[发明专利]一种超强耐磨焊丝及其应用

说明书

本发明提供了一种超强耐磨焊丝，所述超强耐磨焊丝的焊粉坯由基体金属和增强相组成，以占焊粉坯的质量百分比计，所述基体金属的化学组分包括：Cu：40～70％、Ni：10％～20％、Mn：10％～20％，其余为增强相，所述增强相为碳化钨颗粒。采用所述耐磨焊丝堆焊的耐磨层，具备优秀的耐磨性能，且耐腐蚀、韧性高、耐冲击性能良好，与母体结合良好不易剥落，质量稳定。本发明提供的超强耐磨焊丝在增材制造方面具有非常大的优势。

技术领域

本发明属于材料表面改性板技术领域，涉及一种超强耐磨焊丝及其应用，所述超强耐磨焊丝能够用于增材制造。

背景技术

据统计全世界每年因磨损与腐蚀报废的钢铁设备相当于钢年产量的40％左右，我国每年因磨损与腐蚀失效的工件占总失效工件的70％左右。磨损是装备部件失效的主要形式之一。按照Avery于1961年提出的磨料磨损分类，最严重的磨料磨损是凿削式磨损，这种磨损是由磨料对抗磨损机件表面产生了高应力碰撞，从机件表面凿下成块材料。这种磨损常常伴有强冲击作用也可看成两种磨损类型的结合：高应力磨损和冲击磨损的组合，因此很难对付。现代化机械设备及其零件在使用过程中对材料的磨损性能要求越来越高，因而对设备零件表面改性，提高材料耐磨性或对已经失效的材料进行修复，延长其使用寿命，提高经济效益具有重大的现实意义。

耐磨堆焊作为材料表面改性的一种经济而快捷的工艺方法，能有效地改变材料表面的耐磨性、耐蚀性和其它力学性能，对提高零件的使用寿命、合理使用材料、提高产品性能、降低成本有显著的效果，越来越广的应用于机械零件的制造和修复中。目前应用最广泛的硬面材料主要是利用Cr、Ti、V、Nb、W等合金元素与C或B形成碳化物或硼化物等硬质相，通过提高硬面材料的硬度来提高耐磨损性能。但是由于这种硬面材料中C或B元素的含量很高，导致其抗裂性差，并且硬质相质点在高温下易分解，使得其硬度降低，耐磨损性能下降。此外，为了得到大量的硬质相质点，硬面材料中需要加入大量的合金元素，使得其碳当量进一步提高。当合金元素含量过高时，硬面层中会出现大量的龟裂(裂纹)。这些裂纹的出现大大降低了硬面层的耐疲劳强度和耐磨损性能。而且大量碳化物质点容易在晶界处聚集，不但不能提高堆焊层的硬度、强度和耐磨损性能，还会明显降低其韧性。

发明内容

有鉴于此，针对现有技术的不足，本发明提供了一种超强耐磨焊丝及其应用，采用所述耐磨焊丝堆焊的耐磨层，具备优秀的耐磨性能，且耐腐蚀、韧性高、耐冲击性能良好，与母体结合良好不易剥落，质量稳定。本发明提供的超强耐磨焊丝在增材制造方面具有非常大的优势。

本发明第一方面提供了一种超强耐磨焊丝，所述超强耐磨焊丝的焊粉坯由基体金属和增强相组成，以占焊粉坯的质量百分比计，所述基体金属的化学组分包括：Cu：40～70％、Ni：10％～20％、Mn：10％～20％，其余为增强相，所述增强相为碳化钨颗粒。

本焊丝采用铜镍锰基体，熔点温度比常规焊丝低，且Cu，Ni，Mn元素都不与WC结合生成新相，可有效避免WC的损失，因此可以采用弧焊的方式加工，在增材制造中具有良好的应用前景。

优选的，所述碳化钨颗粒的颗粒度为10～500目。所述碳化钨颗粒配合上述熔点较低的基体金属，可以有效减少WC在焊接过程中的熔化，使WC的可选颗粒度范围更宽。

优选的，所述增强相质量为基体金属质量的10～60％。所述碳化钨颗粒添加量以及颗粒粒度大小可根据产品性能及精度要求进行选择。

在本焊丝基体金属铜镍锰配比下，可以适当引入少量其他组份以进一步改善焊丝性能，例如添加少量稀土，少量铁，碳等元素。

优选的，以占耐磨焊丝的质量百分比计，所述基体金属的化学组分还包括：石墨0.1～2％。

优选的，以占耐磨焊丝的质量百分比计，所述基体金属的化学组分还包括：稀土元素：0.01～1％。

优选的，以占耐磨焊丝的质量百分比计，所述基体金属的化学组分还包括：Fe：0～3％。