[发明专利]一种金属陶瓷焊丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接材料，具体涉及一种用于磨辊堆焊的金属陶瓷焊丝及其制备方法，特别是一种用于中速磨煤机磨辊耐磨堆焊的粉芯焊丝及其制备方法，属于耐磨材料技术领域。

背景技术

中速磨煤机广泛用于火力发电厂、矿山、水泥厂制备煤粉燃料。煤粉燃料掺杂硬质物质导致磨煤机磨辊磨损剧烈，造成使用寿命短，综合资源浪费严重。通常中速磨煤机磨辊是由高铬铸铁和合金钢铸造而成的，如果因磨辊磨损失效而重新铸造更换，势必造成极大的浪费，且大大地提高了生产成本。为此许多中速磨煤机磨辊采用堆焊耐磨涂层技术抗击磨损，从而延长部件的使用寿命，提高设备运行效率，降低综合成本，属节能减排领域。

中速磨煤机的磨辊采用堆焊耐磨涂层技术，是将耐磨粉芯焊丝堆焊在磨辊辊套表面形成耐磨涂层。堆焊后辊套与新品铸造件相比，由于耐磨层硬度较高，比之未堆焊防磨层的磨辊能够更有效地抵御磨料磨损，因而具有比未堆焊磨辊强得多的耐磨性。

现有技术中，碳化钨、碳化钛等碳化材料作为堆焊焊丝中的硬质相，由于其硬而脆，韧性差，在高应力、受冲击、强疲劳等工况条件下工作时，耐磨层易产生裂纹、颗粒破碎和脱落，从而丧失耐磨性。其次，由于磨辊辊套母材一般为高铬铸铁，与碳化合金的堆焊焊丝成分差异大，造成焊接接合强度低，耐磨层与磨辊的基体容易剥离，丧失耐磨性。再次，由于焊接时的热输入大，自保护焊的飞溅严重，粉芯焊丝保护效果不佳会造成耐磨层出现诸多气孔，所以如何得到焊道成型美观的产品非常重要。

发明内容

本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的目的是提供一种金属陶瓷焊丝及其制备方法。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种金属陶瓷焊丝，由金属带包裹粉芯经拉拔、减径制成；其特征在于：所述粉芯包括占所述焊丝总质量百分比的下述混合粉末：10.0％-20.0％的碳化钛、5.0％-15.0％的碳化铌、3.0％-5.0％的碳化铬、1.0％-2.0％的碳化硼、0.1％-0.5％的钒、0.1％-0.5％的钼、0.01％-0.1％的硫和磷，余量为铁粉；所述混合粉末在焊丝中的质量百分含量为20％-40％。

优选地，所述粉芯由占所述焊丝总质量百分比的下述混合粉末组成：15.0％的碳化钛、8.0％的碳化铌、4.0％的碳化铬、2.0％的碳化硼、0.5％的钒、0.5％的钼、0.01％的硫和磷，1.5％的铁。

优选地，所述粉芯的混合粉末包括占所述焊丝总质量百分比的0.5％-2.0％二硼化钛和0.5％-2.0％二硼化铌。

优选地，所述粉芯由占所述焊丝总质量百分比的下述混合粉末组成：15.0％的碳化钛、8.0％的碳化铌、4.0％的碳化铬、2.0％的碳化硼、0.5％的钒、0.5％的钼、0.01％的硫和磷，1.0％二硼化钛和1.0％二硼化铌，1.5％的铁。

金属可以采用本领域常规使用的金属带，优选地，所述金属带为铁带。

优选地，所述金属带的厚度为0.2-0.4mm。

优选地，所述焊丝的直径为2-4mm。

本发明还提供了上述的金属陶瓷焊丝的制备方法，按所述比例称取各种粉末，放入球磨机中混合研磨4-6小时，混合均匀后用金属带包裹混合粉末，经成型机轧制、拉丝机组拉拔、磨削机磨削、抛光机组抛光处理工序制成焊丝。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明的金属陶瓷焊丝，以碳化钛、碳化铌作为主要硬质相，其它碳化金属作为辅助硬质相，并选用铁作为粘结剂，添加钼和钒，显著提高磨辊耐磨涂层的接合强度、韧性、耐磨性，并且比重轻，硬度高。

(2)本发明提供了的金属陶瓷焊丝，可用明弧直接堆焊。由于钼和钒的固溶强化作用，可以有效地细化熔敷金属晶粒，提高抗蠕变能力，抵制陶瓷合金的脆性，改善成型性能。再者，可以使堆焊层与辊体的之间过滤层含有大量的钼和钒，过渡层的韧性得到非常大的提高，这样可以在耐磨层和辊体之间起到很好的过渡作用，使得堆焊后的耐磨层与磨辊的辊体不容易剥离。

(3)本发明提供了的金属陶瓷焊丝，由于添加了少量二硼化钛和二硼化铌，二硼化钛和二硼化铌与碳化钛、碳化铌等硬质相形成低共熔物，在1600-1700℃左右便可烧结，可得到完全致密的耐磨层。同时，这类组合低共熔物的界面组合亦十分理想，可形成关联或半关联相界，对材料韧性提高十分有利，提高耐磨层的耐龟裂性，减少裂纹产生。

具体实施方式