一種多組元鎳基耐磨耐熱堆焊焊條及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種多組元鎳基耐磨耐熱堆焊焊條及其制備方法。多組元鎳基耐磨耐熱堆焊焊條及其制備方法，含有Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｂ、Ｃ和稀土元素，其中Ｃｒ：１５．０～３５．０％、Ｃｏ：５．０～２０．０％、Ｂ：０．１～５．０％、Ｃ：０．１～５．０％、Ｒｅ：０．０～５．０％、其余為Ｎｉ。選用Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ的單質(zhì)或合金；稀土是單質(zhì)也可以是氧化物或混合物；或是這幾種材料的組合，上述組分的粉末采用冷粘、燒結(jié)工藝制備。通過(guò)機(jī)械球磨、冷粘、燒結(jié)的方法，制備了堆焊工藝適應(yīng)性好的焊條。該焊條制備的焊層具有硬度大、良好的抗裂紋敏感性、優(yōu)異的高溫抗氧化性能和抗高溫腐蝕性能。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及多組元鎳基耐磨耐熱堆焊焊條及其制備方法，屬無(wú)機(jī)材料技術(shù)和有色金屬冶金領(lǐng)域。尤其是涉及利用Ni、Co、Cr、B、C、稀土元素的單質(zhì)或合金或化合物為原料，采用冷粘、燒結(jié)制備耐磨耐熱堆焊焊條的技術(shù)方法。
技術(shù)介紹
多組元Ni基耐磨耐熱堆焊焊條是制備以Ni-Cr-Co-B-C稀土為合金體系工作層的堆焊材料。以該種焊條制備的堆焊層具有高硬度、良好的耐磨性、抗裂性、高溫抗氧化和抗腐蝕性能。目前我國(guó)許多設(shè)備的制造，特別是用于高溫環(huán)境下的工件，一般都需要加入大量的Cr、W、Mo、Ti、V、Ni、Co等合金元素來(lái)提高工件的抗高溫氧化性、高溫組織熱穩(wěn)定性和紅硬性等高溫性能。如果采用整體材料制造，將使工件成本極高；而采用含貴金屬元素量較少的一般鐵基合金材料整體制造，合金的高溫機(jī)械性能較差，工件的耗損很大，壽命很短。高溫耐磨堆焊材料一般都含有較多種類的合金元素，高溫耐磨合金常常通過(guò)所加入合金元素的固溶強(qiáng)化、時(shí)效沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化等方式來(lái)保證合金具有足夠的高溫強(qiáng)度和其它的綜合性能。國(guó)內(nèi)外目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)的高溫耐磨堆焊材料的品種較多，主要分為鐵基高溫耐磨堆焊材料、鈷基高溫耐磨堆焊材料和鎳基高溫耐磨堆焊材料三大類。鐵基高溫耐磨堆焊材料一般采用H08A，H08E或各種不銹鋼焊絲以及其它焊絲作為焊芯，外涂較多的合金元素，通過(guò)藥皮或焊芯向焊縫過(guò)渡合金元素，從而使焊縫具有高的硬度、好的耐磨性，并能夠在較高的溫度環(huán)境下服役(一般長(zhǎng)時(shí)間服役的工作溫度不超過(guò)600℃)。趙寶君，吳云華(自制耐高溫堆焊焊條高溫時(shí)效性能.趙寶君，吳云華.焊接，No.4，26～27，1999.)，開(kāi)發(fā)出高溫時(shí)效耐磨堆焊焊條，加入了較多量的Cr，Mo，W，V，Ti，Nb，Mn等強(qiáng)碳化物形成元素，但這些合金在高溫高壓下長(zhǎng)期工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生回火脆化，易使工件表面形成氧化層(FeO，F(xiàn)e3O4，F(xiàn)e2O3)而被嚴(yán)重氧化。鈷基堆焊焊條可采用鑄造鈷鉻鎢合金作為焊芯，外涂鈦鈣型等類型的藥皮制成，焊條具有較好的工藝性能。鈷基堆焊合金的堆敷金屬硬度一般較低(HRC 35～50)。Bemst A(A New Type of Cobalt-based Cement Harding0facing High Quality CoatingElectrode.Derlikon Schweissmitt，1988，(36)4～22.)用不具有脆性的Co和Ti的合金絲作為焊芯開(kāi)發(fā)了一種鈷基硬質(zhì)合金堆焊焊條，采用金紅石型的優(yōu)質(zhì)藥皮不但保證了該焊條具有優(yōu)良的工藝性能，而且堆焊合金的熔敷系數(shù)高(150％)，從而使堆焊時(shí)的熔敷金屬的重量大于焊芯的重量，同時(shí)還使熔敷金屬具有較高的硬度(NRC55)，較大地提高了堆敷金屬的耐磨性。申成日申請(qǐng)的一種硼、鐵、鉻耐磨堆焊焊條專利(CN89100430.0)，它是由鐵、鉻、硼、錳、鉬、鈦等成分組成，藥皮各成分的重量百分比為Cr，0.16～0.24％；B，0.10～.018％；Mo，0.03～0.06％；Mn，0.08～0.12％；Ti，0.03～0.06％。與各種鋼質(zhì)母材的工件均可很好的溶和，在使用方法，脫渣、弧光、煙氣上的效果均與普通(結(jié)422)焊條相近。對(duì)被焊件不需除銹、不需預(yù)熱，交、直流弧焊機(jī)通用。對(duì)形狀復(fù)雜的異形工件補(bǔ)加耐磨層尤為方便，根據(jù)耐磨件的不同使用要求，通過(guò)化學(xué)組分的調(diào)整，耐磨層的硬度可達(dá)HRa86以上，耐磨性能比45。吳建、張烈華、肖岸申請(qǐng)的一種耐磨管狀碳化鎢焊條(CN200410012950.2)，用于鋼齒牙輪鉆頭的齒面強(qiáng)化，以及牙輪鉆頭的掌尖強(qiáng)化，也可用于其它鋼件的表面強(qiáng)化。它包括有焊管和填料，所述的填料包括燒結(jié)碳化鎢顆粒、鑄造碳化鎢顆粒、合金粉和有機(jī)粘結(jié)劑，各組分的含量按重量計(jì)為燒結(jié)碳化鎢顆粒60～95％，鑄造碳化鎢顆粒0～35％，合金粉2～6％，有機(jī)樹(shù)脂0.5～2％，所述合金粉的組份含量按重量百分比計(jì)為Cr 7～40％；Si，4～14％；B，2.5～9％；Mn，0～15％；Ni余量。在堆焊過(guò)程中，能夠有效降低粘結(jié)金屬的熔點(diǎn)，從而減少對(duì)耐磨顆粒的燒損，使耐磨堆焊層的整體耐磨性得到有效的提高。專利技術(shù)人董憲忠、董煜申請(qǐng)了復(fù)合型系列耐磨合金堆焊焊條的專利，一種復(fù)合型系列耐磨合金堆焊焊條，是由焊芯及藥皮組成，藥皮的配方及配比(重量分?jǐn)?shù)比)是純堿4-5份、鎳粉18-20份、中碳錳鐵18-20份、硅鐵20-22份、鈦白粉26-30份、氟硅酸鈣26-30份、石英30-35份、鉬鐵50-55份、釩鐵50-55份、鈦鐵70-75份、金屬鉻90-100份、氟化鈣150-180份、碳素鉻150-200份、碳酸鈣150-200份、鉀鈉水玻璃260-300份。本專利技術(shù)的焊條電弧穩(wěn)定，成型好，飛濺小，易脫渣，其堆焊金屬具有獨(dú)特的堅(jiān)韌、耐磨、耐熱、耐腐蝕、抗裂、抗氣孔和抗沖擊性能。公開(kāi)號(hào)1565789，申請(qǐng)?zhí)?3132432.0。黃文哲，王澤萬(wàn)等(鎳基1號(hào)焊條的性能及其應(yīng)用研究.焊接，1981，(3)8～12.)專利技術(shù)了一種鎳基堆焊焊條(Cr15Ni70Mo10Nb)，這是一種采用Cr20Ni80型鎳鉻電阻絲(即電爐絲)作為焊芯，外涂堿性渣系藥皮而開(kāi)發(fā)出的焊條。姚光華申請(qǐng)了一種耐熱耐磨堆焊焊條的制備方法(CN86106019)，用于各類金屬礦山直接接觸礦石的磨損件及設(shè)備的耐熱耐磨堆焊焊條，是由焊芯和藥皮組成，本專利技術(shù)的特征是，藥皮的主要成分是碳化鎢、碳化硼、石墨和鉻鐵粉等，它們的重量百分比是碳化鎢，5～10％，B↓(4)C2，～10％，石墨，2～6％，鉻鐵粉余量；焊芯的材質(zhì)是低碳鋼即H08類鋼；藥皮重量系數(shù)為115～130％。馬仕興、劉興俊、唐銀生、王新已申請(qǐng)的一種無(wú)藥皮耐熱耐磨鑄鐵合金堆焊焊條及其制造方法(CN03117493.0)，焊條沒(méi)有藥皮，只有焊芯，焊芯的成分為(wt％)C2.5～6.5％、Si0.8～2.5％、Mn0.4～1.5％、Cr16～35％、Nb0.0～1.5％、Mo0.0～3.5％、Ni0.0～2.0％、W0.0～2.5％、V0.1～2.0％、Ti0.0～0.8％、Cu0.0～1.00％、S≤0.08％、P≤0.10％、O≤0.08％、N≤0.08％、Al≤0.10％，其余為Fe。該焊條用鑄造方法制造。該焊條常溫下堆焊層硬度HRC≥42，堆焊層允許有裂紋，備件的堆焊層表面除磨削外，一般不進(jìn)行機(jī)械加工。專利技術(shù)人林劍東申請(qǐng)的一種堆焊焊條(200410022615.0)，旨在提供一種不僅能提高錘體的硬度和耐磨性，從而增加錘頭的使用壽命，而且使焊接質(zhì)量易于得到保證的堆焊焊條。它只有焊芯，不帶有藥皮，焊芯按重量百分比含有C，3.2％～6.5％；Si，0.4％～2.5％；Mn，0.4％～2.0％；Cr，10％～35％；Nb，0.01％～1.50％。堆焊燒結(jié)出的錘體硬度高、耐磨性好，晶粒尺寸小，錘體金屬的韌性較好；焊接過(guò)程中不用清理焊渣；焊接過(guò)程中可有效防止或減少錘體中裂紋的產(chǎn)生，提高錘頭的使用壽命；不帶藥皮，可直接鑄造而成，生產(chǎn)工序簡(jiǎn)單，免去了藥皮配方、設(shè)計(jì)等麻煩，生產(chǎn)和使用成本低。上述耐磨耐熱堆焊焊條都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，還未見(jiàn)報(bào)道將原材料粉末通過(guò)機(jī)械球磨，原材料可以是單質(zhì)或合金，也可以是碳化物、硼化物、稀土氧化物或混合物，這幾種原料的組合本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種多組元鎳基耐磨耐熱堆焊焊條及其制備方法，其特征是含有Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｂ、Ｃ和稀土元素，其中Ｃｒ：１５．０～３５．０％、Ｃｏ：５．０～２０．０％、Ｂ：０．１～５．０％、Ｃ：０．１～５．０％、Ｒｅ：０．０～５．０％、其余為Ｎｉ。選用Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ的單質(zhì)或合金；稀土是單質(zhì)也可以是氧化物或混合物；或是這幾種材料的組合，上述組分的粉末采用冷粘、燒結(jié)工藝制備。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬江虹，任先京，薛文濤，王磊，于月光，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京礦冶研究總院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：11[中國(guó)|北京]