分還包括：稀土元素：0.01～1％。

優選的，以占耐磨焊絲的質量百分比計，所述基體金屬的化學組分還包括：Fe：0～3％。