本发明涉及焊丝表面涂层技术领域，尤其涉及一种结构稳定耐磨涂层焊丝及其制备方法。
背景技术：
中国现在已经成为世界焊接材料第一生产大国。在焊丝方面，对于低碳钢及低合金钢焊丝，都有导电嘴堵塞磨损等问题，其中焊丝表面涂层的作用尤为关键。目前国内市场上有很多种类的耐磨焊丝，而这些产品的表面涂层存在耐磨系数不高、耐磨层受到冲击后易开裂，容易剥落等缺点。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种结构稳定耐磨涂层焊丝及其制备方法，其涂覆层具有耐磨系数高、粘附力强且不易脱落等优点。
本发明提出的一种结构稳定耐磨涂层焊丝，包括焊丝基体和涂覆层，所述焊丝基体为合金结构钢焊丝，所述涂覆层其原料按重量份包括：纳米二氧化硅30-45份、纳米碳酸钙20-35份、乙烯基乙酸5-15份、乙烯基乙酸丁酯5-9份、聚乙烯醇5-15份、环氧丙烷3-10份、聚乙烯蜡0.5-2份、纤维素醚0.5-2份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.2-1.2份、丙烯酸酯1-5份、聚二甲基硅氧烷0.5-1.5份、聚乙醚0.5-2份、稀土0.2-0.6份、凹凸棒土0.5-2份、蒙脱土0.5-1.5份、碳化硅1-5份、聚酰胺2-8份、高碳铬铁粉末0.2-1份、PAN基碳纤维0.5-2份。
优选地，所述涂覆层其原料按重量份包括：纳米二氧化硅37-40份、纳米碳酸钙25-28份、乙烯基乙酸10-12份、乙烯基乙酸丁酯6-8份、聚乙烯醇10-12份、环氧丙烷5-7份、聚乙烯蜡1-1.2份、纤维素醚0.8-1份、脂肪醇聚氧乙 烯醚0.6-0.8份、丙烯酸酯2-3份、聚二甲基硅氧烷1-1.2份、聚乙醚0.8-1份、稀土0.4-0.5份、凹凸棒土0.8-1.1份、蒙脱土0.8-1份、碳化硅2-3份、聚酰胺3-5份、高碳铬铁粉末0.5-0.7份、PAN基碳纤维0.8-1份。
优选地，所述涂覆层其原料按重量份包括：纳米二氧化硅38份、纳米碳酸钙27份、乙烯基乙酸11份、乙烯基乙酸丁酯7份、聚乙烯醇11份、环氧丙烷6份、聚乙烯蜡1.1份、纤维素醚0.9份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.7份、丙烯酸酯2.5份、聚二甲基硅氧烷1.1份、聚乙醚0.9份、稀土0.45份、凹凸棒土1份、蒙脱土0.9份、碳化硅2.5份、聚酰胺4份、高碳铬铁粉末0.6份、PAN基碳纤维0.9份。
优选地，所述丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯中的一种或多种。
优选地，所述纤维素醚为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或多种。
优选地，所述稀土为磷矿稀土，其粒度小于400目。
优选地，所述碳化硅粒度小于460目。
优选地，所述凹凸棒土粒度小于400目。
优选地，所述蒙脱土粒度小于400目。
优选地，所述高碳铬铁粉末小于460目。
优选地，所述涂覆层在焊丝基体表层的厚度为0.0025-0.085mm。
本发明还提出的一种结构稳定耐磨涂层焊丝的制备方法，具体步骤如下：
S1.在反应装置中加入乙烯基乙酸和聚乙烯醇，在搅拌状态下加入纳米二氧化硅，以800-900r/min的速度搅拌25-30min；然后加入聚二甲基硅氧烷、聚乙醚、乙烯基乙酸丁酯、环氧丙烷、聚乙烯蜡，以600-800r/min的速度搅拌 25-35min；然后加入丙烯酸酯、碳化硅、聚酰胺、PAN基碳纤维、纳米碳酸钙，以800-900r/min的速度搅拌25-30min；然后加入纤维素醚、稀土、凹凸棒土、蒙脱土、高碳铬铁粉末、脂肪醇聚氧乙烯醚，以1000-1200r/min的速度搅拌25-30min，然后在65-85℃下静置得到浸渍液；
S2.将焊丝基体清洗后，浸渍到S1制得的浸渍液中，采用浸渍提拉法进行涂覆，提拉速度为5-10cm/min；
S3.在氮气的保护下，将S2处理后的焊丝进行热处理，冷却至室温得到所述结构稳定耐磨涂层焊丝；其中，在热处理过程中，以3-5℃/min的升温速度升温至200-500℃，然后保温30-40min。
优选地，所述结构稳定耐磨涂层焊丝的制备方法，具体步骤如下：
S1.在反应装置中加入乙烯基乙酸和聚乙烯醇，在搅拌状态下加入纳米二氧化硅，以900r/min的速度搅拌25min；然后加入聚二甲基硅氧烷、聚乙醚、乙烯基乙酸丁酯、环氧丙烷、聚乙烯蜡，以800r/min的速度搅拌25min；然后加入丙烯酸酯、碳化硅、聚酰胺、PAN基碳纤维、纳米碳酸钙，以900r/min的速度搅拌30min；然后加入纤维素醚、稀土、凹凸棒土、蒙脱土、高碳铬铁粉末、脂肪醇聚氧乙烯醚，以1200r/min的速度搅拌25min，然后在70℃下静置得到浸渍液；
S2.将焊丝基体清洗后，浸渍到S1制得的浸渍液中，采用浸渍提拉法进行涂覆，提拉速度为6cm/min；
S3.在氮气的保护下，将S2处理后的焊丝进行热处理，冷却至室温得到所述结构稳定耐磨涂层焊丝；其中，在热处理过程中，以3℃/min的升温速度升温至300℃，然后保温35min。
本发明提出的一种结构稳定耐磨涂层焊丝，涂覆层以纳米二氧化硅、纳米 碳酸钙作为主料，有效提高了涂覆层的耐磨性能；加入乙烯基乙酸、聚乙烯醇、乙烯基乙酸丁酯、环氧丙烷、纤维素醚、聚乙醚对聚二甲基硅氧烷进行改性，通过硅氧键和硅碳键产生交联反应，有效提高了涂覆层的粘结性能和润滑性能，使涂覆层的质量得到有效提高；加入稀土、蒙脱土、碳化硅粉、高碳铬铁粉末，作为填料能够有效提高涂覆层的耐磨性能，同时与凹凸棒土、聚乙烯蜡在协同作用下使涂覆层具有良好的加工性能；加入脂肪醇聚氧乙烯醚、聚酰胺、PAN基碳纤维、丙烯酸酯进一步提高涂覆层的粘结性能和耐磨性能。本发明结构稳定耐磨涂层焊丝涂覆层具有优异的粘结性和耐磨性。
对本发明的焊丝进行性能检测，测试结果如下：硬度为92.5-108.6HV,性能提升16-22％；抗拉强度为310-455MPa，性能提升12-18％；相对耐磨系数为2.05-2.65，性能提升30-40％；焊缝在0℃冲击韧性大于130J。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种结构稳定耐磨涂层焊丝，包括焊丝基体和涂覆层，所述涂覆层其原料按重量份包括：纳米二氧化硅30份、纳米碳酸钙35份、乙烯基乙酸15份、乙烯基乙酸丁酯5份、聚乙烯醇5份、环氧丙烷3份、聚乙烯蜡0.5份、纤维素醚0.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.2份、丙烯酸酯1份、聚二甲基硅氧烷0.5份、聚乙醚0.5份、稀土0.2份、凹凸棒土0.5份、蒙脱土0.5份、碳化硅1份、聚酰胺8份、高碳铬铁粉末1份、PAN基碳纤维0.5份。
本发明提出的结构稳定耐磨涂层焊丝的制备方法，具体步骤如下：
S1.在反应装置中加入乙烯基乙酸和聚乙烯醇，在搅拌状态下加入纳米二氧化硅，以800r/min的速度搅拌30min；然后加入聚二甲基硅氧烷、聚乙醚、乙 烯基乙酸丁酯、环氧丙烷、聚乙烯蜡，以600r/min的速度搅拌35min；然后加入丙烯酸酯、碳化硅、聚酰胺、PAN基碳纤维、纳米碳酸钙，以800r/min的速度搅拌30min；然后加入纤维素醚、稀土、凹凸棒土、蒙脱土、高碳铬铁粉末、脂肪醇聚氧乙烯醚，以1000r/min的速度搅拌30min，然后在65℃下静置得到浸渍液；
S2.将焊丝基体清洗后，浸渍到S1制得的浸渍液中，采用浸渍提拉法进行涂覆，提拉速度为5cm/min；
S3.在氮气的保护下，将S2处理后的焊丝进行热处理，冷却至室温得到所述结构稳定耐磨涂层焊丝；其中，在热处理过程中，以3℃/min的升温速度升温至200℃，然后保温30min。
实施例2
本发明提出的一种结构稳定耐磨涂层焊丝及其制备方法，包括焊丝基体和涂覆层，所述涂覆层其原料按重量份包括：纳米二氧化硅34份、纳米碳酸钙25份、乙烯基乙酸10份、乙烯基乙酸丁酯6份、聚乙烯醇8份、环氧丙烷6份、聚乙烯蜡1.2份、纤维素醚1.4份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.8份、丙烯酸酯3份、聚二甲基硅氧烷0.9份、聚乙醚1.2份、稀土0.35份、凹凸棒土1.3份、蒙脱土0.85份、碳化硅3份、聚酰胺5份、高碳铬铁粉末0.8份、PAN基碳纤维0.9份。
本发明提出的结构稳定耐磨涂层焊丝的制备方法，具体步骤如下：
S1.在反应装置中加入乙烯基乙酸和聚乙烯醇，在搅拌状态下加入纳米二氧化硅，以850r/min的速度搅拌28min；然后加入聚二甲基硅氧烷、聚乙醚、乙烯基乙酸丁酯、环氧丙烷、聚乙烯蜡，以750r/min的速度搅拌30min；然后加入丙烯酸酯、碳化硅、聚酰胺、PAN基碳纤维、纳米碳酸钙，以900r/min的速 度搅拌28min；然后加入纤维素醚、稀土、凹凸棒土、蒙脱土、高碳铬铁粉末、脂肪醇聚氧乙烯醚，以1100r/min的速度搅拌28min，然后在75℃下静置得到浸渍液；
S2.将焊丝基体清洗后，浸渍到S1制得的浸渍液中，采用浸渍提拉法进行涂覆，提拉速度为6cm/min；
S3.在氮气的保护下，将S2处理后的焊丝进行热处理，冷却至室温得到所述结构稳定耐磨涂层焊丝；其中，在热处理过程中，以4℃/min的升温速度升温至220℃，然后保温35min。
其中，所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素；
所述丙烯酸酯为丙烯酸乙酯；
所述稀土为磷矿稀土，其粒度为480目；
所述碳化硅粒度为480目；
所述凹凸棒土粒度为420目；
所述蒙脱土粒度为460目；
所述高碳铬铁粉末为500目；
涂覆层在焊丝基体表层的厚度为0.0025mm。
实施例3
本发明提出的一种结构稳定耐磨涂层焊丝及其制备方法，包括焊丝基体和涂覆层，所述涂覆层其原料按重量份包括：纳米二氧化硅38份、纳米碳酸钙27份、乙烯基乙酸11份、乙烯基乙酸丁酯7份、聚乙烯醇11份、环氧丙烷6份、聚乙烯蜡1.1份、纤维素醚0.9份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.7份、丙烯酸酯2.5份、聚二甲基硅氧烷1.1份、聚乙醚0.9份、稀土0.45份、凹凸棒土1份、蒙脱土0.9份、碳化硅2.5份、聚酰胺4份、高碳铬铁粉末0.6份、PAN基碳纤维 0.9份。
本发明提出的结构稳定耐磨涂层焊丝的制备方法，具体步骤如下：
S1.在反应装置中加入乙烯基乙酸和聚乙烯醇，在搅拌状态下加入纳米二氧化硅，以900r/min的速度搅拌25min；然后加入聚二甲基硅氧烷、聚乙醚、乙烯基乙酸丁酯、环氧丙烷、聚乙烯蜡，以800r/min的速度搅拌25min；然后加入丙烯酸酯、碳化硅、聚酰胺、PAN基碳纤维、纳米碳酸钙，以900r/min的速度搅拌30min；然后加入纤维素醚、稀土、凹凸棒土、蒙脱土、高碳铬铁粉末、脂肪醇聚氧乙烯醚，以1200r/min的速度搅拌25min，然后在70℃下静置得到浸渍液；
S2.将焊丝基体清洗后，浸渍到S1制得的浸渍液中，采用浸渍提拉法进行涂覆，提拉速度为6cm/min；
S3.在氮气的保护下，将S2处理后的焊丝进行热处理，冷却至室温得到所述结构稳定耐磨涂层焊丝；其中，在热处理过程中，以3℃/min的升温速度升温至300℃，然后保温35min。
其中，所述纤维素醚按重量份包括甲基纤维素20份，羟丙基甲基纤维素40份，羟乙基纤维素40份；
所述丙烯酸酯按重量份包括丙烯酸甲酯50份，丙烯酸乙酯50份；
涂覆层在焊丝基体表层的厚度为0.035mm。
实施例4
本发明提出的一种结构稳定耐磨涂层焊丝及其制备方法，包括焊丝基体和涂覆层，所述涂覆层其原料按重量份包括：纳米二氧化硅40份、纳米碳酸钙30份、乙烯基乙酸12份、乙烯基乙酸丁酯8份、聚乙烯醇13.5份、环氧丙烷9份、聚乙烯蜡0.9份、纤维素醚1.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚1份、丙烯酸酯4 份、聚二甲基硅氧烷1.3份、聚乙醚1.5份、稀土0.5份、凹凸棒土1.6份、蒙脱土1.4份、碳化硅4份、聚酰胺6份、高碳铬铁粉末1份、PAN基碳纤维1.8份。
本发明提出的结构稳定耐磨涂层焊丝的制备方法，具体步骤如下：
S1.在反应装置中加入乙烯基乙酸和聚乙烯醇，在搅拌状态下加入纳米二氧化硅，以850r/min的速度搅拌25min；然后加入聚二甲基硅氧烷、聚乙醚、乙烯基乙酸丁酯、环氧丙烷、聚乙烯蜡，以800r/min的速度搅拌30min；然后加入丙烯酸酯、碳化硅、聚酰胺、PAN基碳纤维、纳米碳酸钙，以900r/min的速度搅拌30min；然后加入纤维素醚、稀土、凹凸棒土、蒙脱土、高碳铬铁粉末、脂肪醇聚氧乙烯醚，以1200r/min的速度搅拌25min，然后在80℃下静置得到浸渍液；
S2.将焊丝基体清洗后，浸渍到S1制得的浸渍液中，采用浸渍提拉法进行涂覆，提拉速度为8cm/min；
S3.在氮气的保护下，将S2处理后的焊丝进行热处理，冷却至室温得到所述结构稳定耐磨涂层焊丝；其中，在热处理过程中，以5℃/min的升温速度升温至450℃，然后保温38min。
实施例5
本发明提出的一种结构稳定耐磨涂层焊丝及其制备方法，包括焊丝基体和涂覆层，所述涂覆层其原料按重量份包括：纳米二氧化硅45份、纳米碳酸钙20份、乙烯基乙酸15份、乙烯基乙酸丁酯9份、聚乙烯醇15份、环氧丙烷10份、聚乙烯蜡2份、纤维素醚2份、脂肪醇聚氧乙烯醚1.2份、丙烯酸酯5份、聚二甲基硅氧烷1.5份、聚乙醚2份、稀土0.6份、凹凸棒土2份、蒙脱土1.5份、碳化硅5份、聚酰胺8份、高碳铬铁粉末0.2份、PAN基碳纤维2份。
本发明提出的结构稳定耐磨涂层焊丝的制备方法，具体步骤如下：
S1.在反应装置中加入乙烯基乙酸和聚乙烯醇，在搅拌状态下加入纳米二氧化硅，以900r/min的速度搅拌25min；然后加入聚二甲基硅氧烷、聚乙醚、乙烯基乙酸丁酯、环氧丙烷、聚乙烯蜡，以750r/min的速度搅拌35min；然后加入丙烯酸酯、碳化硅、聚酰胺、PAN基碳纤维、纳米碳酸钙，以900r/min的速度搅拌25min；然后加入纤维素醚、稀土、凹凸棒土、蒙脱土、高碳铬铁粉末、脂肪醇聚氧乙烯醚，以200r/min的速度搅拌27min，然后在85℃下静置得到浸渍液；
S2.将焊丝基体清洗后，浸渍到S1制得的浸渍液中，采用浸渍提拉法进行涂覆，提拉速度为10cm/min；
S3.在氮气的保护下，将S2处理后的焊丝进行热处理，冷却至室温得到所述结构稳定耐磨涂层焊丝；其中，在热处理过程中，以5℃/min的升温速度升温至500℃，然后保温30min。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。