[发明专利]一种金属基陶瓷颗粒焊丝及制备工艺

说明书

本发明公开了一种金属基陶瓷颗粒焊丝及其制备工艺，金属基陶瓷颗粒焊丝包括药芯和包裹在药芯外的焊丝外皮，所述焊丝外皮采用纯钴、纯镍或纯铁的焊带制成，所述药芯的填充率为50～70％，所述药芯中含有重量百分比为80％以上的陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒的大小为60～150目，所述陶瓷颗粒为WC、SiC、NbC、CrC、TiC中的至少一种。它解决了焊丝填充率小，陶瓷颗粒百分含量少，熔敷金属陶瓷颗粒分布不均、溶解较大等带来的熔敷金属耐磨性不高的问题。

技术领域

本发明涉及一种金属基陶瓷颗粒焊丝及制备工艺，属于耐磨堆焊材料技术领域。

背景技术

目前，磨损、腐蚀、断裂为金属材料失效的三种方式，其中又以磨损带来的经济损失最为严重。例如，作为立式辊磨机研磨部件的陶瓷辊，具有相当的耐磨性，广泛应用于水泥生产和火力发电厂用于原料、煤、熟料的制备。然而，一些陶瓷辊由于存在不规则材料或过度磨损而过早失效，导致表面剥落和开裂，导致部分关键区域在预期寿命结束前断裂，导致生产能力下降甚至停工。现有解决方案是订购进口新陶瓷辊进行更换，但交付周期加上安装停机时间需3-6个月。因此，为避免停机带来的巨大经济损失，在新辊到达之前亟需进行堆焊修复。

耐磨堆焊作为材料表面改性的一种经济而快捷的工艺方法，能有效地改变材料表面的耐磨性、耐蚀性和其它力学性能，对提高零件的使用寿命、合理使用材料、提高产品性能、降低成本有显著的效果，越来越广的应用于机械零件的制造和修复中。尤其对于极端工况下高耐磨性、耐高温腐蚀性环境要求的工件，尤为重要。

经对国内外专利进行检索，涉及到的金属基陶瓷颗粒焊丝相关专利主要有：

专利一：“一种WC颗粒增强镍基MIG耐磨堆焊药芯焊丝”(公开号：CN 103406689A)公开了：焊丝由镍带包皮和芯部粉末组成，碳化钨含量30-75％，堆焊层中WC硬质相的硬度达到1800HV0.3。

专利二：“一种镍基含WC、NbC硬质合金的MIG堆焊用药芯焊丝”(公开号：CN103894757A)公开了：药芯焊丝填充率35-38％，药芯中碳化钨百分含量30-50％；将U形槽合口，使药芯包裹其中，通过拉丝模，逐道拉拔、减径；堆焊层中WC硬质相的硬度达到1630HV0.3，NbC硬质相的硬度达到1850HV0.3。

专利三：“铁基碳化钨药芯焊丝制备工艺”(公开号：CN 107214440 A)公开了：利用钢带包覆药芯，经过成形，拉丝，逐步缩径到目标线径，制备得到铁基碳化钨药芯焊丝。

专利四：“一种超强耐磨焊丝及其应用”(公开号：CN 109530963 A)公开了：增强相WC含量小于40％，采用熔点低于铁基材料的铜镍锰基体制成焊丝，以减少WC在焊接过程中的熔化。

专利五：“一种金属陶瓷焊丝及其制备方法”(公开号：CN 104959747 A)公开了：由金属铁带包裹粉芯经拉拔、减径制成，药芯焊丝填充率为35.5-36.5％，金属陶瓷包含碳化钛、碳化铌、碳化铬、碳化硼、碳化钨。

专利六：“一种双层核壳结构铸造碳化钨焊丝及制备方法”(公开号：CN110394568A)公开了：利用真空烧结得到双层核壳结构的碳化钨粉末，药芯中铸造碳化钨占比70-90％，药芯填充率为70-80％，外皮为镍，钴或铜，有机粘结剂为有机树脂。渗碳后的铸造碳化钨与合金粉、有机粘结剂混合后在真空下加热到1500～1900℃烧结，得到双层核壳结构碳化钨，改性后会在颗粒外部形成富碳烧结碳化钨和镍基壳层，得到双层核壳结构铸造碳化钨颗粒焊芯。

专利一、专利二、专利四和专利五虽然同样应用于耐磨堆焊领域，同样包括金属基体与陶瓷颗粒，但有本质不同：专利一填充率为30-40％，药芯中碳化物(WC+SiC+BC)百分含量为75.5％以下；专利二填充率35-38％，药芯中碳化钨百分含量30-50％；专利四WC百分含量小于40％；专利五填充率为35.5-36.5％，焊丝中陶瓷颗粒占比较少造成上述专利焊丝熔敷金属耐磨性和硬度不足。