[发明专利]耐磨药芯组合物、耐磨焊丝及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及耐磨药芯组合物、耐磨焊丝及其制备方法与应用。所述耐磨药芯组合物包括耐磨材料和余量的填充材料；所述耐磨材料占所述耐磨药芯组合物的0.6wt.％～10wt.％；所述耐磨材料包括金刚石颗粒；所述填充材料包括过渡金属氧化物粉末和镍基合金粉末；所述过渡金属氧化物粉末占所述填充材料的12wt.％～65wt.％。所述耐磨药芯组合物以金刚石颗粒为耐磨增强材料，在用于焊接或钎涂时形成耐磨涂层；以过渡金属氧化物用作填充材料，有利于降低金刚石的热损伤，提高其钎焊活性，同时降低熔覆金属的线膨胀系数。

技术领域

本发明涉及耐磨材料领域，具体而言，涉及耐磨药芯组合物、耐磨焊丝及其制备方法与应用。

背景技术

耐磨堆焊是用焊接的方法将具有耐磨性能的材料堆敷在工件表面上的一种工艺过程，其目的不在于实现工件之间的连接，而在于使工件表面获得耐磨性好的堆敷金属层，以提高焊件的使用寿命，节省制造及维修费用，缩短修理和更换关键零部件的时间，减少停机、停产的损失，从而提高生产效率，降低生产成本。

堆焊金属中常采用碳化物(如碳化钨、碳化铬、碳化钛等)作为硬质相，以提高堆焊金属的耐磨性。然而，金刚石作为目前已知的最硬物质，在耐磨堆焊中却鲜有采用。究其原因，金刚石在高温条件下热稳定性较差，而堆焊过程中电弧温度极高，这正是限制金刚石在耐磨堆焊领域应用最重要的原因。由碳的相图可知，金刚石在常温常压下处于亚稳态。因此，金刚石容易被氧化及在高温下发生石墨化，从而对金刚石造成热损伤，这会严重影响堆焊层金属的耐磨性。

钎涂技术作为一种金刚石涂层制造方法已在国内外广泛应用，其采用钎料合金粉、金刚石颗粒的粉状钎涂材料或钎料合金粉、金刚石颗粒与粘结剂组成的膏状钎涂材料，相比堆焊来说加热温度稍低，在钎涂加热过程中钎料合金熔化形成毛细作用，使合金紧密包裹金刚石颗粒，金刚石颗粒与钎料合金发生冶金结合，形成耐磨金刚石涂层。但目前钎涂金刚石涂层均是采用炉中加热，生产效率低，所需周期长，不能适应在役流程工业装备快速更换金刚石涂层耐磨零部件的需要。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供耐磨药芯组合物及其耐磨焊丝。所述耐磨药芯组合物以金刚石颗粒为耐磨、增强材料，在用于焊接或钎涂时在工件表面形成耐磨涂层；以特定用量的过渡金属氧化物用作填充材料，有利于降低金刚石颗粒的热损伤，提高金刚石颗粒的钎焊活性，同时降低熔覆金属的线膨胀系数，使熔覆金属与金刚石颗粒的线膨胀系数更匹配，防止金刚石颗粒在焊接热应力作用下产生裂纹。在此基础上，耐磨焊丝的外皮通过熔滴过渡到工件表面，质软，能够形成金刚石涂层与工件之间的应力缓冲层，避免工件表面所形成的金刚石涂层开裂。

本发明还提供了上述耐磨焊丝的制备方法，所述方法简单高效、连续性强，成本可控，周期短，有利于大规模工业推广。

本发明还提供了上述耐磨药芯组合物和耐磨焊丝在耐磨钎涂材料方面的应用。在用于耐磨钎涂材料时，所述耐磨药芯组合物和所述耐磨焊丝能够实现在线连续钎涂，极大地提高了钎涂效率，在役流程工业装备的复杂工况环境下适应性强。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

所述耐磨药芯组合物，其包括耐磨材料和填充材料；

所述耐磨材料占所述耐磨药芯组合物的0.6wt.％～10wt.％；所述耐磨材料包括金刚石颗粒；

所述填充材料包括过渡金属氧化物粉末和镍基合金粉末，其中，过渡金属氧化物粉末所占的比重为12wt.％～65wt.％。

可选地，所述过渡金属氧化物选自VB族或VIB族元素的金属氧化物中的至少一种。

可选地，所述过渡金属氧化物粉末包括氧化铌粉末和氧化钼粉末；两者的质量比为6～25：6～40。

可选地，所述过渡金属氧化物粉末的粒度为140目～1000目。