[其他]用金属陶瓷片堆焊超耐磨耐蚀部件的新方法

说明书

本发明属于堆焊超耐磨，耐蚀部件的新方法。主要适用于水电站水轮机、水泵抗磨和抗汽蚀部件的堆焊，亦可用于水泥、建筑材料及矿山机械等易磨损部件的堆焊等。

国内外通常采用的超耐磨部件的制造方法是用碳化物等加入金属粉末制成焊条，采用氩弧焊工艺直接在钢制部件表面堆焊，得到耐磨层。这种制品，既提高了部件表面的耐磨性能，又保持了钢基体良好的塑韧性及强度的综合性能，使整个耐磨部件的寿命大为提高，如在磨床滑动部件上堆焊碳化钨-钴材料，其结果比高速钢的寿命提高8倍。日本专利昭49-2773就是用氩弧焊堆焊超耐磨部件，其焊条是由87%WC、11%Co和2%酚醛树脂，混合后挤压成形，并在200℃固化而成。这种制造超耐磨部件的方法有许多不足之处：第一，由于酚醛树脂润滑性差，用挤压方法成形焊条时，困难较大，且焊条强度低;第二，采用氩弧焊堆焊时，酚醛树脂挥发，污染环境和危害工人健康;第三氩弧焊技术难度大，且需备氩弧焊机，氩弧对人体皮肤和眼睛均有损伤，氩气不但价高稀少，而且不普遍，许多城市都不生产，所以该方法的应用受到限制;第四，由于焊条直径有限，每焊一道次所堆焊的面积有限，一般宽度为10～12毫米，且氩弧焊堆焊速度慢，即堆焊效率低。

美国专利US3042790是采用各种形状的金属块（条）作为填充料，用埋弧焊堆焊耐磨层。金属块（条）的化学成分是以Fe为基，加入Mo、Ni、Cr、Si、Mn和C等;该金属块（条）是采用金属粉末的混合料模压制成，未进行烧结。

采用这种未经烧结的金属块（条）作为填充料堆焊耐磨件的方法有如下缺点：

1.由于金属块（条）没有烧结，所以强度低。在制造过程中，特别是在搬运过程中，易脆断;而且在施焊时，粘结剂（如酚醛树脂）挥发出来，污染环境，危害工人健康。

2.由于该金属块（条）是Fe基的粉末合金制品，故硬度低，抗磨性差。

由于该专利是采用埋弧焊堆焊耐磨层，故使用条件受到严格限制，象堆焊表面形状复杂的零部件是相当困难的。

美国专利US3552937是烧结Cr₃C₂-WC-Ni合金，其制品用于制作喷嘴等零件。日本专利昭57-98651和昭58-31056是以WC或TiC为主要成分的烧结制品，用作热轧辊或热镦模等零部件。

上述三个专利均采用一般的粉末冶金烧结制造方法。首先按组分配料，混合均匀后加入粘结剂，模压成所需尺寸的坯料，随后在烧结炉中在相应的温度和保护气氛下，烧结一定的时间，即得到所需制品。

本发明的目的在于提供一种较为经济的、效率高的用金属陶瓷片堆焊耐磨耐蚀部件的新方法，以及该金属陶瓷片的制造方法。

具体解决方案如下：

首先将尺寸为1.0～3.5×4～20×50～400毫米的金属陶瓷片铺放在需堆焊部件的表面上，用普通电焊条（包括碳钢、不锈钢或铸铁焊条）或CO₂气体保护焊电弧作为热源进行焊接，使金属陶瓷溶入母材。堆焊电流与一般电焊相似，为80～250安培，电焊条直径以φ3-φ5毫米为宜，焊接速度与一般电焊速度相同，由焊工随意掌握。

单片金属陶瓷片在工件上堆焊后，堆焊层宽度约为25毫米，厚度高出母材约3毫米，熔入母材约2毫米，即堆焊耐磨层共厚5毫米。

本发明所采用的金属陶瓷片的化学成分有如下三组：

（1）WC80～97%，Co3～6%，Ni3～15%，Cr2～3%;

（2）TiC50～75%，Ni14～40%，Cr2～10%，Mo0～9%;

（3）Cr₃C₂45～90%，WC0～40%，Ni10～15%。

上述金属陶瓷片的制造方法采用生产效率高的粉末轧制或模压成形，并低温烧结。具体制取方法如下：

首先选取上述一组金属陶瓷片化学成分进行配料，混合48小时后，加入2～5%酚醛树脂或汽油橡胶，随后干燥，过筛，用φ250毫米辊径的粉末轧机轧成厚1.0～3.5毫米、宽度≤20毫米，长度50～400毫米的薄片或也可模压成一定尺寸的薄片，将该薄片置于700～900℃的氢气炉中进行预处理，其目的是将酚醛树脂烧掉，然后在1000～1320℃温度下烧结炉中进行烧结，烧结时间30～60分钟，最终制得所需的金属陶瓷片。