專(zhuān)利名稱(chēng)：：硬質(zhì)合金焊絲或焊條及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種新型焊接材料，具體涉及一種硬質(zhì)合金焊絲或焊條，它選用硬質(zhì)合金組分，焊點(diǎn)具有高硬度、高耐磨、耐沖擊、耐腐蝕等的硬質(zhì)合金性能。
背景技術(shù)：
：目前市場(chǎng)上供應(yīng)的焊條有很多種，但歸納起來(lái)不外乎普通鋼及鑄鐵焊條，包括不銹鋼焊條；銅、鋁、銀及其合金焊條；鑄造WC焊條(萊立特焊條)；938等耐磨焊條。前兩種焊條，其焊點(diǎn)硬度低，不耐磨。后兩種焊條，其硬度雖達(dá)到HRA80—83。(相當(dāng)于HRC60—63°)，但鑄造WC焊條是以鐵或碳鋼作粘結(jié)相，其結(jié)合力不理想。因?yàn)閱渭冣熢刈髡辰Y(jié)相易磨損，造成硬質(zhì)相脫落，加快磨損。耐磨焊條其組分中硬質(zhì)相比例很小，不到20%，因此耐磨性不理想，仍不能滿足使用要求。為了提高耐磨性，現(xiàn)在很多人采用硬質(zhì)合金鑲塊的辦法，將合金塊鑲焊在基體上，但工藝復(fù)雜、成本高、結(jié)合不牢，經(jīng)常出現(xiàn)掉塊的現(xiàn)象。因此，人們迫切需要研制一種硬度高、耐磨性好、結(jié)合牢固、價(jià)廉物美的新型焊絲或焊條。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，而提供一種高硬度、高耐磨、耐沖擊、耐腐蝕、易焊接、成本低、操作簡(jiǎn)單、適應(yīng)范圍廣的硬質(zhì)合金焊絲或焊條及其制造方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是硬質(zhì)合金焊絲或焊條，其硬質(zhì)相為碳化鎢或碳化鈦、碳化鎢與碳化鈦的復(fù)合碳化物、碳化鎢的氮化物、碳化鈦的氮化物、鉻、鉭、鈮金屬或鉻、鉭、鈮金屬化合物中的一種或多種，其粘結(jié)相為鉄、鎳、鈷中的一種或多種；各組分按重量百分比記硬質(zhì)相30—95%，粘結(jié)相5—70%。所述硬質(zhì)合金焊絲或焊條，根據(jù)需求還可添加鉻、錳、銅、鋁、鉬、釩、鉭、鈮、鈦金屬或這些金屬化合物中的一種或多種，并另加適量的碳。所述硬質(zhì)合金焊條，其作為焊芯，在其表面包覆有藥皮，即成為帶焊皮的焊條。上述硬質(zhì)合金焊條的制造方法為將上述組分原料經(jīng)濕磨、壓制(亦可采用注塑成型)、燒結(jié)步驟制成成品。也可采用通用技術(shù)鋼鑄法制造硬質(zhì)合金焊芯，在其表面包覆藥皮。本發(fā)明還提供了一種筒狀硬質(zhì)合金焊絲或焊條，包括金屬外筒，在所述金屬外筒內(nèi)裝有填充料，所述填充料由硬質(zhì)相或硬質(zhì)相和沾結(jié)相組成；所述硬質(zhì)相為碳化鎢或碳化鈦、碳化鎢與碳化鈦的復(fù)合碳化物、碳化鴇的氮化物、碳化鈦的氮化物、鉻、鉭、鈮金屬或鉻、鉭、鈮金屬化合物中的一種或多種；所述粘結(jié)相為鉄、鎳、鈷中的一種或多種；各組分按重量百分比記硬質(zhì)相30—100%，粘結(jié)相0~70%。筒狀硬質(zhì)合金焊絲或焊條的制造方法為將所述填充料原料制成粉或顆粒，裝入所述金屬外筒內(nèi)。所述填充料原料也可用燒結(jié)或機(jī)械破碎方法制成粉或顆粒。所述金屬外筒可以采用鐵、鋼、銅、鋁、鎳、鈷或其它金屬材料。本發(fā)明的硬質(zhì)合金焊絲或焊芯本身即可作為焊體，直接在鋼上或鑄鐵上進(jìn)行堆焊；筒狀硬質(zhì)合金焊絲或焊條可以氧吹焊或堆焊。本發(fā)明的硬質(zhì)合金焊絲或焊條與市場(chǎng)上其它焊條相比，由于采用了大組分的硬質(zhì)相作焊絲或焊條中的主要組分，而硬質(zhì)相是硬質(zhì)合金中高硬度、高耐磨的關(guān)鍵成份，都具有很高的顯微硬度，因此能達(dá)到高硬度、高耐磨的目的。粘結(jié)相中的元素在高溫熔融狀態(tài)，具有較好的流動(dòng)性，彌補(bǔ)了常用硬質(zhì)合金中純鈷的不足，加之本發(fā)明中添加的一種或多種鉻、錳、銅、鋁、鉬、釩、鉭、鈮、鈦等金屬或其化合物形成間隙相，對(duì)于提高合金的結(jié)合能力，強(qiáng)化粘結(jié)相和提高產(chǎn)品性能有著很重要的作用。這是因?yàn)橐环矫嫠鼈兣c被焊體的結(jié)合很融合;二則它們對(duì)于提高耐磨性、增加合金強(qiáng)度、強(qiáng)化粘結(jié)相，改善高溫性能和焊接時(shí)的流動(dòng)性都有明顯作用；三是增加鉻的含量，可大大提高其抗腐蝕性能；第四，錳的加入，能促進(jìn)合金的時(shí)效硬化，延長(zhǎng)堆焊層的使用壽命，等等。本發(fā)明的硬質(zhì)合金焊絲或焊條，焊前原始態(tài)硬度與焊后的焊點(diǎn)硬度基本變化不大，因合金組分不同，其硬度也不同，基本上保持在HRA83—90°范圍內(nèi)，而不銹鋼基作粘結(jié)相的硬質(zhì)合金焊絲、焊條其硬度也能保證HRA在79。以上，高出通用的不銹鋼本體硬度30。以上。根據(jù)金相檢測(cè)，本發(fā)明的焊絲或焊條其焊后與鋼體的結(jié)合為金屬熔合，結(jié)合牢固，堆焊時(shí)，厚度根據(jù)使用要求可以從lmm—5mm不等，堆焊后，經(jīng)磨削加工，磨面平整。本發(fā)明的焊絲或焊條另一特點(diǎn)是，可采用普通的交直流電焊機(jī)，工作電流可在100A—350A范圍內(nèi)調(diào)整，操作中沒(méi)有過(guò)多的要求。本發(fā)明可適應(yīng)任何鋼體表面堆焊，只要在鋼體(或鑄件)表面堆焊一層，或者在不銹鋼、錳鋼、工具鋼、模具鋼等合金鋼及鑄鐵等工件的焊體上覆蓋一層堆焊硬質(zhì)合金，即能達(dá)到硬質(zhì)合金覆層的目的。其使用范圍非常廣泛，例如制作碎石機(jī)、碎玻璃、碎水泥的工件表面加層；球磨機(jī)的內(nèi)襯工作面加層；拉絲模、引伸模具工作面的復(fù)層；石油化工行業(yè)的管道的密封環(huán)、耐磨器皿；傳動(dòng)部件的制造與修復(fù)；石油機(jī)械的易損件加層；建筑機(jī)械行業(yè)，如水泥輸送泵(車(chē))上的眼鏡板、切割環(huán)可用本發(fā)明硬質(zhì)合金焊條替代，機(jī)械設(shè)備中易損部件的加層；地質(zhì)礦山行業(yè)中的鋼質(zhì)易損件、鉆頭合金之外的易磨損部分的加層；開(kāi)采、碎粉、運(yùn)輸平臺(tái)加層等；在海運(yùn)、船舶制造中，長(zhǎng)期被海水浸泡的轉(zhuǎn)動(dòng)件、易腐件等；航天航空中耐高溫的耐磨件等，包括制糖工業(yè)的蔗刀工作面、印刷行業(yè)的切紙刀、農(nóng)業(yè)機(jī)械的收割刀及其它易損件。以引伸模為例，一個(gè)30內(nèi)徑的硬質(zhì)合金模具其價(jià)值為3000元左右，而采用鋼坯內(nèi)層工作面堆焊硬質(zhì)合金焊3mm厚，成本僅為幾百元。現(xiàn)正在探索1.2米，1.6米的鋼材軋輥堆焊硬質(zhì)合金的可行性，一旦成功，目前采用硬質(zhì)合金軋輥其造價(jià)為20萬(wàn)元左右，如果選用適宜的鋼材外堆硬質(zhì)合金，其成本僅為2萬(wàn)元左右?？傊诟鞴I(yè)上均能應(yīng)用，因此使用范圍十分廣泛。圖1至圖6是本發(fā)明的硬質(zhì)合金焊絲或焊條的金相照片。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的硬質(zhì)合金焊絲或焊條的實(shí)施例(編號(hào)1—19)見(jiàn)表l:5<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>焊絲或焊條的制作工藝所述實(shí)施例中的任一組組分合金粉末原料配料一_濕磨(24~72時(shí))——過(guò)100目篩——沉淀——干燥——過(guò)篩——加成型劑一—混合——干燥——過(guò)篩——壓制——燒結(jié)(溫度分別為1400°C1490°C)——噴砂——焊芯成品檢測(cè)、檢查——入庫(kù)。焊芯本身就是焊體，即可與鋼體進(jìn)行堆焊，將焊芯表面包覆藥皮即成為帶焊皮的焊條。在500A直流焊機(jī)上進(jìn)行堆焊操作，選用電流參數(shù)為:焊芯尺寸(mm)X40，堆焊件，經(jīng)緩冷后檢査確認(rèn)。曾將多種組分的焊絲與焊條堆焊后經(jīng)線切割，對(duì)堆焊層斷面分別進(jìn)行金相(X100)觀察，其斷面細(xì)致，鋼體與焊體結(jié)合情況結(jié)論為"試樣的基體與合金是一整體"(見(jiàn)圖16金相照片)，說(shuō)明其相互為互熔體，結(jié)合牢固。對(duì)上列組分的合金塊經(jīng)平面磨削磨平后，分別進(jìn)行硬度、比重檢測(cè)，其比重均接近于理論計(jì)標(biāo)比重，硬度因組分不同而不同(見(jiàn)表l)。采用表1中7號(hào)與10號(hào)合金，經(jīng)包覆藥皮制成焊條與A3鋼進(jìn)行堆焊后制成試塊，與目前國(guó)內(nèi)通用的，認(rèn)為較好的X國(guó)150及萊立特(鑄造碳化鎢)、938堆焊試塊送國(guó)家級(jí)檢測(cè)單位——中南大學(xué)粉末冶金研究院，同條件下進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，在美國(guó)制造的UMT-3微摩擦磨損機(jī)上進(jìn)行摩擦系數(shù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，其被磨體磨頭直徑為09X17，工作面為半球面，硬度為HRA93。。磨頭為同一材質(zhì)的同一根圓棒，經(jīng)磨削、線切割、電脈沖成型，試測(cè)時(shí)其頻率為600V/min,載荷為ION，時(shí)間為120min,其檢測(cè)結(jié)果如下樣品名稱(chēng)檢測(cè)項(xiàng)目摩擦系數(shù)W70摩擦性能0.1739N2摩擦性能0.2703150焊條摩擦性能0.41157萊立特摩擦性能0.2947938焊條摩擦性能0.389從檢測(cè)結(jié)果可以看到，W70、N2大大優(yōu)于其它三種焊條，其耐磨效果一倍以上。一系列組分材料在檢測(cè)和實(shí)施堆焊過(guò)程中，探索出正常及特殊的一些規(guī)律，提高硬質(zhì)相的含量組分，可以提高焊絲(焊條)的堆焊層的硬度，而提高合金中粘結(jié)相的組分含量，可以相對(duì)提高對(duì)硬質(zhì)相的粘附力，提高其堆焊體的韌性，增加堆焊時(shí)的流動(dòng)性。如果硬質(zhì)相低于總組分含量28%則難達(dá)到硬質(zhì)合金高耐磨的目的，因此選用硬質(zhì)相的含量在30%95%，粘結(jié)相的含量選用在5%70%的范圍。如果制造筒狀焊絲，其硬質(zhì)相可為100%。為了探索合金耐腐蝕的性能，曾用表1中11號(hào)和12號(hào)配制的組分合金制成30X5的園餅，經(jīng)雙面磨光后，分別置于98%濃度的鹽酸及強(qiáng)堿飽和溶液中進(jìn)行浸泡處理，每星期攪拌一次，423天后取出，其表面仍然光亮，無(wú)明顯失重現(xiàn)象，其硬度值降低在HRA1。之內(nèi)。所列上述不同組分制成的焊條使用前經(jīng)干燥處理，堆焊體清理干凈，堆焊厚度為l~5mm，堆焊后經(jīng)磨削加工磨面平整。在幾年的研制硬質(zhì)合金焊絲與焊條過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)不但可以用硬質(zhì)合金組分制成的焊絲(焊芯)與焊條，而且還探索出，采用多組分配比的硬質(zhì)合金原料，將其在燒結(jié)前制成粉或粒狀，甚至可以將工業(yè)上的廢合金經(jīng)機(jī)械破碎，制成粉或粒狀，置入金屬筒中，如鉄(或鋼)皮筒內(nèi)(筒壁厚0.20.8mm)制成筒狀焊條,采用氧吹焊或電焊進(jìn)行堆焊，也可達(dá)到其近似的硬度。根據(jù)用戶的要求，其外皮筒可是任何金屬制成，最好為鐵、鋼、銅、鋁、鎳、鈷金屬材料。制作焊芯，還可采用鋼冶煉澆鑄法。權(quán)利要求1、一種硬質(zhì)合金焊絲或焊條，其特征是其硬質(zhì)相為碳化鎢或碳化鈦、碳化鎢與碳化鈦的復(fù)合碳化物、碳化鎢的氮化物、碳化鈦的氮化物、鉻、鉭、鈮金屬或鉻、鉭、鈮金屬化合物中的一種或多種，其粘結(jié)相為鉄、鎳、鈷中的一種或多種；各組分按重量百分比記硬質(zhì)相30-95％，粘結(jié)相5-70％。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)合金焊絲或焊條，其特征是添加有鉻、錳、銅、鋁、鉬、釩、鉭、鈮、鈦金屬或這些金屬化合物中的一種或多種，以及另加適量的碳。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硬質(zhì)合金焊條，其特征是其作為焊芯，在其表面包覆有藥皮。4、一種筒狀硬質(zhì)合金焊絲或焊條，包括金屬外筒，在所述金屬外筒內(nèi)裝有填充料，其特征是所述填充料由硬質(zhì)相或硬質(zhì)相和粘結(jié)相組成；所述硬質(zhì)相為碳化鎢或碳化鈦、碳化鎢與碳化鈦的復(fù)合碳化物、碳化鴇的氮化物、碳化鈦的氮化物、鉻、鉭、鈮金屬或鉻、鉭、鈮金屬化合物中的一種或多種；所述粘結(jié)相為鉄、鎳、鈷中的一種或多種；各組分按重量百分比記硬質(zhì)相30—100%，粘結(jié)相0—70%。5、根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的任一硬質(zhì)合金焊條的制造方法，其特征是將所述組分原料經(jīng)濕磨、壓制或注塑成型、燒結(jié)步驟，制成成品。6、根據(jù)權(quán)利要求4所述的筒狀硬質(zhì)合金焊絲或焊條的制造方法，其特征是將所述填料原料制成粉或顆粒，裝入所述金屬外筒內(nèi)。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的筒狀硬質(zhì)合金焊絲或焊條的制造方法，其特征是所述填料原料用燒結(jié)或機(jī)械破碎方法制成粉或顆粒。8、根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的筒狀硬質(zhì)合金焊絲或焊條的制造方法，其特征是所述金屬外筒采用鐵、鋼、銅、鋁、鎳、鈷金屬材料。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種硬質(zhì)合金焊絲或焊條，其硬質(zhì)相為碳化鎢或碳化鈦、碳化鎢與碳化鈦的復(fù)合碳化物、碳化鎢的氮化物、碳化鈦的氮化物、鉻、鉭、鈮金屬或鉻、鉭、鈮金屬化合物中的一種或多種，其粘結(jié)相為鉄、鎳、鈷中的一種或多種；各組分按重量百分比記硬質(zhì)相30-95％，粘結(jié)相5-70％。本發(fā)明的硬質(zhì)合金焊絲或焊條與市場(chǎng)上其它焊條相比，由于采用了大組分的硬質(zhì)相作焊絲或焊條中的主要組分，具有很高的顯微硬度，因此能達(dá)到高硬度、高耐磨的目的。粘結(jié)相中的元素在高溫熔融狀態(tài)，具有較好的流動(dòng)性，彌補(bǔ)了常用硬質(zhì)合金中純鈷的不足，對(duì)于提高合金的結(jié)合能力，強(qiáng)化粘結(jié)相和提高產(chǎn)品性能有著很重要的作用。文檔編號(hào)B23K35/22GK101664860SQ20091013470公開(kāi)日2010年3月10日申請(qǐng)日期2009年4月13日優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日發(fā)明者進(jìn)帥,勇郭,郭慶虎申請(qǐng)人:郭慶虎