1.本发明涉及搅拌摩擦焊用搅拌头技术领域，尤其涉及一种搅拌头表面涂覆用合金粉。
背景技术：
2.搅拌头是搅拌摩擦焊技术的关键，被誉为搅拌摩擦焊的心脏。搅拌头的好坏不仅决定了搅拌摩擦焊接头的性能，而且决定着搅拌摩擦焊的生产成本。搅拌头由轴肩、夹持部分和搅拌针组成。在搅拌摩擦焊过程中，搅拌针要旋转着插入被焊材料的结合界面处，并在一定速度下沿着焊缝前进。因此，在搅拌摩擦焊过程中搅拌头的工作温度较高、工作环境较为恶劣，对高温磨损性能要求高。表面涂覆是提高搅拌头高温磨损性能的有效途径。
3.申请号为cn201510485188.8的中国发明专利公开了一种提高铜合金表面性能的方法和装置，其实质就是先对铜合金表面进行真空加热，然后通过搅拌摩擦加工表面技术对加热后的铜合金表面进行搅拌挤压表面，形成一层硬化层以提高铜合金表面性能，同时通过特制的搅拌头实现搅拌加铣削复合加工方法，既保证了表面的加工质量又大大提高了加工效率。最后将表面加工后的工件放到研磨机构上进行磨削加工，获得较光整的铜合金表面。所述搅拌头上设有刀片，刀片表面设有耐磨损材料层，主要成分为：铁20-30%，钛10-15%，钴5-10%，钨40-60%，钒5-10%，镍10-25%和微量稀土元素1%。但是上述耐磨损材料层是设有刀片上的，并不是用于搅拌摩擦焊搅拌头的搅拌针表面涂覆用的。
技术实现要素：
4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种搅拌头表面涂覆用合金粉。搅拌头一般由搅拌针、轴肩、过渡端和夹持端四部分组成。本发明的合金粉对搅拌头的搅拌针和轴肩进行表面涂覆后，能够显著提高搅拌针和轴肩在高温条件下的耐磨损性能，从而延长搅拌头的使用寿命，提高企业生产效率，降低企业生产成本。
5.本发明的具体技术方案为：一种搅拌头表面涂覆用合金粉，由以下重量百分比的原料组成：5.1~10wt%w、2~8wt%v、1~5wt%sb、0.5~5.5wt%in、0.1~0.95wt%co、0.1~0.95wt%zr、0.1~0.5wt%si、0.51~0.8wt%b、0.61~0.85wt%c、0.1~1wt%vn、0.1~1wt%nbc、余量为mo。
6.本发明对合金粉中各元素的含量进行了严格调控，用该合金粉通过静电喷涂、火焰喷涂或激光熔敷的方式对搅拌头的搅拌针和轴肩进行表面涂覆后，能够显著提高搅拌针和轴肩在室温和高温下的耐磨损性能，从而延长搅拌头的使用寿命。其中，在合金粉中：钼（mo）的主要作用是提高高温条件下的强度和抗蠕变能力。
7.钨（w）的主要作用是提高硬度，改善耐磨损性能。
8.钒（v）的主要作用是提高强度、韧性和耐磨损性能。
9.锑（sb）的主要作用主要是提高高温耐磨损性能。
10.铟（in）的主要作用是改善韧性。
11.钴（co）和锆（zr）的主要作用是实现晶界强化。
12.硅（si）和硼（b）的主要作用是一方面作为脱氧剂和自熔剂，增加润湿性；另一方面通过固熔强化和弥散强化提高硬度和耐磨性。
13.碳（c）的主要作用是获得高硬度的碳化物，形成弥散强化相，进一步提高表面涂覆涂层的耐磨损性能。
14.氮化钒（vn）和碳化铌（nbc）的主要作用是提高硬度、改善高温耐磨损性能。
15.作为优选，所述合金粉进行所述表面涂覆的搅拌头由工具钢、模具钢、高速钢、高温合金、硬质合金制作而成。
16.进一步优选，所述合金粉进行所述表面涂覆的搅拌头由热作模具钢、钨铼合金、碳化钨-钴硬质合金制作而成。
17.作为优选，所述合金粉通过静电喷涂、火焰喷涂或激光熔敷的方式对搅拌头的搅拌针和轴肩进行表面涂覆。
18.进一步优选，所述合金粉通过激光熔敷的方式对搅拌头的搅拌针和轴肩进行表面涂覆。
19.作为优选，所述合金粉的所述氮化钒为纳米氮化钒或20微米以下的微米氮化钒。
20.作为优选，所述合金粉的所述氮化钒为纳米碳化铌或20微米以下的微米碳化铌。
21.与现有技术对比，本发明的有益效果是：本发明的合金粉对搅拌摩擦焊搅拌头的搅拌针和轴肩进行表面涂覆后，能够显著提高搅拌针和轴肩的耐高温磨损性能，从而延长搅拌头的使用寿命，提高企业生产效率，降低企业生产成本。
具体实施方式
22.下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
23.实施例1一种搅拌头表面涂覆用合金粉，由以下重量百分比的原料组成：5.1wt%w、2wt%v、1wt%sb、0.5wt%in、0.1wt%co、0.1wt%zr、0.1wt%si、0.51wt%b、0.61wt%c、0.1wt%vn、0.1wt%nbc、余量为mo。
24.实施例2一种搅拌头表面涂覆用合金粉，由以下重量百分比的原料组成：10wt%w、8wt%v、5wt%sb、5.5wt%in、0.95wt%co、0.95wt%zr、0.5wt%si、0.8wt%b、0.85wt%c、1wt%vn、1wt%nbc、余量为mo。
25.实施例3一种搅拌头表面涂覆用合金粉，由以下重量百分比的原料组成：6wt%w、4wt%v、3wt%sb、4wt%in、0.6wt%co、0.4wt%zr、0.3wt%si、0.65wt%b、0.7wt%c、0.5wt%vn、0.1~1wt%nbc、余量为mo。
26.实施例4一种搅拌头表面涂覆用合金粉，由以下重量百分比的原料组成：8.3wt%w、5.6wt%v、3.8wt%sb、4.2wt%in、0.85wt%co、0.7wt%zr、0.35wt%si、0.65wt%b、0.7wt%c、0.6wt%vn、0.6wt%nbc、余量为mo。
27.将实施例1-4的一种搅拌头表面涂覆用合金粉对h13热作模具钢搅拌头的搅拌针和轴肩进行激光熔敷表面涂覆，然后进行性能检测。激光熔敷在hust-jkr5170型激光加工
系统上进行，主要的工艺参数为：光斑直径2.2mm、气体流量12l/min、搭接率30%、激光功率2.5kw、扫描速度5mm/s。分别经过实施例1-4的合金粉激光熔敷处理的搅拌针和轴肩，与激光熔敷处理前的搅拌针和轴肩，在同一摩擦磨损试验机上分别进行500℃高温摩擦磨损试验。摩擦磨损试验的主要参数：磨损转速2000r/min，磨损时间15min，相对滑动速度90mm/min，对磨材料为搅拌针本体材料，干磨。试验数据对比结果如表所示：实施例500℃测试条件下的相对耐磨损性能激光熔敷处理前的试样1采用实施例1激光熔敷处理的试样1.19采用实施例2激光熔敷处理的试样1.38采用实施例3激光熔敷处理的试样1.51采用实施例4激光熔敷处理的试样1.67本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
28.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
技术特征：
1.一种搅拌头表面涂覆用合金粉，其特征在于由以下重量百分比的原料组成：5.1~10wt%w、2~8wt%v、1~5wt%sb、0.5~5.5wt%in、0.1~0.95wt%co、0.1~0.95wt%zr、0.1~0.5wt%si、0.51~0.8wt%b、0.61~0.85wt%c、0.1~1wt%vn、0.1~1wt%nbc、余量为mo。2.如权利要求1所述的一种搅拌头表面涂覆用合金粉，其特征在于由以下重量百分比的原料组成：6~9wt%w、3~7wt%v、1.5~4.5wt%sb、1~5wt%in、0.2~0.85wt%co、0.2~0.85wt%zr、0.2~0.4wt%si、0.6~0.75wt%b、0.65~0.8wt%c、0.2~0.9wt%vn、0.2~0.9wt%nbc、余量为mo。3.如权利要求2所述的一种搅拌头表面涂覆用合金粉，其特征在于由以下重量百分比的原料组成：6.5~8.5wt%w、4.5~6.5wt%v、2~4wt%sb、2~4wt%in、0.3~0.7wt%co、0.3~0.7wt%zr、0.25~0.35wt%si、0.65~0.7wt%b、0.7~0.75wt%c、0.3~0.8wt%vn、0.3~0.8wt%nbc、余量为mo。4.如权利要求1所述的一种搅拌头表面涂覆用合金粉，其特征在于，所述合金粉进行所述表面涂覆的搅拌头由工具钢、模具钢、高速钢、高温合金、硬质合金制作而成。5.如权利要求4所述的一种搅拌头表面涂覆用合金粉，其特征在于，所述合金粉进行所述表面涂覆的搅拌头由热作模具钢、钨铼合金、碳化钨-钴硬质合金制作而成。6.如权利要求1所述的一种搅拌头表面涂覆用合金粉，其特征在于，所述合金粉通过静电喷涂、火焰喷涂或激光熔敷的方式对搅拌头的搅拌针和轴肩进行表面涂覆。7.如权利要求6所述的一种搅拌头表面涂覆用合金粉，其特征在于，所述合金粉通过激光熔敷的方式对搅拌头的搅拌针和轴肩进行表面涂覆。8.如权利要求1所述的一种搅拌头表面涂覆用合金粉，其特征在于，所述合金粉的所述氮化钒为纳米氮化钒或20微米以下的微米氮化钒。9.如权利要求1所述的一种搅拌头表面涂覆用合金粉，其特征在于，所述合金粉的所述氮化钒为纳米碳化铌或20微米以下的微米碳化铌。
技术总结
本发明涉及搅拌摩擦焊用搅拌头技术领域，公开了一种搅拌头表面涂覆用合金粉。合金粉由以下重量百分比的原料组成：一种搅拌头表面涂覆用合金粉，由以下重量百分比的原料组成：5.1~10wt%W、2~8wt%V、1~5wt%Sb、0.5~5.5wt%In、0.1~0.95wt%Co、0.1~0.95wt%Zr、0.1~0.5wt%Si、0.51~0.8wt%B、0.61~0.85wt%C、0.1~1wt%VN、0.1~1wt%NbC、余量为Mo。本发明的合金粉对搅拌摩擦焊搅拌头的搅拌针和轴肩进行表面涂覆后，能够显著提高搅拌针和轴肩的耐高温磨损性能，从而延长搅拌头的使用寿命，提高企业生产效率，降低企业生产成本。降低企业生产成本。
技术研发人员：徐安莲 唐远金 杜彦斌
受保护的技术使用者：江苏柳泰焊接科技有限公司
技术研发日：2022.08.04
技术公布日：2022/11/15