[发明专利]铜系表面硬化合金

说明书

本文公开了铜系合金的实施方式。该合金可以包含硅化物的硬质相，并且可以不含或基本上不含Co、Mn、Mo、Ta、V和W。该铜系合金可以用作PTA和激光覆层表面硬化过程的原料，并且可以被制造成用于形成表面硬化层的芯线。

通过引用任何优先权申请而合并

本申请要求2018年6月29日提交的美国申请号62/692,576，题为“COPPER-BASEDHARDFACING ALLOY”的权益，其整体通过引用并入本文。

技术领域

本公开的实施方式总体上涉及具有不含或基本上不含Co、Mn、Mo、Ta、V和/或W的硅化物的铜系合金。

背景技术

目前存在被设计成耐磨和抗裂的铜系表面硬化材料。这些合金通常在铜基质内形成复杂的硅化物相。铜系合金提供优越的导热性、耐腐蚀性、高温性质，并且已被发现最适合用于覆层(cladding)到铝系基底上。硬质硅化物相在铜合金中的添加已被利用作为提高合金耐磨性的手段，并且通常基于含有Co、Mn、Mo、Ta、V和/或W的任何组合的硅化物的形成。

发明内容

本文公开了包含下列的焊接原料的实施方式：Cu、Fe：约7.2至约19.2wt.％，Mn或Ni：约4至约20.4wt.％，和Si：约2.4至约7.2wt.％，其中焊接原料包含总计约2wt.％或更少的Co、Mn、Mo、Ta、V和W。

在一些实施方式中，焊接原料可以进一步包含Nb：约0.8至约1.2wt.％，和C：约0.08至约0.12wt.％。在一些实施方式中，焊接原料可以包含Nb：约0.9至约1.1wt.％，和C：约0.9至约0.11wt.％。在一些实施方式中，原料可以包含Fe：约7.2至约10.8wt.％，Mn或Ni：约13.6至约20.4wt.％，和Si：约2.4至约3.6。在一些实施方式中，原料可以包含Fe：约8.1至约9.9wt.％，Mn或Ni：约15.3至约18.7wt.％，和Si：约2.7至约3.3wt.％。在一些实施方式中，原料可以包含Fe：约7.2至约10.8wt.％，Mn或Ni：约4至约6wt.％，和Si：约3.2至约4.8wt.％。在一些实施方式中，原料可以包含Fe：约8.1至约9.9wt.％，Mn或Ni：约4.5至约5.5wt.％，和Si：约3.6至约4.4wt.％。在一些实施方式中，原料可以包含Fe：约12.8至约19.2wt.％，Mn或Ni：约11.2至约16.8wt.％，Si：约3.2至约4.8wt.％，和B：约0.8至约1.2wt.％。在一些实施方式中，原料可以包含Fe：约14.4至约17.6wt.％，Mn或Ni：约12.6至约15.4wt.％，Si：约3.6至约4.4wt.％，和B：约0.9至约1.1wt.％。在一些实施方式中，原料可以包含Fe：约11.2至约16.8wt.％，Mn或Ni：约10.8至约15.6wt.％，和Si：约4.8至约7.2wt.％。在一些实施方式中，原料可以包含Fe：约12.6至约15.4wt.％，Mn或Ni：约12.6至约14.3wt.％，和Si：约5.4至6.6wt.％。

在一些实施方式中，原料可以被配置以形成包含至少约85wt.％Cu的Cu系基质。在一些实施方式中，焊接原料可以基本上不含镍。在一些实施方式中，焊接原料可以是粉末。在一些实施方式中，焊接原料可以被配置以经由激光被施加为层。

在一些实施方式中，原料可以特征在于在1100K下硅化物、碳化物和硼化物的总硬质相分数(total hard phase fraction)为至少10摩尔％，其中原料被配置以在固化期间形成两个不混溶的液相，并且被配置以形成在Cu系基质内含有硬质相的微结构，并且其中原料的硅化物相形成温度在1000K和1600K之间。在一些实施方式中，原料可以特征在于在1100K下硅化物、碳化物和硼化物的总硬质相分数为至少15摩尔％，并且其中合金的硅化物相形成温度在1000K和1400K之间。在一些实施方式中，原料可以特征在于在1100K下硅化物、碳化物和硼化物的总硬质相分数为至少20摩尔％，并且其中原料的硅化物相形成温度在1000K和1300K之间。