[發明專利]一種可提高堆焊合金硬度的藥芯焊絲

有效

• 申請號: 202010600492.3
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111687563B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 劉勝新;陳永;陳志民;付雅迪;王靖博;袁紅高;糾永濤;潘繼民;連明洋
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/368;B23K35/40;B23K9/04
• 代理公司: 鄭州芝麻知識產權代理事務所(普通合伙) 41173
• 代理人: 王越

本發明屬于焊接材料技術領域，涉及一種可提高堆焊合金硬度的藥芯焊絲，包括外皮和藥芯。外皮為：鎢≤0.03％，氧≤0.015％，氫≤0.01％，余量為鈮；藥芯為：中空籠狀碳微球22.0％?25.5％，氟化錳12.5％?14.8％，鉬1.0％?1.8％，鎳3.2％?5.5％，鈦5.8％?6.5％，硼1.2％?1.8％，硅2.0％?3.2％，氧化鈣2.8％?5.2％，碳酸鉀3.2％?4.5％，余量為FHT100·25還原鐵粉。本發明采用鈮帶做外皮，采用中空籠狀碳微球作為碳源，焊接熔池中碳原子及鈮原子分布均勻，可以形成大量均勻分布的碳化鈮硬質相，增加了堆焊合金的硬度并使硬度分布均勻。

技術領域

本發明涉及焊接材料領域，具體涉及一種可提高堆焊合金硬度的藥芯焊絲。

技術背景

磨損是造成機械失效的主要原因之一，如水泥廠立磨磨輥和磨盤以及擠壓輥、火力發電廠磨煤機磨輥和磨盤、破碎機錘頭和滾筒、挖掘機的鏟齒、拋丸機的葉片，等等，在使用過程中由于局部磨損、損傷而無法繼續使用，損耗巨大。

堆焊技術是一種常用的表面改性及修復的方法，近年來藥芯焊絲逐漸成為耐磨堆焊的首選焊材，通過在工件表面堆焊特種合金，可以提高其硬度，增強耐磨性，延長工件的使用壽命。

在焊接材料的設計中，影響堆焊合金硬度值的大小及硬度分布均勻性的因素主要是碳與金屬元素形成碳化物的類型、尺寸、形狀、數量以及分布狀態，尤其以數量及分布狀態為主。目前本領域中存在的技術問題是：①堆焊合金中為形成碳化物必須有碳元素加入，為獲取碳元素，往往在藥芯焊絲中加入一定量的石墨、石墨電極碳、碳納米管、石墨烯等碳源，以滿足堆焊合金的硬度要求，但是由于藥芯焊絲的填充率一般不超過40％，碳源增加會造成金屬粉末相應減少，焊接時能全部熔化的焊絲外皮又主要以鐵元素為主，在堆焊合金中形成的碳化物中主要是Fe₃C，除Fe₃C外的碳化物增強相較少，Fe₃C的硬度值較低，造成堆焊合金的硬度增加幅度并不大；②焊接電弧是一個移動的熱源，如果增大藥芯中金屬顆粒含量，其熔化率難以保證，部分金屬元素顆粒可以熔進合金中，另外一部分進入熔渣，造成金屬元素的流失，無法有效提高堆焊合金的硬度；③石墨、石墨電極碳、碳納米管、石墨烯等碳源由于其團聚效應，在電弧熱輸入及電弧力作用下，與金屬元素形成的碳化物分布不均勻，造成整個工件的硬度分布不均勻，無法達到堆焊增強耐磨性的目的。

發明內容

本發明的目的就是為了解決現有技術之不足而提供的一種可提高堆焊合金硬度的藥芯焊絲，可以較大幅度提高堆焊合金的硬度，同時堆焊合金的硬度分布均勻。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種可提高堆焊合金硬度的藥芯焊絲，包括外皮和藥芯。

所述外皮成分及用量按質量百分比計為：鎢≤0.03％，氧≤0.015％，氫≤0.01％，余量為鈮。

所述藥芯成分及用量按質量百分比計為：中空籠狀碳微球22.0％-25.5％，氟化錳12.5％-14.8％，鉬1.0％-1.8％，鎳3.2％-5.5％，鈦5.8％-6.5％，硼1.2％-1.8％，硅2.0％-3.2％，氧化鈣2.8％-5.2％，碳酸鉀3.2％-4.5％，余量為FHT100·25還原鐵粉，所述中空籠狀碳微球的外徑為300-360nm，內徑220-280nm，介孔直徑30-40nm。

進一步的，所述外皮的寬度為6-20mm，厚度為0.25-1.6mm。

進一步的，所述藥芯質量占藥芯焊絲總質量的28％-35％，優選30％-33％。

進一步的，所述焊絲直徑為1.5-3.0mm。

通過成型機將外皮壓制成U型，將混好的藥芯粉填充到U型槽中，再將U型槽開口處合口形成O型，從而使藥芯包裹其中，經拉絲機逐道拉拔、減徑，得到藥芯焊絲。

本發明的有益技術效果是：