[发明专利]原位合成WC颗粒增强铁基复合涂层的药芯焊丝及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属堆焊材料技术领域，涉及原位合成WC颗粒增强铁基复合涂层的药芯焊丝及制备方法。

背景技术

碳化钨颗粒由于其优异的力学性能，高硬度、延展性及杨氏模量，与铁族元素有很好的润湿性的特点，受到了人们的广泛关注。工业上以WC为基体，Fe、Co或Ni金属作为粘结相材料，采用粉末冶金制得的硬质合金具有优异的耐磨性能，得到了广泛的应用。但是，WC硬质合金硬度大、韧性差、难以将硬质合金整体用于耐磨构件、生产工艺复杂，设备投入大，导致材料制备成本过高的问题制约了这类材料在耐磨材料零件上的应用。

而采用表面改性技术，制备的WC钢铁基复合材料，很好的解决了材料耐磨性能与整体力学性能之间的矛盾。但是，目前的制备方法也存在着比较多的问题。采用热喷涂制备WC钢铁基复合涂层时普遍存在涂层孔隙率较高、与基体结合强度较低、涂层表面质量差且难于控制等不足之处；激光熔覆也存在WC颗粒分布不均、裂纹和设备投入巨大的问题。

而且，由于WC颗粒是直接添加，表面易受污染，降低WC与基体结合强度；高温热源的作用下也容易产生WC颗粒的溶解转变，在WC颗粒周围形成富碳的脆性组织，使得陶瓷颗粒在外力的作用下容易脱离基体，降低材料的耐磨性能，加之WC原料价格上涨等因素，使得材料的制备成本升高，所以，急需开发一种新产品或改进现有工艺满足生产规模化、成本低廉化、性能稳定化的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供用于原位合成WC颗粒增强铁基复合涂层的药芯焊丝，解决了现有方法存在的与基体结合强度较低、涂层表面质量差且难于控制的问题。

本发明的另一个目的是提供原位合成WC颗粒增强铁基复合涂层的药芯焊丝的制备方法。

本发明的技术方案是以低碳钢为外层包皮，内部为多元合金粉末构成粉芯，粉芯的各组成成分质量份数为：蓝钨42.4-48份，泥状石墨8.0-9.5份，高碳铬铁17.4-20.6份，镍粉2.0-3.5份，硼铁2.0-2.8份，硅铁1.0-2.2份，还原铁粉12.8-23.6份。

进一步，所述低碳钢为H08A低碳钢。

进一步，所述药芯焊丝外径为3.2-4.0mm。

进一步，所述粉芯填充率为49-52％。

制作药芯焊丝的方法，按照以下步骤进行：

步骤1：按照质量份数准备粉末状原料：蓝钨42.4-48份，泥状石墨8.0-9.5份，高碳铬铁17.4-20.6份，镍粉2.0-3.5份，硼铁2.0-2.8份，硅铁1.0-2.2份，还原铁粉12.8-23.6份；

步骤2：将原料粉末放入混料机中充分的搅拌、混合，制成合金混合粉；

步骤3：将合金混合粉置于干燥箱中加热到120-160℃，保温2h；

步骤4：合金混合粉随炉冷却至室温后，用药芯焊丝成型机将药芯包裹在H08A低碳钢构成的外层包皮内制成不同直径的药芯焊丝。

本发明的有益效果是电弧反应条件下反应生成WC颗粒与基体的结合强度更高，颗粒分布更加均匀，涂层表面质量高。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

步骤1：按照质量份数准备粉末状原料：蓝钨42.4-48份，泥状石墨8.0-9.5份，高碳铬铁17.4-20.6份，镍粉2.0-3.5份，硼铁2.0-2.8份，硅铁1.0-2.2份，还原铁粉12.8-23.6份；

步骤2：将步骤1的原料粉末放入混料机中充分的搅拌、混合，制成合金混合粉；

步骤3：将合金混合粉置于干燥箱中加热到120-160℃，保温2h；

步骤4：合金混合粉随炉冷却至室温后，用药芯焊丝成型机将药芯包裹在H08A低碳钢构成的外层包皮内制成不同直径的药芯焊丝。

本发明药芯焊丝用于埋弧焊机施焊。药芯焊丝粉芯填充率为49-52％。药芯焊丝采用拉丝成型工艺制成外径3.2-4.0mm。

本发明药芯焊丝可以在电弧反应条件下反应生成WC颗粒增强铁基熔覆层，而且不存在WC的溶解和表面污染影响WC颗粒与基体的结合强度的问题，有效的提高了熔覆层的耐磨性能。本发明由于是焊丝制品，易于实现自动化生产，提高生产效率，在电弧下就可以获得WC铁基复合涂层，因此生产成本低，WC颗粒为反应合成，与基体结合界面清洁，也避免了WC的溶解，熔覆层的性能得到了很好的提高。

本发明与现有技术相比有如下明显区别：