[发明专利]一种耐磨堆焊焊条及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐磨堆焊焊条，属于焊接材料领域；该焊条包括焊芯和药皮，其特征在于：所述药皮由以下重量百分比的原料制成：低碳铬铁30～50%、金红石10～25%、萤石10～25%、锆英石3～10%、脱氧剂10～20%、钛铁5～15％和铌铁3～8%，并公开了其制备方法。本发明利用空气中的氮气进行合金化，采用强固氮元素Ti、Nb微合金化的方法，使得堆焊层金属含有的氮含量为0.6～0.12%，且该焊条焊接工艺性能良好，堆焊层平均硬度41～57HRC，具有很好的使用性能。

技术领域

本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种耐磨堆焊焊条及其制备方法，适用于钢铁厂的轧辊、火力发电厂的磨煤辊、工程挖掘机械、矿山机械的表面改性、复合制造和再制造等方面。

背景技术

氮与碳均为间隙溶质原子，都能形成弥散分布的第二相质点，并且氮对焊接性能影响较小，在焊接过程中不会出现裂纹。充分利用氮的强化原理，在耐磨堆焊材料中引入适量的氮，通过氮合金化改性，利用像Ti或Nb这样的微合金元素形成有利的氮化物，即可弥补碳含量减少造成焊层硬度的降低，又能在耐磨堆焊材料中获得较高强度、抗磨损等优异的表面性能，可成为提高耐磨堆焊材料综合性能的新途径。

目前焊接材料中加氮合金的方法主要是通过加含氮合金粉末的方法来实现，比如加含氮的铬、锰、钒等铁合金粉末，这些加入的含氮合金粉末价格昂贵，并且过渡系数低，造成了极大的资源浪费。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种耐磨堆焊焊条，可利用空气中的自然氮气进行合金化，并采用强固氮元素Ti和Nb合金化，改善堆焊合金的韧性、抗裂性的同时，提高硬度，增加耐磨性能。

为解决以上问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种耐磨堆焊焊条，包括焊芯和药皮，其药皮由以下重量百分比的原料制成：低碳铬铁30～50％、金红石10～25％、萤石10～25％、锆英石3～10％、脱氧剂10～20％、钛铁5～15％和铌铁3～8％。

优选的，所述药皮由以下重量百分比的原料制成：低碳铬铁33～45％、金红石11～15％、萤石12～15％、锆英石6％、脱氧剂12～13％、钛铁7～12％和铌铁6～7％。

优选的，所述低碳铬铁的碳含量为0.15～0.50wt％。

优选的，所述脱氧剂为铝粉、硅铁和锰铁按重量比1:1:1的混合。

优选的，所述焊芯的牌号为H08A。

其中，各原料作用如下：

低碳铬铁：向堆焊层金属过渡合金元素。金红石：造渣，稳定焊接电弧，改善焊接工艺性能。萤石：造渣和除氢，实现低氢型焊条，充分保证机械性能。锆英石：改善焊接工艺性能。脱氧剂：铝粉、硅铁和锰铁，采用Al、Si、Mn联合脱氧，排除焊缝中的氧，使得被电弧分解的氮离子顺利的进入到熔池金属内部，进而增加堆焊层金属的强度和硬度。钛铁、铌铁：固氮合金，在堆焊合金中形成硬质耐磨相。

本发明还提供了上述耐磨堆焊焊条的制备方法，包括以下步骤：

(1)将所述药皮各原料混合，搅拌均匀，加入原料总重5～10％的粘结剂，继续搅拌，均匀后得到药皮涂料；

(2)将焊芯进行常规清理，然后将所得药皮涂料附着于所述焊芯外，进行搓制，然后再经烘焙干燥，得到本发明耐磨堆焊焊条。

优选的，所述粘结剂主要为水玻璃，模数为2.4～2.7，比重为1.39～1.59。

优选的，所述粘结剂由水玻璃90～98wt％和高锰酸钾2～10wt％组成，加入高锰酸钾后，所得药皮涂料具有极佳的压涂性，可有效减少药皮在烘焙时的开裂现象，并在焊接时减小焊条熔池深度，便于排气，具有很强的抗气孔能力；另外，加入的高锰酸钾，可使水玻璃与硅铁、锰铁等铁合金间的作用变的稳定，脱氧效果更佳，并具有极高的稳弧性能。