专利名称：用于不锈钢带极电渣堆焊金属氮合金化的烧结焊剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于实现不锈钢带极电渣堆焊金属氮合金化的烧结焊剂，属于焊接材料技术领域，适用于钢铁厂的轧辊、火力发电厂的磨煤辊、工程挖掘机械、矿山机械的表面改性、复合制造和再制造等方面。
背景技术：
采用堆焊技术在低碳钢或低合金钢上熔敷耐腐蚀或耐磨的合金，是一种经济而实用的方法，由于带极电渣堆焊技术具有熔深浅、熔敷率高和稀释率低等优点，近年来在工业发达国家被广泛应用于冶金和石油化工等行业。氮作为间隙原子，与其它合金元素相互作用，能改善钢的强度、韧性、蠕变抗力、耐磨性和耐腐蚀性能，因此，在焊接材料中用氮进行合金化，能提高金属的抗焊接热裂纹、耐磨蚀和高温稳定性能。充分利用氮的有益作用，进行氮合金化已成为一种改善堆焊材料综合性能重要的新途径。氮化铬铁广泛用于不锈钢、 耐热钢、耐腐蚀钢、合金钢等特种钢冶炼生产，在带极电渣焊剂中加入氮化铬铁具有对不锈钢堆焊金属增氮和补充铬的双重作用。
发明内容
本发明的技术目的是提供一种用于实现不锈钢带极电渣堆焊金属氮合金化的烧结焊剂，提高堆焊材料的综合性能。一种用于不锈钢带极电渣堆焊金属氮合金化的烧结焊剂，其特征在于，包括基础焊剂和添加焊剂组分
所述基础焊剂的化学组分及占总体焊剂的重量百分比为
CaF2 52-68% ；
MgO 10-20% ；
SiO2 10-25% ；
Al2O3 :10-25% ；
所述添加焊剂为含有氮元素的金属化合物。作为优选，所述添加焊剂为质量分数是10-20%的氮化铬铁粉末。作为优选，所述氮化铬铁粉末颗粒的大小为10-60目。作为优选，所述氮化铬铁粉末主要含有i^e、N、Cr三种元素，其中氮含量为3.0% 5.0%，铬含量大于等于60%。含有氮元素的金属化合物在电渣电阻热的作用下被充分熔化，金属原子和氮原子过渡到堆焊熔池中，凝固冷却后形成氮合金化堆焊合金。堆焊金属中含氮量过低，氮的有益作用得不到有效发挥；焊剂中氮含量过高，在焊接过程中又容易出现气孔。为使堆焊金属的综合性能达到最佳，堆焊金属中要求含有质量分数0. 10% 0. 13%氮含量，并且焊接过程能稳定进行，焊剂中加入的含氮金属化合物就必须控制在合适的范围内。如选用氮化铬铁作为添加焊剂，根据电渣焊剂单侧供给的特点，在本发明中将氮化铬铁的含量限定在10%—20%之间。含氮金属化合物的粉末颗粒尺寸相对烧结焊剂的尺寸过小，容易导致分层，使得配好的焊剂成分不均勻，在焊接过程中氮不能稳定过渡到熔池金属中；如果含氮金属化合物粉末颗粒尺寸相对烧结焊剂的尺寸过大，则容易导致焊接过程中局部氮含量过大，发生气孔。因此，含氮金属化合物的颗粒尺寸应保证与烧结焊剂能充分混合，保证焊接过程中氮能稳定过渡到熔池金属中。在本发明中将含氮金属化合物的尺寸范围限定为10-60目。本发明容易实施，成本低廉，并能够有效提高堆焊金属的综合性能。
具体实施例方式为了阐明本发明的技术目的及技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明
一种用于不锈钢带极电渣堆焊金属氮合金化的烧结焊剂，包括基础焊剂和添加焊剂组
分
所述基础焊剂的化学组分及占总体焊剂的重量百分比为
CaF2 52-68% ；
MgO 10-20% ；
SiO2 10-25% ；
Al2O3 :10-25% ；
所述添加焊剂组分为质量分数是10-20%的含有氮化铬铁粉末，作为优选，所述氮化铬铁粉末颗粒的大小为10-60目，含氮量为4.2%，含铬量65%。根据本发明的设计组分含量，配制焊剂粉料，按上述要求将质量分数15%左右的氮化铬铁粉末均勻混入基础焊剂中，与尺寸为0. 4 X 24mm焊带配合使用，采用MZ-1000焊接电源和配有送带装置的平焊小车，在Q235母材上分别进行带极电渣堆焊，直流反接，施焊母材为IOmm厚的Q235钢板，堆焊三层。焊接工艺参数为电流358-380A，电压沈-30V，速度4-12m/h。焊前对母材进行喷砂处理，以清除工件表面的油污和氧化物，焊后从堆焊合金表面刨去2. 5mm，进行化学成分分析。上述实例焊剂在焊接过程中电渣建立迅速且稳定，经过超声波检测，堆焊层内无夹杂、气孔、裂纹等缺陷。本发明烧结焊剂配电渣焊带堆焊具有良好的冶金性能，堆焊金属含氮量能够控制在含氮量0. 10% 0. 13%的范围内，满足氮合金化的要求，具有良好的使用性能。以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于不锈钢带极电渣堆焊金属氮合金化的烧结焊剂，其特征在于，包括基础焊剂和添加焊剂组分所述基础焊剂的化学组分及占总体焊剂的重量百分比为CaF2 52%-68% ；MgO 10%-20% ；SiO2 10%-25% ；Al2O3 10%-25% ；所述添加焊剂为含有氮元素的金属化合物。
2.根据权利要求1所述的一种用于不锈钢带极电渣堆焊金属氮合金化的烧结焊剂，其特征在于，所述添加焊剂为质量分数是10-20%的氮化铬铁粉末。
3.根据权利要求2所述的一种用于不锈钢带极电渣堆焊金属氮合金化的烧结焊剂，其特征在于，所述氮化铬铁粉末颗粒的大小为10-60目。
4.根据权利要求2或3所述的一种用于不锈钢带极电渣堆焊金属氮合金化的烧结焊剂，其特征在于，所述氧化铬铁粉末含氮量为3. 0 % 5. 0 %，含铬量大于等于60 %。
全文摘要
本发明公开了一种用于不锈钢带极电渣堆焊金属氮合金化的烧结焊剂，其特征在于，包括基础焊剂和添加焊剂组分所述基础焊剂的化学组分及占总体焊剂的重量百分比为CaF252%-68%；MgO10%-20%；SiO210%-25%；Al2O310%-25%；所述添加焊剂为含有氮元素的金属化合物。在堆焊过程中，本发明通过在普通不锈钢带极电渣堆焊用烧结焊剂中混入适量的含氮化合物的粉末，混粉均匀后，进行施焊，在堆焊过程中通过电阻热的作用使含氮化合物被充分熔化过渡到熔池中，从而使堆焊金属含有适量的氮元素，实现堆焊金属氮合金化的目的，提高堆焊材料的综合性能，并且焊接电渣建立迅速且稳定，无焊接气孔等缺陷产生。
文档编号B23K35/362GK102152029SQ20111011533
公开日2011年8月17日 申请日期2011年5月5日 优先权日2011年5月5日
发明者杨可 申请人:河海大学常州校区