[发明专利]耐磨合金粉及其应用、耐磨焊层的制备方法

说明书

本发明涉及一种耐磨合金粉，包括以下质量比的组分制备得到：铸造碳化钨粉：镍铬硼硅合金粉质量比为3‑6:4‑7，所述铸造碳化钨粉或镍铬硼硅合金粉的粒度为80‑325目。本发明仅采用两种组分即可，成本更低，且制备的产品使用寿命长，经过等离子堆焊后的搅拌器使用寿命达到10个月，提高了6倍。

技术领域

本发明涉及等离子堆焊增强矿山、油井高速搅拌器、钻具等耐磨性能的方法，特别是利用等离子堆焊将铸造碳化钨/镍基粉的混合粉制备耐磨焊层的方法。

背景技术

矿山用高速搅拌器为某铁矿企业地下挖矿后回填工序中的搅拌功能，目的将水泥、沙粒和水按一定比例进行高速搅拌混合，再将搅拌后的混泥土回填到采挖空洞进行回填作业。该高速搅拌器为该工序的关键设备部件，易磨损，使用寿命短，一般为45天，材质为40CrMo钢。

等离子转移弧(Plasma TransferredArc，PTA)堆焊是以转移型等离子弧作为热源，采用合金粉末或焊丝作为填充金属，堆焊时将工件表面及堆焊材料同时熔化，并使两种材料相互混合构成熔池，熔池经冷凝结晶形成堆焊层。具有以下特点：

(1)稀释率低，稀释率过高会影响堆焊材料固有的性质，这是堆焊质量的重要指标，等离子弧粉末堆焊的稀释率可控制在5％～10％。

(2)生产率高，熔敷率最高可达12kg/h，粉末利用率可达95％。

(3)易于实现自动化、机械化。

等离子堆焊技术可广泛的可应用于矿山、煤矿、农机、机械、石油等行业的特殊环境中的关键耐磨耐蚀部件。可使大大提高工件使用寿命，经济效益显著。

等离子堆焊使用的合金粉末主要有Ni基粉、Fe基粉。

铸造碳化钨粉，化学成分为WC·W₂C，是WC和W₂C的共晶体组织，具有硬度高(HRA92-93)，熔点高(2525℃)，耐磨性优良特点。广泛应用于采掘、石油、机械、加工等行业。镍铬硼硅合金粉的特点是自熔性、润湿性和堆焊性好，其焊层耐蚀、耐磨、耐冲击，有较好的抗高温氧化性，是等离子堆焊普遍采用的合金粉末。等离子粉末堆焊技术非常成熟的材料表面强化手段，具有熔敷率高、稀释率低,堆焊用粉末使用范围广等突出优点。

发明内容

现有技术公开的堆焊形成的耐磨层，在实际应用存在使用寿命短、表面易产生细裂纹的缺点。申请人研究发现，将高硬度、高耐磨的铸造碳化钨与镍基粉混合用等离子堆焊制备的焊层耐磨性会更好，焊层中镍基合金作为粘结相包覆着硬质相铸造碳化钨，将大幅度提高堆焊层的耐磨性能。

为了实现本发明发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种耐磨合金粉，包括以下质量比的组分制备得到：铸造碳化钨粉：镍铬硼硅合金粉质量比为3-6:4-7，所述铸造碳化钨粉或镍铬硼硅合金粉的粒度为80-325目。

本发明一具体实施例中，所述铸造碳化钨粉包括以下质量百分比的化学成分：C3.8-4.1％、W 95-96％、Fe≤0.5％。

本发明一具体实施例中，所述铸造碳化钨粉包括以下质量百分比的化学成分：C3.8-4.1％、W 95-96％、Fe≤0.5％、Cr≤0.01％、Si≤0.02％、O≤0.05％、V≤0.05％。

本发明一具体实施例中，所述镍铬硼硅合金粉包括以下质量百分比的化学成分：Cr 10-17％、B 2-4％、Si 3-5％、Fe≤5％、Ni70-85％。所述镍铬硼硅合金粉的根据现有公开的水雾法或气雾法制备得到，具体的制备过程参照现有技术公开的内容。

本发明一具体实施例中，所述镍铬硼硅合金粉包括以下质量百分比的化学成分：Cr 10-17％、B 2-4％、Si 3-5％、Fe≤5％、、Ni70-85％、O≤0.08％。