[发明专利]一种掺杂活性剂的复合粉粒及其应用方法

说明书

一种掺杂活性剂的复合粉粒及其应用方法，采用粉末组分过筛称量、粉末组分干混、向混合粉末添加水玻璃湿混、湿粉体旋转粘合造粒、粉粒低温烧结和粉粒筛分等步骤而形成粒度5～15目的复合粉粒，以该复合粉粒和实心焊丝作为堆焊材料，进行自保护明弧堆焊，使复合粉粒所含活性剂进入堆焊熔池和弧柱空间，起净化焊缝金属、稳定电弧及改善熔池流动性的作用，并使电弧稳定而持久作用于复合粉粒；优化调控复合粉粒预置量，使该复合粉粒和实心焊丝堆焊合金与基板熔合良好，最终获得填粉率高达0.50～0.56且初生(Fe,Cr,Mo)₇C₃的体积分数高达70～80％以上的堆焊合金。该堆焊合金为典型的过共晶结构组织，完全满足实用要求，可用于磨粒磨损工况零部件堆焊耐磨合金层，如混凝土输送管的内壁耐磨层。

技术领域

本发明属于耐磨堆焊技术领域，具体涉及一种掺杂活性剂的复合粉粒及其应用方法。

背景技术

近年来，为了提高钨极氩弧焊(TIG)的焊缝熔深，提出了活性化TIG技术，即A-TIG，该技术主要把含某些物质成分的活性剂焊前涂敷在焊件母材焊接区，正常规范下焊接熔深大幅度提高，这不仅可以提高焊接接头的强度，而且减少焊缝层数，对母材的热影响减小，因而工件热变形小，总体上获得了较为良好的实施效果。

一般理论认为：活性剂在电弧高温作用发生分解，其产物对焊缝中的非金属夹杂物有良好净化作用，从而提高焊接接头的性能。例如：其分解产物可对熔融金属的表面张力、熔池多组分体系的界面性质和状态等均产生积极影响，起到改善焊缝性能的作用。

国内外对活性剂的研究集中于其对熔深熔宽的影响，活性剂一般作为一种焊接辅助材料使用，主要工艺为：焊前，将活性剂粉末与丙酮相混合，然后涂刷在待焊焊道表面，再采用氩弧焊、激光焊或者激光-电弧复合焊等方法进行焊接。活性剂主要由氧化物、氯化物和氟化物等化合物进行优化组合而成。活性剂所采用的溶剂—丙酮，属于易挥发物质，而上述化合物基本上以悬浮液的形式存在，粉末难以均匀悬浮，因而焊缝表面涂刷活性剂的质量均匀性偏差，造成熔深不一致，影响焊缝质量。此外，目前涂敷活性剂的焊缝多为单层、焊板厚度薄。然而，厚板需要多层多道焊，上一道焊缝往往余温高，造成活性剂难以涂敷，活性剂使用在多层焊时受到了过多限制。

不仅如此，不少活性剂属于易电离的化合物，往往具有吸水特性。涂敷所用溶剂丙酮，其挥发度与环境温度、湿度等因素密切有关。如果挥发不完全，可导致焊缝自由氢含量高而影响其韧性。最为典型是碱性焊条，因药皮有高含量的氟化物和氧化物，焊前需要烘干处理，以充分去除其中的水分。

此外，稀土氧化物等掺杂于焊缝金属，起到变质作用，可改善碳化物形态，但稀土氧化物价格较贵。

作为一种新型的焊接材料，复合粉粒主要采用粉末组分过筛称量、粉末组分干混、向混合粉末添加水玻璃湿混、湿粉体旋转粘合造粒、粉粒低温烧结、粉粒筛分等步骤而制备为特定粒度的粉粒，以H08A实心焊丝等作为电弧载体，进行埋弧焊或自保护明弧焊，可制备系列高铬、高硼等合金。但是，受电弧形态和产热的影响，为保证堆焊合金层整体熔合良好，复合粉粒预置量受到较大约束，填粉率(填粉率＝复合粉粒熔化重量/(复合粉粒熔化重量+实心焊丝熔化重量))一般在0.45以下，这使复合粉粒堆焊合金的性能调控及优化受到限制。

发明内容

本发明的目的之一在于针对活性剂和复合粉粒存在的上述欠缺，提供一种掺杂活性剂的复合粉粒。

本发明的上述目的通过下述技术方案实现：

该种掺杂活性剂的复合粉粒，采用粉末组分过筛称量、粉末组分干混、向混合粉末添加水玻璃湿混、湿粉体旋转粘合造粒、粉粒低温烧结、粉粒筛分的制备工艺步骤而制成粒度5目～15目的复合粉粒；