[發明專利]一種可提高攪拌頭壽命的涂層及方法

在審

• 申請號: 202210590468.5
• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN114959544A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 孫占國;蔣亮
• 申請（專利權）人: 佳創機械設備制造（固安）有限公司
• 主分類號: C23C4/129
• 分類號: C23C4/129;C22C29/06;C22C29/08;C23C4/06
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 高淑鳳

本發明提供了一種可提高攪拌頭壽命的涂層及方法，涉及焊接技術領域，該可提高攪拌頭壽命的涂層，包括涂層本體，涂層本體由超音速火焰噴涂法將WC基體粉末材料噴涂在軸肩和攪拌針上形成，涂層本體附著于攪拌頭的軸肩端面和攪拌針的外表面；WC基體粉末材料中添加有粘結相Co元素和Re元素，Co的質量分數為8％?12％，Re的質量分數為1％?4％。本發明WC基體粉末材料中添加有不同配比的粘結相Co元素和Re元素，其中，Co元素起到粘結硬相WC基體的作用，Re元素能夠提高涂層的韌性，使得涂層本體不易斷裂，涂層本體牢牢噴涂在攪拌頭的軸肩端面和攪拌針的外表面，提高了攪拌頭的耐磨性和韌性，大大提高了攪拌頭的使用壽命；且工藝相對簡單，降低了攪拌頭的成本。

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，尤其是涉及一種可提高攪拌頭壽命的涂層及方法。

背景技術

攪拌頭被譽為攪拌摩擦焊(FSW)的“核心”，是實現攪拌摩擦焊的重要環節之一。攪拌摩擦焊主要是依靠高速旋轉攪拌頭與被焊工件之間的強烈摩擦產熱和擠壓塑性變形而完成，一般情況下攪拌頭的攪拌針與軸肩處為主要工作表面。在高溫下受到劇烈摩擦這樣惡劣的服役條件下，工作面的磨損、熱疲勞以及攪拌針的折斷是攪拌頭主要失效方式，其中工作表面的磨損導致摩擦系數的增大進而使攪拌頭的摩擦熱增高，降低攪拌針的強度，是導致攪拌針的折斷重要原因之一。因此提高攪拌頭的高溫耐磨性對延長攪拌頭的使用壽命有著重大意義。

為了提高攪拌頭的使用壽命，主要有兩種解決途徑：一是從攪拌頭的結構角度考慮，現有專利中的一種新型攪拌摩擦焊攪拌頭，該結構攪拌頭為攪拌針軸肩與夾持柄采用分離式，兩者用連接件固定，當攪拌針和軸肩因為熱疲勞或磨損而導致表面報廢時只需相應部位，而不用更換整個攪拌頭，造成的浪費，但這種結構攪拌頭較為復雜。二是從攪拌頭生產加工工藝(選材、加工工藝和熱處理工藝等)，現有專利中的一種提高攪拌摩擦焊用攪拌頭耐磨耐高溫性能的方法，這種方法將鑄態高速工具鋼W₁₈Cr₄V采用自由鍛+模鍛鍛造技術加工成所需凹型軸肩和錐形攪拌針形貌，采用激光熔敷技術將軸肩和攪拌針基體表層與預置在其上的鎳基陶瓷復合合金粉末一起加熱熔化并迅速冷凝制備環形和螺旋形耐磨耐高溫涂層攪拌頭,該方法雖然在一定程度上提高攪拌頭的耐磨性能，但工藝較為復雜。

因此，現有技術中提高攪拌頭壽命的結構、工藝較為復雜，提高壽命的效果較差的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可提高攪拌頭壽命的涂層結構及方法，以解決現有技術中存在的提高攪拌頭壽命的結構、工藝較為復雜，提高壽命的效果較差的技術問題；本發明提供的諸多技術方案中的優選技術方案所能產生的諸多技術效果詳見下文闡述。

為實現上述目的，本發明提供了以下技術方案：

本發明提供的一種可提高攪拌頭壽命的涂層，包括涂層本體，所述涂層本體由超音速火焰噴涂法將WC基體粉末材料噴涂在軸肩和攪拌針上形成，所述涂層本體附著于攪拌頭的軸肩端面和所述攪拌針的外表面；

所述WC基體粉末材料中添加有粘結相Co元素和Re元素，所述Co的質量分數為8％-12％，所述Re的質量分數為1％-4％。

優選的，所述WC基體粉末材料由團聚法制造，其中，WC的原始晶粒尺寸為30-500nm，所述WC基體粉末材料的粒徑為1-40μm。

優選的，所述Co的質量分數為10.1％，所述Re的質量分數為2％。

優選的，所述WC基體粉末材料中還添加有Fe元素，所述Fe的質量分數為1％-3％。

優選的，所述Fe的質量分數為1％。

優選的，所述攪拌頭的軸肩端面設置有凹陷部，所述涂層本體覆蓋所述凹陷部。

優選的，所有所述凹陷部圍繞所述攪拌針均勻間隔布置。