[发明专利]一种双丝电弧堆焊用铁基非晶焊接材料

说明书

本发明公开了一种双丝电弧堆焊用铁基非晶焊接材料，其铁基非晶焊接材料成分为Fe‑Cr‑Mo‑C‑B‑Y‑Ni，原子式为：Fe_aCr_bMo_cC_dB_eY_fNi_g，其中a=100‑b‑c‑d‑e‑f‑g，11≤b≤14.5，9≤c≤14，9≤d≤18，5≤e≤8，1.5≤f≤2.5，5≤g≤7。本发明材料特点是：通过304L不锈钢（主要成分元素为Fe：70.1%、Cr：19.3%、Ni：10.6%）做包材，用于包裹Mo粉、C粉、FeB粉和稀土Y粉芯材。利用双丝电弧堆焊工艺可制备出厚度达毫米级、近100%非晶态、耐腐蚀和耐磨性能优异的堆焊层。

技术领域

本发明涉及一种双丝电弧堆焊用铁基非晶焊接材料的设计，具体属于焊接材料技术领域。

背景技术

金属材料制品在使用过程中将受到不同形式的直接或间接的损坏，其中最常见的损坏形式为磨损和腐蚀。其不仅造成经济损失，有些甚至造成了灾难性的事故。现代工业中，针对金属磨损和腐蚀的问题展开了大量的研究，如何获得耐磨耐蚀性能的金属材料成为目前研究的重点方向之一。铁基非晶合金优异的耐磨耐腐蚀性能，使其在军工、航空及石化等领域广泛应用。热喷涂和堆焊技术具有操作简便、熔敷面积大、效率高、表面质量优良等优点。铁基非晶合金耐磨耐蚀的性能优势与热喷涂技术的结合在表面工程中具有重要的意义。目前，已经有许多的研究人员对该方面展开了不懈的努力和研究。如北京工业大学的卢兰志、贺定勇等人用304L和430不锈钢做外皮包粉卷成丝材，通过电弧喷涂制备出了FeCrMoCBSi系及低合金量铁基非晶合金涂层，非晶含量最高可达70.2%；又如河海大学的WenminGuo,Zhang等人也用304L不锈钢做外皮，通过高速电弧喷涂，制备出了几乎完全非晶态结构的FeCrMoCBNiNbAl系铁基非晶涂层,其孔隙率仅有2%。然而仅仅通过热喷涂，由于其技术特征还不能够制备出厚度达毫米级别的高非晶态含量涂层，对于零件的修复还满足不了许多必要的应用场合，同时，孔隙率也是热喷涂技术中的一个不可避免的问题，然而堆焊所制备出的防护层在厚度上和孔隙率上均要比热喷涂的效果要更加可观。

堆焊技术是焊接领域的一个分支，堆焊不是为了连接零件，而是用焊接的方法，在零件的表面堆焊一层或数层具有一定性能材料的工艺过程。其目的在于修复零件或增加零件表面耐磨、耐热、耐蚀等方面的性能。西南石油大学的王斌、周翠等人通过单丝堆焊技术制备出的Fe₄₁Co₇Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂铁基非晶纳米晶复合堆焊层，其非晶含量最高可达到47.44%。众所周知，与同组元晶态合金相比，非晶态含量越高，其耐磨与耐腐蚀等一系列性能均要大大提升好几个数量级。因此，力求获得高非晶含量的焊材也是很必要的。要保证堆焊层本身具有较高的非晶态含量，不仅要在焊材成分上进行摸索，还要求堆焊层有尽可能低的稀释率。双丝堆焊技术与传统的单丝堆焊技术相比，由于其两根焊丝分别接电极而堆焊母材不接电极，最大的特点就是大大降低了堆焊层的稀释率，因而更加提高了堆焊层的纯度，同时提高了堆焊效率。