[发明专利]一种硬质合金耐磨堆焊焊条及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硬质合金耐磨堆焊焊条及其制备方法，由硬质合金颗粒与胎体合金复合制成，所述胎体合金按质量百分比计包括：铜55％～75％、镍16％～45％，锰1％～12％、X元素0.5～3％，所述X元素选自钛、铬中的至少一种。所述硬质合金颗粒和胎体合金按质量配比为1:0.6～2.4，所述硬质合金颗粒粒度：0.5～12mm，其制备方法为通过将熔炼合格的胎体金属溶液采用浇注模具浇注成型工艺获得耐磨合金堆焊焊条，制得焊条具有胎体金属强度高，熔点低的特点，同时X元素的加入降低了胚体合金对硬质合金颗粒的接触角，改善了其界面相容性，硬质合金颗粒不易剥落。

技术领域

本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种硬质合金耐磨堆焊焊条及其制备方法。

背景技术

硬质合金复合耐磨堆焊焊条具有优异的高温耐磨性和一定的抗冲击能力，在冶金、矿山、机械石油等工业部门得到了广泛的应用。国外对这类耐磨堆焊焊条作过一些研究，其研制的堆焊焊条胎体金属抗拉强度大于850MPa，硬度大于HB200，具有较高的耐磨性能和实用价值，但价格较贵，而国内在硬质合金耐磨堆焊方面的研究起步较晚，生产的产品存在以下一些问题：1.胎体金属熔点高，在堆焊过程中则要求较高的加热温度，使硬质合金烧损严重；2.胎体金属强度低，磨损时堆焊层易产生裂纹；3.胎体金属对硬质合金颗粒的润湿性差，硬质合金颗粒与基体金属结合强度低，硬质合金易剥落，以上诸多因素不同程度地影响了其在生产中的应用，因而开发一种强度高、流动性、与硬质合金颗粒润湿良好的胎体金属至关重要，可以有效提升焊件的使用寿命。

目前国内的YD系列硬质合金耐磨焊条机械性能较过去有较大提升，其抗拉强度已达650MPa，硬度大于HB150，但胎体金属与硬质合金结合性能差的问题始终没有解决。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种胎体抗拉强度大、熔点较低且与硬质合金颗粒结合良好硬质合金耐磨堆焊焊条及其制备方法。

本发明一种硬质合金耐磨堆焊焊条，由硬质合金颗粒与胎体合金复合制成，所述胎体合金按质量百分比计包括：铜55％～75％、镍16％～45％，锰1％～12％、X元素0.5～3％，所述X元素选自钛、铬中的至少一种。

本发明所提供的硬质合金耐磨堆焊焊条，其胎体合金选择铜镍锰合金材料，通过组份优化可得到抗拉强度大、熔点低的胎体合金基体。同时为了改善硬质合金颗粒与胎体金属润湿性差，界面结合强度低的问题，通过在胎体合金中添加活性元素X，发明人发现，活性元素X(钛、铬)与硬质合金颗粒润湿良好，结合紧密，会在基体金属和硬质合金之间会形成一个过渡层，可以降低胚体合金对硬质合金颗粒的接触角，改善了其界面相容性。

在本发明中，所加入的活性元素X用于降低接触角，其所加入的配比对最终的材料性能具有一定的影响，如果加入量过小则其与硬质合金之间所形成的过渡层较薄，或者所形成的过渡层无法将硬质颗粒外面的完全包裹，对润湿性的改善有限，而如果所加入的活性元素过多则会降低焊接接头的强度。

优选的方案，所述胎体合金按质量百分比计包括：铜60％～71％、镍18％～29％，锰4％～11％、X元素1～2％。

作为进一步的优选，所述胎体合金按质量百分比计包括：铜64％～71％、镍24％～29％，锰4％～5％、X元素1～2％。

在现有技术中，黄铜焊条里面含有较高的锌，锌作为一种强化元素，一方面可以增加材料的强度，另一方面可以降低熔点，改善流动性，但是锌熔点低，易挥发，将导致焊接接头力学性能和耐蚀性能的显著下降，且蒸发的锌在空气中立即被氧化成氧化锌，形成白色的烟雾，给操作带来很大困难，而且影响焊工身体健康,发明人在研究中发现通过适当提高锰元素的量，可以替代锌作用，脱氧同时与铜反应提高其强度、耐蚀性，并且熔点保持在低的位置水平，此外本发明的高镍成份可以有效的保证焊条的力学性能。

优选的方案，硬质合金选自碳化钨-钴硬质合金。

在本发明中，所用碳化钨-钴硬质合金选自国内牌号YG系列。