本發(fā)明屬于焊接材料制備技術領域，具體涉及一種堆焊焊條的制備方法。

背景技術：

隨著現(xiàn)代工業(yè)和科技的飛速發(fā)展，機械零件經(jīng)常處于異常復雜和苛刻的條件下工作，大量的機械設備往往因磨損、腐蝕、磨蝕而報廢。尤其是長期在高溫環(huán)境下的工作件，很有可能出現(xiàn)因氧化、組織的回火或相變而軟化、蠕變破壞、反復承受加熱和冷卻而產(chǎn)生熱疲勞裂紋等問題，因而磨損更為突出。磨損不僅消耗能源、耗費材料，而且由于磨損而更換零件時需修理、停工等所消耗的人力和物力以及降低勞動生產(chǎn)率等，甚至造成設備與人身事故，可見提高材料的耐磨性具有重大的社會經(jīng)濟意義。

采用堆焊的方法來制造產(chǎn)品或修復受損的機械零件，不僅可以恢復零件原來的尺寸，而且還可以進一步地提高工作面的耐磨性能，這對降低生產(chǎn)成本、節(jié)約材料、提高零件的使用壽命、減少配件的消耗等都有著重大的意義，特別是對于長期在高溫環(huán)境下的工作件，選用合適的高溫合金堆焊材料來修復或制造時，其意義就更為重大著。目前，己經(jīng)開發(fā)的耐磨堆焊焊條的品種較多，主要分為鐵基耐磨堆焊焊條、鈷基耐磨堆焊焊條和鎳基耐磨堆焊焊條三大類。雖然這些堆焊材料都具有良好的工藝性能，但是堆焊焊條所用的藥皮在制備過程中都添加礦石粉末，在焊接過程中產(chǎn)生較多焊渣，難以清理，且形成的焊縫強度低，易開裂，耐磨性能較差，因此，研制一種不加礦石粉，焊后無熔渣，形成的焊縫強度高、不易開裂且耐磨性能好的堆焊焊條具有重要的現(xiàn)實意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術問題：針對傳統(tǒng)堆焊焊條所用藥皮在制備過程中添加礦石粉末，在焊接過程中產(chǎn)生較多焊渣，難以清理，且形成的焊縫強度低，易開裂，耐磨性能較差的問題，提供了一種堆焊焊條的制備方法。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：

（1）稱取300～500g硅藻土，球磨過篩后倒入盛有2～4l沼液的發(fā)酵罐中，恒溫密閉發(fā)酵，待發(fā)酵結束，過濾得硅藻土濾渣，并將硅藻土濾渣干燥至恒重，得干燥濾渣；

（2）在坩堝中依次加入0.6～0.8g納米鐵粉，200～300g上述所得干燥濾渣，再將坩堝轉(zhuǎn)入炭化爐中，以60～80ml/min速率向爐內(nèi)通入氬氣，并以8～10℃/min速率程序升溫至700～800℃，保溫炭化45～60min，停止通入氬氣，再以30～40ml/min速率向爐內(nèi)通入還原性氣體，繼續(xù)升溫至1300～1500℃，保溫反應60～90min，待自然冷卻至室溫，出料，得燒結料；

（3）依次量取150～200ml正硅酸乙酯，200～220ml無水乙醇倒入三口燒瓶中，在恒溫攪拌狀態(tài)下，滴加20～30ml質(zhì)量分數(shù)為15%氨水，控制在10～15min內(nèi)滴完，待滴加完畢，再向三口燒瓶中倒入40～50ml質(zhì)量分數(shù)為30%氫氧化鉀溶液，繼續(xù)恒溫攪拌反應45～60min，得粘結液；

（4）按重量份數(shù)計，在混料機中依次加入6～8份燒結料，0.6～0.8份鎂粉，1～3份鋁粉，5～7份硼粉，6～8份鈦粉，2～4份硅粉，30～40份鎳粉，10～15份鉻粉，20～30份上述所得粘結液，于溫度為55～60℃，轉(zhuǎn)速為600～800r/min條件下，恒溫攪拌混合45～60min，得藥皮濕料；

（5）將藥皮濕料與焊條芯置于焊條涂料機上壓制成型，再經(jīng)干燥后，升溫至350～360℃，保溫2～4h，出料，即得堆焊焊條。

步驟（1）所述的恒溫密閉發(fā)酵條件為：發(fā)酵溫度為35～37℃，發(fā)酵罐攪拌轉(zhuǎn)速為200～300r/min，發(fā)酵時間為5～7天。

步驟（2）所述的還原性氣體是氫氣、一氧化碳和甲烷中的一種或兩種。

步驟（4）所述混料機中，還可以加入燒結料質(zhì)量0.5～0.8倍的粒徑為180～200目的活性炭。

步驟（5）所述的藥皮濕料與焊條芯壓制時是按質(zhì)量比為1.2:1～1.5:1。

步驟（5）所述的焊條芯為低碳鋼h08a型焊條芯。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明首先利用硅藻土與沼液混合發(fā)酵，在發(fā)酵過程中，沼液中有機質(zhì)被硅藻土孔隙結構吸附，同時沼液中微生物聚集生長于硅藻土孔隙結構中，發(fā)酵產(chǎn)生的弱酸性環(huán)境可使硅藻土中部分酸溶性雜質(zhì)得以溶解去除，再于氬氣保護狀態(tài)下，使硅藻土吸附的有機質(zhì)得以炭化，隨后利用納米鐵粉的催化作用，催化硅藻土中二氧化硅與炭化有機質(zhì)在還原性氣氛條件下，反應產(chǎn)生碳化硅，并與過剩的炭化有機質(zhì)共同組成燒結料，在焊接過程中，可與空氣中氧氣發(fā)生氧化放熱反應，促進焊條熔融；

（2）本發(fā)明制備的焊條藥皮成分中，無傳統(tǒng)焊條所用的礦石粉末成分，因此在焊接過程中，焊接煙塵少，焊縫處基本無熔渣產(chǎn)生，不僅改善了焊接工人的工作環(huán)境，同時焊縫清理簡單，避免了傳統(tǒng)焊條出現(xiàn)焊后脫渣困難的問題，提高了焊接工作效率。

具體實施方式

首先稱取300～500g硅藻土，倒入球磨機中，按球料質(zhì)量比為8：1～10：1加入氧化鋯球磨珠，球磨2～4h后過80～120目篩，再將球磨過篩后的硅藻土倒入盛有2～4l沼液的發(fā)酵罐中，于溫度為35～37℃，轉(zhuǎn)速為200～300r/min條件下，恒溫密閉發(fā)酵5～7天，過濾，得硅藻土濾渣，并將所得硅藻土濾渣置于烘箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，得干燥濾渣，隨后在坩堝中依次加入0.6～0.8g納米鐵粉，200～300g干燥濾渣，再將坩堝轉(zhuǎn)入炭化爐中，以60～80ml/min速率向爐內(nèi)通入氬氣，并以8～10℃/min速率程序升溫至700～800℃，保溫炭化45～60min，停止通入氬氣，并以30～40ml/min速率向爐內(nèi)通入還原性氣體，繼續(xù)升溫至1300～1500℃，保溫反應60～90min，待自然冷卻至室溫，出料，得燒結料，再依次量取150～200ml正硅酸乙酯，200～220ml無水乙醇倒入三口燒瓶中，再將三口燒瓶移至數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，調(diào)節(jié)溫度至55～60℃，攪拌轉(zhuǎn)速至300～500r/min，在恒溫攪拌狀態(tài)下，滴加20～30ml質(zhì)量分數(shù)為15%氨水，控制在10～15min內(nèi)滴完，待滴加完畢，再向三口燒瓶中倒入40～50ml質(zhì)量分數(shù)為30%氫氧化鉀溶液，繼續(xù)恒溫攪拌反應45～60min，得粘結液，按重量份數(shù)計，在混料機中依次加入6～8份燒結料，3～5份粒度為180～200目的活性炭，0.6～0.8份鎂粉，1～3份鋁粉，5～7份硼粉，6～8份鈦粉，2～4份硅粉，30～40份鎳粉，10～15份鉻粉，20～30份粘結液，于溫度為55～60℃，轉(zhuǎn)速為600～800r/min條件下，恒溫攪拌混合45～60min，得藥皮濕料，最后將藥皮濕料與低碳鋼h08a焊條芯按質(zhì)量比為1.2:1～1.5:1置于焊條涂料機上壓制成型，再轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為60～80℃條件下，干燥60～90min，再升溫至350～360℃，保溫2～4h后，出料，即得堆焊焊條。所述的還原性氣體是氫氣、一氧化碳和甲烷中的一種或兩種。

實例1

首先稱取300g硅藻土，倒入球磨機中，按球料質(zhì)量比為8：1加入氧化鋯球磨珠，球磨2h后過80目篩，再將球磨過篩后的硅藻土倒入盛有2l沼液的發(fā)酵罐中，于溫度為35℃，轉(zhuǎn)速為200r/min條件下，恒溫密閉發(fā)酵5天，過濾，得硅藻土濾渣，并將所得硅藻土濾渣置于烘箱中，于溫度為105℃條件下干燥至恒重，得干燥濾渣，隨后在坩堝中依次加入0.6g納米鐵粉，200g干燥濾渣，再將坩堝轉(zhuǎn)入炭化爐中，以60ml/min速率向爐內(nèi)通入氬氣，并以8℃/min速率程序升溫至700℃，保溫炭化45min，停止通入氬氣，并以30ml/min速率向爐內(nèi)通入氫氣，繼續(xù)升溫至1300℃，保溫反應60min，待自然冷卻至室溫，出料，得燒結料，再依次量取150ml正硅酸乙酯，200ml無水乙醇倒入三口燒瓶中，再將三口燒瓶移至數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，調(diào)節(jié)溫度至55℃，攪拌轉(zhuǎn)速至300r/min，在恒溫攪拌狀態(tài)下，滴加20ml質(zhì)量分數(shù)為15%氨水，控制在10min內(nèi)滴完，待滴加完畢，再向三口燒瓶中倒入40ml質(zhì)量分數(shù)為30%氫氧化鉀溶液，繼續(xù)恒溫攪拌反應45min，得粘結液，按重量份數(shù)計，在混料機中依次加入6份燒結料，3份粒度為180目的活性炭，0.6份鎂粉，1份鋁粉，5份硼粉，6份鈦粉，2份硅粉，30份鎳粉，10份鉻粉，20份粘結液，于溫度為55℃，轉(zhuǎn)速為600r/min條件下，恒溫攪拌混合45min，得藥皮濕料，最后將藥皮濕料與低碳鋼h08a焊條芯按質(zhì)量比為1.2:1置于焊條涂料機上壓制成型，再轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為60℃條件下，干燥60min，再升溫至350℃，保溫2h后，出料，即得堆焊焊條。

首先將堆焊焊件表面在砂輪上打磨干凈，去掉焊件表面的氧化皮和鐵銹，并預熱至100℃，將預熱后的焊件及本發(fā)明制得的無渣耐磨堆焊焊條分別放置在直流弧焊機中指定位置，設制堆焊電流為100a，堆焊電壓為18v，層間溫度為100℃，隨后沿著焊件的焊接點連續(xù)堆焊一道焊縫，冷卻后再進行二次堆焊，共堆焊2層，待焊接工藝完成后，將堆焊焊件靜置冷卻至40℃，再用保溫棉覆蓋焊件進行保溫20min，最后待保溫完成，取下保溫棉即可。經(jīng)檢測，本發(fā)明制得的無渣耐磨堆焊焊條在進行堆焊后在焊縫處幾乎無溶渣，焊件堆焊層硬度達hrc70，具有較好的耐磨性和機械加工性能，同時本發(fā)明焊條所形成的的焊縫強度高，可長期耐受高溫工作環(huán)境，在650℃環(huán)境下工作8個月未出現(xiàn)裂紋。

實例2

首先稱取400g硅藻土，倒入球磨機中，按球料質(zhì)量比為9：1加入氧化鋯球磨珠，球磨3h后過100目篩，再將球磨過篩后的硅藻土倒入盛有3l沼液的發(fā)酵罐中，于溫度為36℃，轉(zhuǎn)速為250r/min條件下，恒溫密閉發(fā)酵6天，過濾，得硅藻土濾渣，并將所得硅藻土濾渣置于烘箱中，于溫度為108℃條件下干燥至恒重，得干燥濾渣，隨后在坩堝中依次加入0.7g納米鐵粉，250g干燥濾渣，再將坩堝轉(zhuǎn)入炭化爐中，以70ml/min速率向爐內(nèi)通入氬氣，并以9℃/min速率程序升溫至750℃，保溫炭化53min，停止通入氬氣，并以35ml/min速率向爐內(nèi)通入一氧化碳，繼續(xù)升溫至1400℃，保溫反應75min，待自然冷卻至室溫，出料，得燒結料，再依次量取175ml正硅酸乙酯，210ml無水乙醇倒入三口燒瓶中，再將三口燒瓶移至數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，調(diào)節(jié)溫度至58℃，攪拌轉(zhuǎn)速至400r/min，在恒溫攪拌狀態(tài)下，滴加25ml質(zhì)量分數(shù)為15%氨水，控制在13min內(nèi)滴完，待滴加完畢，再向三口燒瓶中倒入45ml質(zhì)量分數(shù)為30%氫氧化鉀溶液，繼續(xù)恒溫攪拌反應53min，得粘結液，按重量份數(shù)計，在混料機中依次加入7份燒結料，4份粒度為190目的活性炭，0.7份鎂粉，2份鋁粉，6份硼粉，7份鈦粉，3份硅粉，35份鎳粉，13份鉻粉，28份粘結液，于溫度為58℃，轉(zhuǎn)速為700r/min條件下，恒溫攪拌混合53min，得藥皮濕料，最后將藥皮濕料與低碳鋼h08a焊條芯按質(zhì)量比為1.4:1置于焊條涂料機上壓制成型，再轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為70℃條件下，干燥75min，再升溫至355℃，保溫3h后，出料，即得堆焊焊條。

首先將堆焊焊件表面在砂輪上打磨干凈，去掉焊件表面的氧化皮和鐵銹，并預熱至125℃，將預熱后的焊件及本發(fā)明制得的無渣耐磨堆焊焊條分別放置在直流弧焊機中指定位置，設制堆焊電流為110a，堆焊電壓為21v，層間溫度為125℃，隨后沿著焊件的焊接點連續(xù)堆焊一道焊縫，冷卻后再進行二次堆焊，共堆焊2層，待焊接工藝完成后，將堆焊焊件靜置冷卻至50℃，再用保溫棉覆蓋焊件進行保溫30min，最后待保溫完成，取下保溫棉即可。經(jīng)檢測，本發(fā)明制得的無渣耐磨堆焊焊條在進行堆焊后在焊縫處幾乎無溶渣，焊件堆焊層硬度達hrc78，具有較好的耐磨性和機械加工性能，同時本發(fā)明焊條所形成的的焊縫強度高，可長期耐受高溫工作環(huán)境，在750℃環(huán)境下工作9個月未出現(xiàn)裂紋。

實例3

首先稱取500g硅藻土，倒入球磨機中，按球料質(zhì)量比為10：1加入氧化鋯球磨珠，球磨4h后過120目篩，再將球磨過篩后的硅藻土倒入盛有4l沼液的發(fā)酵罐中，于溫度為37℃，轉(zhuǎn)速為300r/min條件下，恒溫密閉發(fā)酵7天，過濾，得硅藻土濾渣，并將所得硅藻土濾渣置于烘箱中，于溫度為110℃條件下干燥至恒重，得干燥濾渣，隨后在坩堝中依次加入0.8g納米鐵粉，300g干燥濾渣，再將坩堝轉(zhuǎn)入炭化爐中，以80ml/min速率向爐內(nèi)通入氬氣，并以10℃/min速率程序升溫至800℃，保溫炭化60min，停止通入氬氣，并以40ml/min速率向爐內(nèi)通入甲烷，繼續(xù)升溫至1500℃，保溫反應90min，待自然冷卻至室溫，出料，得燒結料，再依次量取200ml正硅酸乙酯，220ml無水乙醇倒入三口燒瓶中，再將三口燒瓶移至數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，調(diào)節(jié)溫度至60℃，攪拌轉(zhuǎn)速至500r/min，在恒溫攪拌狀態(tài)下，滴加30ml質(zhì)量分數(shù)為15%氨水，控制在15min內(nèi)滴完，待滴加完畢，再向三口燒瓶中倒入50ml質(zhì)量分數(shù)為30%氫氧化鉀溶液，繼續(xù)恒溫攪拌反應60min，得粘結液，按重量份數(shù)計，在混料機中依次加入8份燒結料，5份粒度為200目的活性炭，0.8份鎂粉，3份鋁粉，7份硼粉，8份鈦粉，4份硅粉，40份鎳粉，15份鉻粉，30份粘結液，于溫度為60℃，轉(zhuǎn)速為800r/min條件下，恒溫攪拌混合60min，得藥皮濕料，最后將藥皮濕料與低碳鋼h08a焊條芯按質(zhì)量比為1.5:1置于焊條涂料機上壓制成型，再轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為80℃條件下，干燥90min，再升溫至360℃，保溫4h后，出料，即得堆焊焊條。

首先將堆焊焊件表面在砂輪上打磨干凈，去掉焊件表面的氧化皮和鐵銹，并預熱至150℃，將預熱后的焊件及本發(fā)明制得的無渣耐磨堆焊焊條分別放置在直流弧焊機中指定位置，設制堆焊電流為120a，堆焊電壓為24v，層間溫度為150℃，隨后沿著焊件的焊接點連續(xù)堆焊一道焊縫，冷卻后再進行二次堆焊，共堆焊3層，待焊接完成后，將堆焊焊件靜置冷卻至60℃，再用保溫棉覆蓋焊件進行保溫40min，最后待保溫完成，取下保溫棉即可。經(jīng)檢測，本發(fā)明制得的無渣耐磨堆焊焊條在進行堆焊后在焊縫處幾乎無溶渣，焊件堆焊層硬度達hrc85，具有較好的耐磨性和機械加工性能，同時本發(fā)明焊條所形成的的焊縫強度高，可長期耐受高溫工作環(huán)境，在850℃環(huán)境下工作10個月未出現(xiàn)裂紋。