本发明公开了一种高硬度耐磨堆焊焊条的制备方法，属于堆焊焊条制备技术领域。
背景技术：
在全球每年由于材料的磨损而造成的直接损失多达300亿美元以上，这种损失不仅浪费很多材料，同都会造成大量的间接损失。因此近年来随着节能减排的需要，导致了绿色再制造产业的兴起，此产业的核心就是以表面工程为基础的产业，由于大多数的零件失效发生在表面，在失效的零件表面上制备一层新的涂层，既能保证表面的需要，又能够使继续使用芯部等部分，这样可以节省大量的材料费及加工费，因此，表面工程是节能减排的很好的范例，使用表面堆焊技术是提高工件耐磨性的方法之一，所谓的堆焊是焊接领域的一个分支，它是焊接的方法在零件表面堆敷一层具有一定性能材料的工艺过程，其目的不是为了连接零件，而是在于使零件表面获得具有耐磨、耐热和耐蚀等特殊性能的熔敷金属，或是为了恢复或增加尺寸而进行的焊接过程。
堆焊是在工件的任意部位焊敷一层特殊的合金面或用电焊或气焊法把焊条的金属熔化，堆在工具或机器零件表面上的焊接法，通常用来修复磨损或改变工具或机器零件表面耐磨性等性能其目的是提高工作面的耐磨损，耐腐蚀和耐热等性能，以降低成本，提高综合性能和使用寿命，具有这种功能的焊条为堆焊耐磨焊条，也称堆焊焊条。堆焊也常用于修归利废。堆焊时一般根据使用要求来选用不同合金系统和不同硬度等级的焊条。
传统的耐磨堆焊焊条硬度较低，导致耐磨性能不佳，且制备的焊条成型较差、易出现开裂等情况，导致使用范围受到极大限制。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题：针对现有的耐磨堆焊焊条硬度较低，导致耐磨性能不佳，且制备的焊条成型较差、易出现开裂的问题，提供一种高硬度耐磨堆焊焊条的制备方法，该方法首先将粉煤灰与盐酸溶液搅拌加热，随后去杂过滤，将滤渣煅烧，制得的煅烧物粉碎过筛后与石墨、氯化钒及无水乙醇制成浆液，再与硝酸镍溶液、氧化钙混合，在氦气保护下进行高压反应，搅拌出料并过滤，用蒸馏水洗涤滤渣后进行煅烧，制得的高硬度耐磨堆焊焊条基料与大理石、白云母、高碳锰铁进行研磨过筛，收集过筛颗粒与硅酸钠溶液搅拌，风干后进行烧结处理，随后将烘烤物粉碎过筛制得药粉，最后将焊芯放置于焊条涂料机中，将药粉均匀挤压在焊芯周围，制得焊条，并放入烧结炉中烧结烘焙处理，随后冷却取出焊条，即可得到高硬度耐磨堆焊焊条，本发明操作简便，获得的焊条成型好、硬度高，使用时不易出现开裂等情况，具有广泛应用前景。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）按固液比1:3，取粉煤灰放入质量分数为10％盐酸溶液中搅拌均匀，并置于加热器上，加热至90℃，以120r/min搅拌加热30～40min，再静置10～15min后自然冷却至室温，去除漂浮杂质，随后过滤，将滤渣放入煅烧炉中，在600～800℃，煅烧1～2h后随炉冷却至室温，收集煅烧物；
（2）取上述煅烧物放入粉碎机中进行粉碎，过300目筛，收集过筛颗粒，按重量份数计，取40～50份过筛颗粒、30～35份1.3mol/L硝酸镍溶液、25～28份石墨、12～14份氯化钒、32～36份无水乙醇及22～24份氧化钙，首先将过筛颗粒、石墨、氯化钒及无水乙醇放入打浆机中进行打浆，收集浆液，再与1.3mol/L硝酸镍溶液、氧化钙混合均匀，并放入高压反应釜中；
（3）设定上述高压反应温度为120～130℃，使用氦气保护，以160r/min搅拌3～6h，再自然冷却至室温，出料并过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，收集滤渣放入煅烧炉中，在400～500℃，煅烧30～40min后自然冷却至室温，收集煅烧物，得高硬度耐磨堆焊焊条基料；
（4）按重量份数计，取32～36份大理石、23～25份白云母、18～21份上述高硬度耐磨堆焊焊条基料、6～8份高碳锰铁放入研磨机中进行研磨，过80目筛，收集过筛颗粒；
（5）按固液比1:2，将上述过筛颗粒与质量分数为60％硅酸钠溶液，放入搅拌机中搅拌8～11h，再自然风干，随后放入烧结炉中，在600～800℃下烧结3～4h，将烘烤物取出并进行粉碎，过200目筛，得药粉；
（6）按质量比1:3，先将焊芯放置于焊条涂料机中，将上述所得的药粉均匀的挤压在焊芯周围，挤压得焊条，将所得的焊条置于烧结炉中，设定温度为108～112℃，烧结4～5h，再升温至346～365℃，烘焙1～2h后冷却至室温，取出焊条，即可得到高硬度耐磨堆焊焊条。
本发明的应用方法是：将本发明制得的高硬度耐磨堆焊焊条在需要焊接的工件表面堆焊1～3层，经检测使用本发明制得的焊条进行表面堆焊后，堆焊层硬度达HRA75～90，焊接质量高，具有良好的应用效果，有效解决工件表面耐磨堆焊硬化、强化问题，经跟踪检测，使用5～8年后，焊接表面未出现开裂现象，有效提高了工件的使用寿命。
本发明的有益效果是：
（1）本发明的制备方法简便易行，所需设备简单，而且生产成本低，焊条成型好，使用时不易出现开裂问题；
（2）使用本发明的高硬度耐磨堆焊焊条形成的堆焊层不仅硬度高，而且其他性能如综合机械能力、力学性能也更为出色。
具体实施方式
首先按固液比1:3，取粉煤灰放入质量分数为10％盐酸溶液中搅拌均匀，并置于加热器上，加热至90℃，以120r/min搅拌加热30～40min，再静置10～15min后自然冷却至室温，去除漂浮杂质，随后过滤，将滤渣放入煅烧炉中，在600～800℃，煅烧1～2h后随炉冷却至室温，收集煅烧物；随后取上述煅烧物放入粉碎机中进行粉碎，过300目筛，收集过筛颗粒，按重量份数计，取40～50份过筛颗粒、30～35份1.3mol/L硝酸镍溶液、25～28份石墨、12～14份氯化钒、32～36份无水乙醇及22～24份氧化钙，首先将过筛颗粒、石墨、氯化钒及无水乙醇放入打浆机中进行打浆，收集浆液，再与1.3mol/L硝酸镍溶液、氧化钙混合均匀，并放入高压反应釜中；设定上述高压反应温度为120～130℃，使用氦气保护，以160r/min搅拌3～6h，再自然冷却至室温，出料并过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，收集滤渣放入煅烧炉中，在400～500℃，煅烧30～40min后自然冷却至室温，收集煅烧物，得高硬度耐磨堆焊焊条基料；再按重量份数计，取32～36份大理石、23～25份白云母、18～21份上述高硬度耐磨堆焊焊条基料、6～8份高碳锰铁放入研磨机中进行研磨，过80目筛，收集过筛颗粒；随后按固液比1:2，将上述过筛颗粒与质量分数为60％硅酸钠溶液，放入搅拌机中搅拌8～11h，再自然风干，随后放入烧结炉中，在600～800℃下烧结3～4h，将烘烤物取出并进行粉碎，过200目筛，得药粉；最后按质量比1:3，先将焊芯放置于焊条涂料机中，将上述所得的药粉均匀的挤压在焊芯周围，挤压得焊条，将所得的焊条置于烧结炉中，设定温度为108～112℃，烧结4～5h，再升温至346～365℃，烘焙1～2h后冷却至室温，取出焊条，即可得到高硬度耐磨堆焊焊条。
实例1
首先按固液比1:3，取粉煤灰放入质量分数为10％盐酸溶液中搅拌均匀，并置于加热器上，加热至90℃，以120r/min搅拌加热30min，再静置10min后自然冷却至室温，去除漂浮杂质，随后过滤，将滤渣放入煅烧炉中，在600℃，煅烧1h后随炉冷却至室温，收集煅烧物；随后取上述煅烧物放入粉碎机中进行粉碎，过300目筛，收集过筛颗粒，按重量份数计，取40份过筛颗粒、30份1.3mol/L硝酸镍溶液、25份石墨、12份氯化钒、32份无水乙醇及22份氧化钙，首先将过筛颗粒、石墨、氯化钒及无水乙醇放入打浆机中进行打浆，收集浆液，再与1.3mol/L硝酸镍溶液、氧化钙混合均匀，并放入高压反应釜中；设定上述高压反应温度为120℃，使用氦气保护，以160r/min搅拌3h，再自然冷却至室温，出料并过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，收集滤渣放入煅烧炉中，在400℃，煅烧30min后自然冷却至室温，收集煅烧物，得高硬度耐磨堆焊焊条基料；再按重量份数计，取32份大理石、23份白云母、18份上述高硬度耐磨堆焊焊条基料、6份高碳锰铁放入研磨机中进行研磨，过80目筛，收集过筛颗粒；随后按固液比1:2，将上述过筛颗粒与质量分数为60％硅酸钠溶液，放入搅拌机中搅拌8h，再自然风干，随后放入烧结炉中，在600℃下烧结3h，将烘烤物取出并进行粉碎，过200目筛，得药粉；最后按质量比1:3，先将焊芯放置于焊条涂料机中，将上述所得的药粉均匀的挤压在焊芯周围，挤压得焊条，将所得的焊条置于烧结炉中，设定温度为108℃，烧结4h，再升温至346℃，烘焙1h后冷却至室温，取出焊条，即可得到高硬度耐磨堆焊焊条。
将本发明制得的高硬度耐磨堆焊焊条在需要焊接的工件表面堆焊1层，经检测使用本发明制得的焊条进行表面堆焊后，堆焊层硬度达HRA75，焊接质量高，具有良好的应用效果，有效解决工件表面耐磨堆焊硬化、强化问题，经跟踪检测，使用5年后，焊接表面未出现开裂现象，有效提高了工件的使用寿命。
实例2
首先按固液比1:3，取粉煤灰放入质量分数为10％盐酸溶液中搅拌均匀，并置于加热器上，加热至90℃，以120r/min搅拌加热35min，再静置13min后自然冷却至室温，去除漂浮杂质，随后过滤，将滤渣放入煅烧炉中，在700℃，煅烧1.5h后随炉冷却至室温，收集煅烧物；随后取上述煅烧物放入粉碎机中进行粉碎，过300目筛，收集过筛颗粒，按重量份数计，取45份过筛颗粒、33份1.3mol/L硝酸镍溶液、27份石墨、13份氯化钒、34份无水乙醇及23份氧化钙，首先将过筛颗粒、石墨、氯化钒及无水乙醇放入打浆机中进行打浆，收集浆液，再与1.3mol/L硝酸镍溶液、氧化钙混合均匀，并放入高压反应釜中；设定上述高压反应温度为125℃，使用氦气保护，以160r/min搅拌5h，再自然冷却至室温，出料并过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，收集滤渣放入煅烧炉中，在450℃，煅烧35min后自然冷却至室温，收集煅烧物，得高硬度耐磨堆焊焊条基料；再按重量份数计，取34份大理石、24份白云母、20份上述高硬度耐磨堆焊焊条基料、7份高碳锰铁放入研磨机中进行研磨，过80目筛，收集过筛颗粒；随后按固液比1:2，将上述过筛颗粒与质量分数为60％硅酸钠溶液，放入搅拌机中搅拌10h，再自然风干，随后放入烧结炉中，在700℃下烧结3.5h，将烘烤物取出并进行粉碎，过200目筛，得药粉；最后按质量比1:3，先将焊芯放置于焊条涂料机中，将上述所得的药粉均匀的挤压在焊芯周围，挤压得焊条，将所得的焊条置于烧结炉中，设定温度为110℃，烧结4.5h，再升温至355℃，烘焙1.5h后冷却至室温，取出焊条，即可得到高硬度耐磨堆焊焊条。
将本发明制得的高硬度耐磨堆焊焊条在需要焊接的工件表面堆焊2层，经检测使用本发明制得的焊条进行表面堆焊后，堆焊层硬度达HRA83，焊接质量高，具有良好的应用效果，有效解决工件表面耐磨堆焊硬化、强化问题，经跟踪检测，使用7年后，焊接表面未出现开裂现象，有效提高了工件的使用寿命。
实例3
首先按固液比1:3，取粉煤灰放入质量分数为10％盐酸溶液中搅拌均匀，并置于加热器上，加热至90℃，以120r/min搅拌加热40min，再静置15min后自然冷却至室温，去除漂浮杂质，随后过滤，将滤渣放入煅烧炉中，在800℃，煅烧2h后随炉冷却至室温，收集煅烧物；随后取上述煅烧物放入粉碎机中进行粉碎，过300目筛，收集过筛颗粒，按重量份数计，取50份过筛颗粒、35份1.3mol/L硝酸镍溶液、28份石墨、14份氯化钒、36份无水乙醇及24份氧化钙，首先将过筛颗粒、石墨、氯化钒及无水乙醇放入打浆机中进行打浆，收集浆液，再与1.3mol/L硝酸镍溶液、氧化钙混合均匀，并放入高压反应釜中；设定上述高压反应温度为130℃，使用氦气保护，以160r/min搅拌6h，再自然冷却至室温，出料并过滤，使用蒸馏水洗涤滤渣至中性，收集滤渣放入煅烧炉中，在500℃，煅烧40min后自然冷却至室温，收集煅烧物，得高硬度耐磨堆焊焊条基料；再按重量份数计，取36份大理石、25份白云母、21份上述高硬度耐磨堆焊焊条基料、8份高碳锰铁放入研磨机中进行研磨，过80目筛，收集过筛颗粒；随后按固液比1:2，将上述过筛颗粒与质量分数为60％硅酸钠溶液，放入搅拌机中搅拌11h，再自然风干，随后放入烧结炉中，在800℃下烧结4h，将烘烤物取出并进行粉碎，过200目筛，得药粉；最后按质量比1:3，先将焊芯放置于焊条涂料机中，将上述所得的药粉均匀的挤压在焊芯周围，挤压得焊条，将所得的焊条置于烧结炉中，设定温度为112℃，烧结5h，再升温至365℃，烘焙2h后冷却至室温，取出焊条，即可得到高硬度耐磨堆焊焊条。
将本发明制得的高硬度耐磨堆焊焊条在需要焊接的工件表面堆焊3层，经检测使用本发明制得的焊条进行表面堆焊后，堆焊层硬度达HRA90，焊接质量高，具有良好的应用效果，有效解决工件表面耐磨堆焊硬化、强化问题，经跟踪检测，使用8年后，焊接表面未出现开裂现象，有效提高了工件的使用寿命。