专利名称：：硬质合金焊丝或焊条及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及一种新型焊接材料，具体涉及一种硬质合金焊丝或焊条，它选用硬质合金组分，焊点具有高硬度、高耐磨、耐冲击、耐腐蚀等的硬质合金性能。
背景技术：
：目前市场上供应的焊条有很多种，但归纳起来不外乎普通钢及铸铁焊条，包括不锈钢焊条；铜、铝、银及其合金焊条；铸造WC焊条(莱立特焊条)；938等耐磨焊条。前两种焊条，其焊点硬度低，不耐磨。后两种焊条，其硬度虽达到HRA80—83。(相当于HRC60—63°)，但铸造WC焊条是以铁或碳钢作粘结相，其结合力不理想。因为单纯鉄元素作粘结相易磨损，造成硬质相脱落，加快磨损。耐磨焊条其组分中硬质相比例很小，不到20%，因此耐磨性不理想，仍不能满足使用要求。为了提高耐磨性，现在很多人采用硬质合金镶块的办法，将合金块镶焊在基体上，但工艺复杂、成本高、结合不牢，经常出现掉块的现象。因此，人们迫切需要研制一种硬度高、耐磨性好、结合牢固、价廉物美的新型焊丝或焊条。
发明内容本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的问题，而提供一种高硬度、高耐磨、耐冲击、耐腐蚀、易焊接、成本低、操作简单、适应范围广的硬质合金焊丝或焊条及其制造方法。本发明采用的技术方案是硬质合金焊丝或焊条，其硬质相为碳化钨或碳化钛、碳化钨与碳化钛的复合碳化物、碳化钨的氮化物、碳化钛的氮化物、铬、钽、铌金属或铬、钽、铌金属化合物中的一种或多种，其粘结相为鉄、镍、钴中的一种或多种；各组分按重量百分比记硬质相30—95%，粘结相5—70%。所述硬质合金焊丝或焊条，根据需求还可添加铬、锰、铜、铝、钼、钒、钽、铌、钛金属或这些金属化合物中的一种或多种，并另加适量的碳。所述硬质合金焊条，其作为焊芯，在其表面包覆有药皮，即成为带焊皮的焊条。上述硬质合金焊条的制造方法为将上述组分原料经湿磨、压制(亦可采用注塑成型)、烧结步骤制成成品。也可采用通用技术钢铸法制造硬质合金焊芯，在其表面包覆药皮。本发明还提供了一种筒状硬质合金焊丝或焊条，包括金属外筒，在所述金属外筒内装有填充料，所述填充料由硬质相或硬质相和沾结相组成；所述硬质相为碳化钨或碳化钛、碳化钨与碳化钛的复合碳化物、碳化鸨的氮化物、碳化钛的氮化物、铬、钽、铌金属或铬、钽、铌金属化合物中的一种或多种；所述粘结相为鉄、镍、钴中的一种或多种；各组分按重量百分比记硬质相30—100%，粘结相0~70%。筒状硬质合金焊丝或焊条的制造方法为将所述填充料原料制成粉或颗粒，装入所述金属外筒内。所述填充料原料也可用烧结或机械破碎方法制成粉或颗粒。所述金属外筒可以采用铁、钢、铜、铝、镍、钴或其它金属材料。本发明的硬质合金焊丝或焊芯本身即可作为焊体，直接在钢上或铸铁上进行堆焊；筒状硬质合金焊丝或焊条可以氧吹焊或堆焊。本发明的硬质合金焊丝或焊条与市场上其它焊条相比，由于采用了大组分的硬质相作焊丝或焊条中的主要组分，而硬质相是硬质合金中高硬度、高耐磨的关键成份，都具有很高的显微硬度，因此能达到高硬度、高耐磨的目的。粘结相中的元素在高温熔融状态，具有较好的流动性，弥补了常用硬质合金中纯钴的不足，加之本发明中添加的一种或多种铬、锰、铜、铝、钼、钒、钽、铌、钛等金属或其化合物形成间隙相，对于提高合金的结合能力，强化粘结相和提高产品性能有着很重要的作用。这是因为一方面它们与被焊体的结合很融合;二则它们对于提高耐磨性、增加合金强度、强化粘结相，改善高温性能和焊接时的流动性都有明显作用；三是增加铬的含量，可大大提高其抗腐蚀性能；第四，锰的加入，能促进合金的时效硬化，延长堆焊层的使用寿命，等等。本发明的硬质合金焊丝或焊条，焊前原始态硬度与焊后的焊点硬度基本变化不大，因合金组分不同，其硬度也不同，基本上保持在HRA83—90°范围内，而不锈钢基作粘结相的硬质合金焊丝、焊条其硬度也能保证HRA在79。以上，高出通用的不锈钢本体硬度30。以上。根据金相检测，本发明的焊丝或焊条其焊后与钢体的结合为金属熔合，结合牢固，堆焊时，厚度根据使用要求可以从lmm—5mm不等，堆焊后，经磨削加工，磨面平整。本发明的焊丝或焊条另一特点是，可采用普通的交直流电焊机，工作电流可在100A—350A范围内调整，操作中没有过多的要求。本发明可适应任何钢体表面堆焊，只要在钢体(或铸件)表面堆焊一层，或者在不锈钢、锰钢、工具钢、模具钢等合金钢及铸铁等工件的焊体上覆盖一层堆焊硬质合金，即能达到硬质合金覆层的目的。其使用范围非常广泛，例如制作碎石机、碎玻璃、碎水泥的工件表面加层；球磨机的内衬工作面加层；拉丝模、引伸模具工作面的复层；石油化工行业的管道的密封环、耐磨器皿；传动部件的制造与修复；石油机械的易损件加层；建筑机械行业，如水泥输送泵(车)上的眼镜板、切割环可用本发明硬质合金焊条替代，机械设备中易损部件的加层；地质矿山行业中的钢质易损件、钻头合金之外的易磨损部分的加层；开采、碎粉、运输平台加层等；在海运、船舶制造中，长期被海水浸泡的转动件、易腐件等；航天航空中耐高温的耐磨件等，包括制糖工业的蔗刀工作面、印刷行业的切纸刀、农业机械的收割刀及其它易损件。以引伸模为例，一个30内径的硬质合金模具其价值为3000元左右，而采用钢坯内层工作面堆焊硬质合金焊3mm厚，成本仅为几百元。现正在探索1.2米，1.6米的钢材轧辊堆焊硬质合金的可行性，一旦成功，目前采用硬质合金轧辊其造价为20万元左右，如果选用适宜的钢材外堆硬质合金，其成本仅为2万元左右。总之，在各工业上均能应用，因此使用范围十分广泛。图1至图6是本发明的硬质合金焊丝或焊条的金相照片。具体实施例方式本发明的硬质合金焊丝或焊条的实施例(编号1—19)见表l:5<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>焊丝或焊条的制作工艺所述实施例中的任一组组分合金粉末原料配料一_湿磨(24~72时)——过100目筛——沉淀——干燥——过筛——加成型剂一—混合——干燥——过筛——压制——烧结(温度分别为1400°C1490°C)——喷砂——焊芯成品检测、检查——入库。焊芯本身就是焊体，即可与钢体进行堆焊，将焊芯表面包覆药皮即成为带焊皮的焊条。在500A直流焊机上进行堆焊操作，选用电流参数为:焊芯尺寸(mm)X40，堆焊件，经缓冷后检査确认。曾将多种组分的焊丝与焊条堆焊后经线切割，对堆焊层断面分别进行金相(X100)观察，其断面细致，钢体与焊体结合情况结论为"试样的基体与合金是一整体"(见图16金相照片)，说明其相互为互熔体，结合牢固。对上列组分的合金块经平面磨削磨平后，分别进行硬度、比重检测，其比重均接近于理论计标比重，硬度因组分不同而不同(见表l)。采用表1中7号与10号合金，经包覆药皮制成焊条与A3钢进行堆焊后制成试块，与目前国内通用的，认为较好的X国150及莱立特(铸造碳化钨)、938堆焊试块送国家级检测单位——中南大学粉末冶金研究院，同条件下进行对比测试，在美国制造的UMT-3微摩擦磨损机上进行摩擦系数对比实验，其被磨体磨头直径为09X17，工作面为半球面，硬度为HRA93。。磨头为同一材质的同一根圆棒，经磨削、线切割、电脉冲成型，试测时其频率为600V/min,载荷为ION，时间为120min,其检测结果如下样品名称检测项目摩擦系数W70摩擦性能0.1739N2摩擦性能0.2703150焊条摩擦性能0.41157莱立特摩擦性能0.2947938焊条摩擦性能0.389从检测结果可以看到，W70、N2大大优于其它三种焊条，其耐磨效果一倍以上。一系列组分材料在检测和实施堆焊过程中，探索出正常及特殊的一些规律，提高硬质相的含量组分，可以提高焊丝(焊条)的堆焊层的硬度，而提高合金中粘结相的组分含量，可以相对提高对硬质相的粘附力，提高其堆焊体的韧性，增加堆焊时的流动性。如果硬质相低于总组分含量28%则难达到硬质合金高耐磨的目的，因此选用硬质相的含量在30%95%，粘结相的含量选用在5%70%的范围。如果制造筒状焊丝，其硬质相可为100%。为了探索合金耐腐蚀的性能，曾用表1中11号和12号配制的组分合金制成30X5的园饼，经双面磨光后，分别置于98%浓度的盐酸及强碱饱和溶液中进行浸泡处理，每星期搅拌一次，423天后取出，其表面仍然光亮，无明显失重现象，其硬度值降低在HRA1。之内。所列上述不同组分制成的焊条使用前经干燥处理，堆焊体清理干净，堆焊厚度为l~5mm，堆焊后经磨削加工磨面平整。在几年的研制硬质合金焊丝与焊条过程中，发现不但可以用硬质合金组分制成的焊丝(焊芯)与焊条，而且还探索出，采用多组分配比的硬质合金原料，将其在烧结前制成粉或粒状，甚至可以将工业上的废合金经机械破碎，制成粉或粒状，置入金属筒中，如鉄(或钢)皮筒内(筒壁厚0.20.8mm)制成筒状焊条,采用氧吹焊或电焊进行堆焊，也可达到其近似的硬度。根据用户的要求，其外皮筒可是任何金属制成，最好为铁、钢、铜、铝、镍、钴金属材料。制作焊芯，还可采用钢冶炼浇铸法。权利要求1、一种硬质合金焊丝或焊条，其特征是其硬质相为碳化钨或碳化钛、碳化钨与碳化钛的复合碳化物、碳化钨的氮化物、碳化钛的氮化物、铬、钽、铌金属或铬、钽、铌金属化合物中的一种或多种，其粘结相为鉄、镍、钴中的一种或多种；各组分按重量百分比记硬质相30-95％，粘结相5-70％。2、根据权利要求1所述的硬质合金焊丝或焊条，其特征是添加有铬、锰、铜、铝、钼、钒、钽、铌、钛金属或这些金属化合物中的一种或多种，以及另加适量的碳。3、根据权利要求1或2所述的硬质合金焊条，其特征是其作为焊芯，在其表面包覆有药皮。4、一种筒状硬质合金焊丝或焊条，包括金属外筒，在所述金属外筒内装有填充料，其特征是所述填充料由硬质相或硬质相和粘结相组成；所述硬质相为碳化钨或碳化钛、碳化钨与碳化钛的复合碳化物、碳化鸨的氮化物、碳化钛的氮化物、铬、钽、铌金属或铬、钽、铌金属化合物中的一种或多种；所述粘结相为鉄、镍、钴中的一种或多种；各组分按重量百分比记硬质相30—100%，粘结相0—70%。5、根据权利要求1至3所述的任一硬质合金焊条的制造方法，其特征是将所述组分原料经湿磨、压制或注塑成型、烧结步骤，制成成品。6、根据权利要求4所述的筒状硬质合金焊丝或焊条的制造方法，其特征是将所述填料原料制成粉或颗粒，装入所述金属外筒内。7、根据权利要求6所述的筒状硬质合金焊丝或焊条的制造方法，其特征是所述填料原料用烧结或机械破碎方法制成粉或颗粒。8、根据权利要求6或7所述的筒状硬质合金焊丝或焊条的制造方法，其特征是所述金属外筒采用铁、钢、铜、铝、镍、钴金属材料。全文摘要本发明公开了一种硬质合金焊丝或焊条，其硬质相为碳化钨或碳化钛、碳化钨与碳化钛的复合碳化物、碳化钨的氮化物、碳化钛的氮化物、铬、钽、铌金属或铬、钽、铌金属化合物中的一种或多种，其粘结相为鉄、镍、钴中的一种或多种；各组分按重量百分比记硬质相30-95％，粘结相5-70％。本发明的硬质合金焊丝或焊条与市场上其它焊条相比，由于采用了大组分的硬质相作焊丝或焊条中的主要组分，具有很高的显微硬度，因此能达到高硬度、高耐磨的目的。粘结相中的元素在高温熔融状态，具有较好的流动性，弥补了常用硬质合金中纯钴的不足，对于提高合金的结合能力，强化粘结相和提高产品性能有着很重要的作用。文档编号B23K35/22GK101664860SQ20091013470公开日2010年3月10日申请日期2009年4月13日优先权日2008年9月12日发明者进帅,勇郭,郭庆虎申请人:郭庆虎