[发明专利]一种用于眼镜板及切割环防磨的粉芯焊丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于粉芯焊丝技术领域，特别是提供了一种用于眼镜板及切割环防磨的粉芯焊丝及其制备方法，用于混凝土输送泵的眼镜板及切割环。

背景技术

混凝土输送泵是当今建筑工程中普遍使用的一种机械，而眼镜板和切割环是混凝土输送泵中的关键部件。眼镜板和切割环的工作面在严重磨损、冲击载荷下工作，不仅要求其具有足够的强度和冲击韧性，而且要求其具有高的耐磨性。为了延长眼镜板和切割环的寿命，当今国内外厂家主要采用在钢基体上堆焊耐磨材料和镶焊硬质合金块等两种方法。

堆焊法一般采用Fe-Cr-C系耐磨焊条，在眼镜板和切割环工作面上制备耐磨层；主要利用耐磨层中M₇C₃硬质相来提高材料耐磨性，耐磨层硬度一般≤65HRC。由于耐磨层材料在严酷冲击磨损环境下工作，眼镜板和切割环的使用寿命一般仅3000-5000立方米/套。

通过钎焊将硬质合金材料镶在钢基体上的方法称为镶焊硬质合金块法，采用该方法，可将眼镜板与切割环寿命提高到10000立方米/套。该方法需要在眼镜板工作端面及变位接触区域钎焊硬质合金环和块，具有工艺复杂、需要消耗较多WC-Co(Ni)硬质合金、成本较高的特点。为保证硬质合金环和块在磨损、冲击载荷作用下具有足够的强度和韧性，其厚度需达到6-10mm，如果厚度达不到要求，就会产生硬质合金块开裂、剥落而提前失效的问题。此外，采用钎焊工艺难以保证硬质合金与钢基体结合面的所有区域具有高的结合强度，这就易造成硬质合金在冲击载荷作用下局部断裂、剥落而提前失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于眼镜板及切割环防磨的粉芯焊丝及其制备方法，既能提高眼镜板和切割环寿命、又能大幅度降低硬质合金原材料消耗及工艺成本。

本发明利用等离子弧、氩弧熔覆法，在眼镜板、切割环工作面熔覆专用粉芯焊丝，可形成厚度为3-6mm高耐磨损(W，Nb)C-TiB₂/Ni金属陶瓷熔覆层，熔覆层硬度可达1100-1600HV，熔覆层与基体达到冶金结合。本发明突破了现有硬质合金镶焊技术所存在的硬质合金层与基体结合强度较低、成本高、工艺复杂等局限性，且利用镍替代钴作为粘结相。

本发明的用于眼镜板及切割环防磨的粉芯焊丝的外皮为纯Ni带，芯部填充混合粉末，混合粉末成分的重量百分比为：Mo粉：1-2wt.％，NbC粉：10-25wt.％，TiB₂粉：5-15wt.％，Cr粉：2-5wt.％，Al粉：0.3-1wt.％，WC粉：余量。其混合粉末在粉芯焊丝中所占的重量百分比为65-90wt.％。

本发明制备用于眼镜板及切割环防磨的粉芯焊丝的工艺步骤为：

(1)粉芯焊丝所用粉末材料的重量百分比为：Mo粉(200-300目，纯度≥99.5％)：1-2wt.％，NbC粉(200-300目，纯度≥99.5％)：10-25wt.％，TiB₂粉(200-300目，纯度≥99.5％)：5-15wt.％，Cr粉：(150-200目，纯度≥99.5％)：2-5wt.％，Al粉(200-300目，纯度≥99.6％)：0.3-1wt.％，WC粉(100-200目，纯度≥99.5％)：余量；

以上粉末中：WC作为主要的耐磨陶瓷相，Ni作为粘结相；NbC的作用是形成(W，Nb)C耐磨固溶体、并在粘结相中形成细小的NbC颗粒，从而提高陶瓷相与粘结相的润湿性；TiB₂的作用是在熔覆层中形成板条状或针状的陶瓷相，从而提高熔覆层的硬度和耐磨性；Mo的作用是提高陶瓷相与粘结相的结合强度，Cr的作用是提高粘结相的强度和耐磨性，Al的作用是提高金属陶瓷熔覆层在高温熔覆过程中的抗氧化性；

(2)按步骤(1)所述的粉末比例，称取所需的各种粉末，称作粉芯原料；

(3)将步骤(2)所述粉芯原料放入干燥箱中干燥，干燥箱温度为100-120℃，干燥时间为3-6小时；

(4)利用行星式球磨机混合粉芯原料，形成组分均匀的混合粉末；

(5)采用纯镍带包裹球磨混合粉末形成粉芯焊丝，混合粉末在粉芯焊丝中所占的重量百分比为65-90wt.％。

2、熔覆层制备

施工时需将待熔覆工件(即眼镜板或切割环)边缘点焊固定在可作旋转运动的圆盘上，等离子弧或氩弧焊枪固定在与摆动器相连的连杆上，摆动器底座固定在高度可调的直杆上，直杆固定在可作直线运动的小车上。采用工件转动或静止、摆动器底座作直线运动或静止、手动或自动送丝的方法在眼镜板或切割环工作面上制备金属陶瓷熔覆层。