专利名称：一种碳化钨－钴－铜基焊条合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及焊接用焊条，特别是进行堆焊用的焊条合金及其制备方法。
背景技术：
在石油、煤炭、地质矿山等行业中对一些严重磨损或肩负有切削任务的工件进行维修时，通常采用堆焊，且要求堆焊用焊条合金具有良好的机械性能和耐磨性。目前，普遍选用一种叫“依洛克依”的焊条，它是采用镍铜合金或镍铬银合金作焊条钎料，但是后者价格较贵，大部分厂家选用前者。镍铜合金主要成分是Cu、Zn、Ni，还有一些其他微量元素。镍铜合金虽然具有良好的机械性能和耐磨性，但是它的抗冲击韧性低，硬度仍不高，工件上的堆焊层仍不能完全满足石油、煤炭、地质矿山机械对工件抗冲击韧性和耐磨性的要求。
发明内容
本发明的目的是克服上述用于堆焊的镍铜合金或镍铬银合金作焊条钎料存在的不足，利用硬质合金强度高，硬度高耐磨性好的优点，提供一种以硬质合金为基体材料，并加入铜锌镍等金属制成的碳化钨-钴-铜基焊条合金及其制备方法。
本发明的碳化钨-钴-铜基焊条合金的重量百分比组成为WC 63.3～71.0％，Co 5.0～15.0％，Cu 9.0～13.0％，Zn 8.0～10.0％，Ni 3.0～5.9％。
本发明的碳化钨-钴-铜基焊条合金的制备方法是将WC-Co硬质合金破碎至费氏粒度Fsss＜2.0～6.0μm的粉末，再与铜锌合金粉和镍粉按设定的焊条合金成分配比制备混合料，混合料在烧结温度为1100～1180℃，保温时间40～90min，真空度为13.3～26.0Pa的条件下进行真空烧结而成。
本发明的制备方法采用的铜锌合金粉是含Cu 62％，Zn 38％的铜锌合金粉，或含Cu 68％，Zn 32％的铜锌合金粉。
本发明的优点在于充分发挥了硬质合金强度好硬度高的优势，制备的碳化钨-钴-铜基焊条合金抗冲击韧性高，耐磨性好，完全能满足石油、煤炭、地质矿山机械对工件抗冲击韧性和耐磨性的要求。本发明的焊条合金制成的焊条密度＞14g/cm3，熔点为850～960℃，流动性30～50s/50g。用于堆焊作业时，使用性能良好，焊接体硬度达HRA≥87，与Co含量为6％的碳化钨-钴硬质合金相比的相对耐磨性为5.0～6.0。本发明的碳化钨-钴-铜基焊条合金增加了一个硬面材料新品种，而且价格适中，应用前景广阔。
具体实施例方式
本发明的碳化钨-钴-铜基焊条合金及合金制备方法的具体实施例如下实施例1 将符合设定的焊条合金成分要求的WC-Co硬质合金60kg在锤式破碎机中破碎，破碎后的产品经筛分得到费氏粒度Fsss＜6μm的硬质合金粉末，将该硬质合金粉与含Cu 62％、Zn 38％的铜锌合金(国家标准GB/T5231-2001加工黄铜中的H62牌号合金)粉35.0kg和镍粉5.0kg在球磨机中进行充分混合，将制成的混合料在真空烧结炉中进行烧结，控制烧结温度为1110℃，保温时间60min，真空度为13.3Pa，烧结后的制成品为99.8kg，经破碎后灌制规格为12×285(外径12±1长度285±10)的焊条，焊条密度为14.0g/cm3，化学成分(重量百分比，以下实施例相同)为WC 66％，Co 14.0％，Cu 9.0％，Zn 8.0％，Ni 3.0％。该焊条焊接硬度达87.0HRA，与Co含量为6％的碳化钨-钴硬质合金相比的相对耐磨性为5.0。
实施例2 将符合设定的焊条合金成分要求的WC-Co硬质合金65kg在锤式破碎机中破碎，破碎后的产品经筛分得到费氏粒度Fsss＜4.5μm的硬质合金粉末，将该硬质合金粉与含Cu 68％、Zn 32％的铜锌合金(国家标准GB/T5231-2001加工黄铜中的H68牌号合金)粉35kg和镍粉5.0kg在球磨机中进行充分混合，将制成的混合料在真空烧结炉中进行烧结，控制烧结温度为1130℃，保温时间为50min，真空度为14.0Pa，烧结后的制成品为104.5kg，经破碎后灌制规格为12×285(外径12±1长度285±10)的焊条，焊条密度为13.95g/cm3，其化学成分为WC 63.3％，Co 10％，Cu 12.7％，Zn 9.0％，Ni 5.0％。该焊条焊接硬度达86.0HRA，与Co含量为6％的碳化钨-钴硬质合金相比的相对耐磨性为5.6。
实施例3 将符合设定的焊条合金成分要求的WC-Co硬质合金45kg在锤式破碎机中破碎，破碎后的产品经筛分得到费氏粒度Fsss＜4.0μm的硬质合金粉末，将该硬质合金粉与含Cu62％、Zn 38％的铜锌合金粉49.1kg和镍粉5.9kg在球磨机中进行充分混合，将制成的混合料在真空烧结炉中进行烧结，控制烧结温度为1150℃，保温时间为40min，真空度为16.0Pa，烧结后的制成品为99.5kg，经破碎后灌制规格为12×285(外径12±1长度285±10)的焊条，焊条密度为14.20g/cm3，化学成分为WC 70.0％，Co 5.0％，Cu 11.8％，Zn 8.6％，Ni 5.6％。该焊条焊接硬度达87.5HRA，与Co含量为6％的碳化钨-钴硬质合金相比的相对耐磨性为6.0。
实施例4 将符合设定的焊条合金成分要求的WC-Co硬质合金55kg在锤式破碎机中破碎，破碎后的产品经筛分得到费氏粒度Fsss＜3.5μm的硬质合金粉末，将该硬质合金粉与含Cu62％、Zn38％的铜锌合金粉40.2kg和镍粉4.8kg在球磨机中进行充分混合，将制成的混合料在真空烧结炉中进行烧结，控制烧结温度为1160℃，保温时间为40min，真空度为20.0Pa，烧结后的制成品为99.40kg，经破碎后灌制规格为12×285(外径12±1长度285±10)的焊条，焊条密度为14.38g/cm3，化学成分为WC 71.0％，Co 5.10％，Cu 10.2％，Zn 9.1％，Ni4.6％。该焊条焊接硬度达87.5HRA，与Co含量为6％的碳化钨-钴硬质合金相比的相对耐磨性为5.9。
实施例5 将符合设定的焊条合金成分要求的WC-Co硬质合金50kg在锤式破碎机中破碎，破碎后的产品经筛分得到费氏粒度Fsss＜2.0μm的硬质合金粉末，将该硬质合金粉与含Cu 62％，Zn 38％的铜锌合金粉45.5kg和含镍粉4.8kg在球磨机中进行充分混合，将制成的混合料在真空烧结炉中进行烧结，控制烧结温度为1180℃，保温时间为90min，真空度为26.0Pa，烧结后的制成品为99.30kg，经破碎后灌制规格为12×285(外径12±1长度285±10)的焊条，焊条密度为14.40g/cm3，化学成分为WC 68.0％，Co 6.0％，Cu 13.0％，Zn8.7％，Ni 4.3％。该焊条焊接硬度达87.3HRA，与Co含量为6％的碳化钨-钴硬质合金相比的相对耐磨性为5.1。
权利要求
1.一种碳化钨-钴-铜基焊条合金，其特征是它的重量百分比组成为WC63.3～71.0％，Co5.0～15.0％，Cu9.0～13.0％，Zn8.0～10.0％，Ni3.0～5.9％。
2.权利要求1所述的碳化钨-钴-铜基焊条合金的制备方法，其特征是将WC-Co硬质合金破碎至费氏粒度Fsss＜2.0～6.0μm的粉末，再与铜锌合金粉和镍粉按设定的焊条合金成分配比制备混合料，混合料在烧结温度为1100～1180℃，保温时间40～90min，真空度为13.3～26.0Pa的条件下进行真空烧结而成。
3.权利要求2所述的碳化钨-钴-铜基焊条合金的制备方法，其特征是采用的铜锌合金粉是含Cu62％，Zn38％的铜锌合金粉，或含Cu68％，Zn32％的铜锌合金粉。
全文摘要
本发明公开了一种碳化钨－钴－铜基焊条合金及其制备方法。该焊条合金的重量百分比组成为WC 63.3～71.0％，Co 5.0～15.0％，Cu 9.0～13.0％，Zn 8.0～10.0％，Ni3.0～5.9％。它的制备方法是将WC－Co硬质合金破碎至费氏粒度Fsss＜2.0～6.0μm的粉末，再与铜锌合金粉和镍粉按设定的配比制备混合料，混合料在烧结温度为1100～1180℃，保温时间40～90min，真空度为13.3～26.0Pa的条件下进行真空烧结而成。使用该焊条合金的焊接体硬度HRA≥87，耐磨性好，抗冲击韧性高，特别适于石油、煤炭、地质矿山对耐磨工件的堆焊作业。
文档编号B23K35/40GK1546275SQ20031011061
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月9日 优先权日2003年12月9日
发明者张汝南 申请人:株洲硬质合金集团有限公司