高非晶纳米晶自保护管状焊丝的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种焊接材料，特别涉及一种高非晶纳米晶自保护管状焊丝，属于防磨耐蚀材料技术领域。
【背景技术】
[0002]随着工作环境恶劣程度的加剧如海水冲刷，大气腐蚀和酸碱腐蚀，人们对材料的性能要求也越来越高，例如高强度，高硬度，抗氧化，抗磨耐腐蚀性等。解决该问题的方法主要有两种，一种是在相应的使用环境下合理选材、使用价格昂贵的高性能材料，另一种是采用合理的表面工程技术，制备高性能的表面涂层或对材料表面进行改性处理，以达到耐磨、抗腐蚀的应用要求。
[0003]材料的力学性能在很大程度上取决于结构中缺陷的性质、浓度及其分布。非晶合金的结构特征是长程无序和短程有序，其结构中不存在晶界和位错等缺陷，不会因为位错运动而产生滑移现象，又因为非晶合金中原子间的键合作用比一般晶态合金强，所以这类物质表现出较高的强度、硬度和耐磨性。另一方面，非晶态合金由于组织均匀，且本身活性很高，因此能够在表面快速形成均匀致密的钝化膜，可以阻止合金内部进一步腐蚀。
[0004]堆焊技术在表面工程领域中是十分重要的技术。随着具有良好耐磨耐蚀性能的非晶合金的不断发展，非晶熔覆层的制备已经成为堆焊技术研究的重要领域。目前，用于制备非晶涂层的热喷涂技术已有较多研究，但除了本单位CN201110218266.X专利《一种非晶结构化堆焊药芯焊丝》有对堆焊可形成非晶组织有报导外，目前国内外还没有其它文献涉足。
[0005]然而，专利CN201110218266.X《一种非晶结构化堆焊药芯焊丝》中的堆焊材料形成非晶的量少，且没有较好地解决非晶组织与基体的过渡问题，会留下焊接缺陷。
【发明内容】
[0006]针对上述情况，本发明的目的是增加非晶含量，解决了非晶与基体的过渡问题，并提高其结合强度。
[0007]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种高非晶纳米晶自保护管状焊丝，由铁素体型不锈钢钢带和设置于钢带内的管状焊丝粉芯通过乳制、逐道拉拔而成，所述管状焊丝粉芯成分质量百分比范围如下:Al 19-22%,Zr 17-20%,Ti 15-18%,V 9-12%,Cu 6-9%,Ni 5-8%,B 4-7%,Mn 2-3%,P 1-2%,N 1-1.5%，其余为碳化铪4_9%，石墨2-5%和稀土纳米添加剂余量。
[0008]所述管状焊丝粉芯的合金粉末粒度为60?320目。
[0009]所述管状焊丝粉芯的合金粉末在管状焊丝中填充率为45%?47%。
[0010]本发明的制备方法采用现有技术，包括以下步骤:
以厚度为0.28mm的铁素体型不锈钢钢带包裹药粉，经成型机乳制、拉丝机组拉拔等工序制作成直径Φ 3.2mm或Φ 2.8mm自保护管状焊丝。
[0011 ]本发明与现有技术相比有如下技术特点: 本发明的高非晶纳米晶自保护管状焊丝，可在不加入任何焊剂和保护气体条件下便可直接堆焊，形成的堆焊层有较高的非晶纳米晶含量，纳米添加剂可以配合主要成分解决非晶熔覆层与基体的过渡问题，从而消除焊接缺陷，提高其结合强度。
【具体实施方式】
[0012]例1.取Al20%,Zr 18%,Ti 16%,V 9%,Cu 8%,Ni 6%,B 6.5 %，Mn 3%,P 1.5%,N
1.5%制作成的雾化粉末，及碳化铪6%，石墨3%和稀土纳米添加剂粉末余量，用V型混粉机搅拌均匀后以厚度为0.28mm的430不锈钢带包裹药粉，经成型机乳制、拉丝机组拉拔等工序制作成直径Φ 3.2mm自保护粉芯堆焊丝。在16Mn钢板上堆焊耐磨恪覆层3-4mm，焊接电流260-280A，焊接电压34-36V。焊后耐磨熔覆层硬度HRC71，非晶含量49%，剩余大部分为纳米晶，SEM扫描电镜显示非晶熔覆层与基体的过渡平缓，属于冶金结合，界面与基体具有相等强度。
[0013]例2.取Al21%,Zr 19%,Ti 16%,V 11%,Cu 6%,Ni 7%,B 6 %，Mn 2%,P 1.5%,N 1%
制作成的雾化粉末，及碳化铪5.5%，石墨2.5%和稀土纳米添加剂粉末余量，用V型混粉机搅拌均匀后以厚度为0.28mm的430不锈钢带包裹药粉，经成型机乳制、拉丝机组拉拔等工序制作成直径Φ 3.2mm自保护粉芯堆焊丝。在16Mn钢板上堆焊耐磨恪覆层3-4mm，焊接电流260-280A，焊接电压34-36V。焊后耐磨熔覆层硬度HRC72，非晶含量51%，剩余大部分为纳米晶，SEM扫描电镜显示非晶熔覆层与基体的过渡平缓，属于冶金结合，界面与基体具有相等强度。
[0014]例3.取Al19%,Zr 19%,Ti 16%,V 9%,Cu 8%,Ni 7%,B 4 %，Mn 2%,P 1%，N 1%制作成的雾化粉末，及碳化铪8%，石墨4%和稀土纳米添加剂粉末余量，用V型混粉机搅拌均匀后以厚度为0.28mm的430不锈钢带包裹药粉，经成型机乳制、拉丝机组拉拔等工序制作成直径Φ 3.2mm自保护粉芯堆焊丝。在16Mn钢板上堆焊耐磨恪覆层3-4mm，焊接电流250-270A，焊接电压34-36V。焊后耐磨熔覆层硬度HRC69，非晶含量46%，剩余大部分为纳米晶，SEM扫描电镜显示非晶熔覆层与基体的过渡平缓，属于冶金结合，界面与基体具有相等强度。
【主权项】
1.一种高非晶纳米晶自保护管状焊丝，由铁素体型不锈钢钢带和设置于钢带内的管状焊丝粉芯通过乳制、逐道拉拔而成，其特征在于，管状焊丝粉芯成分质量百分比范围如下:Al 19-22%,Zr I7-20%,Ti I5-18%,V 9-12%,Cu 6-9%,Ni 5-8%,B 4-7%,Mn 2-3%,P 1-2%,N1-1.5%，其余为碳化給4-9%，石墨2-5%和稀土纳米添加剂余量。2.根据权利要求1所述的高非晶纳米晶自保护管状焊丝，其特征在于所述管状焊丝粉芯的合金粉末粒度为60?320目。3.根据权利要求1所述的高非晶纳米晶自保护管状焊丝，其特征在于所述管状焊丝粉芯的合金粉末在管状焊丝中填充率为45%?47%。
【专利摘要】本发明涉及一种自保护焊接材料，特别涉及一种能形成高非晶纳米晶含量的堆焊用管状焊丝，属于防磨损抗腐蚀材料技术领域。管状焊丝粉芯成分质量百分比范围如下：Al？19-22%，Zr？17-20%，Ti？15-18%，V？9-12%，Cu？6-9%，Ni？5-8%，B？4-7%，Mn？2-3%，P？1-2%，N1-1.5%，其余为碳化铪4-9%，石墨2-5%和稀土纳米添加剂余量。本发明的自保护粉芯管状焊丝，可在不加入任何焊剂和保护气体条件下便可直接堆焊，形成的堆焊层有较高的非晶纳米晶含量，并良好地解决了非晶与基体的过渡问题，提高了结合强度，该熔覆层具有良好的防磨抗蚀功能。
【IPC分类】B23K35/40, B23K35/24
【公开号】CN105499826
【申请号】CN201510949545
【发明人】不公告发明人
【申请人】江西恒大高新技术股份有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月18日