[发明专利]用于不锈钢带极电渣堆焊金属氮合金化的烧结焊剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于实现不锈钢带极电渣堆焊金属氮合金化的烧结焊剂，属于焊接材料技术领域，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

采用堆焊技术在低碳钢或低合金钢上熔敷耐腐蚀或耐磨的合金，是一种经济而实用的方法，由于带极电渣堆焊技术具有熔深浅、熔敷率高和稀释率低等优点，近年来在工业发达国家被广泛应用于冶金和石油化工等行业。氮作为间隙原子，与其它合金元素相互作用，能改善钢的强度、韧性、蠕变抗力、耐磨性和耐腐蚀性能，因此，在焊接材料中用氮进行合金化，能提高金属的抗焊接热裂纹、耐磨蚀和高温稳定性能。充分利用氮的有益作用，进行氮合金化已成为一种改善堆焊材料综合性能重要的新途径。氮化铬铁广泛用于不锈钢、耐热钢、耐腐蚀钢、合金钢等特种钢冶炼生产，在带极电渣焊剂中加入氮化铬铁具有对不锈钢堆焊金属增氮和补充铬的双重作用。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种用于实现不锈钢带极电渣堆焊金属氮合金化的烧结焊剂，提高堆焊材料的综合性能。

一种用于不锈钢带极电渣堆焊金属氮合金化的烧结焊剂，其特征在于，包括基础焊剂和添加焊剂组分：

所述基础焊剂的化学组分及占总体焊剂的重量百分比为：

CaF₂：52-68%；

MgO：10-20%；

SiO₂：10-25%；

Al₂O₃：10-25%；

所述添加焊剂为含有氮元素的金属化合物。

作为优选，所述添加焊剂为质量分数是10-20%的氮化铬铁粉末。

作为优选，所述氮化铬铁粉末颗粒的大小为10-60目。

作为优选，所述氮化铬铁粉末主要含有Fe、N、Cr三种元素，其中氮含量为3.0％～5.0％，铬含量大于等于60％。

含有氮元素的金属化合物在电渣电阻热的作用下被充分熔化，金属原子和氮原子过渡到堆焊熔池中，凝固冷却后形成氮合金化堆焊合金。堆焊金属中含氮量过低，氮的有益作用得不到有效发挥；焊剂中氮含量过高，在焊接过程中又容易出现气孔。为使堆焊金属的综合性能达到最佳，堆焊金属中要求含有质量分数0.10%～0.13%氮含量，并且焊接过程能稳定进行，焊剂中加入的含氮金属化合物就必须控制在合适的范围内。

如选用氮化铬铁作为添加焊剂，根据电渣焊剂单侧供给的特点，在本发明中将氮化铬铁的含量限定在10%—20％之间。

含氮金属化合物的粉末颗粒尺寸相对烧结焊剂的尺寸过小，容易导致分层，使得配好的焊剂成分不均匀，在焊接过程中氮不能稳定过渡到熔池金属中；如果含氮金属化合物粉末颗粒尺寸相对烧结焊剂的尺寸过大，则容易导致焊接过程中局部氮含量过大，发生气孔。因此，含氮金属化合物的颗粒尺寸应保证与烧结焊剂能充分混合，保证焊接过程中氮能稳定过渡到熔池金属中。在本发明中将含氮金属化合物的尺寸范围限定为10-60目。

本发明容易实施，成本低廉，并能够有效提高堆焊金属的综合性能。

具体实施方式

为了阐明本发明的技术目的及技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明：

一种用于不锈钢带极电渣堆焊金属氮合金化的烧结焊剂，包括基础焊剂和添加焊剂组分：

所述基础焊剂的化学组分及占总体焊剂的重量百分比为：

CaF₂：52-68%；

MgO：10-20%；

SiO₂：10-25%；

Al₂O₃：10-25%；

所述添加焊剂组分为质量分数是10-20%的含有氮化铬铁粉末，作为优选，所述氮化铬铁粉末颗粒的大小为10-60目，含氮量为4.2％，含铬量65%。

根据本发明的设计组分含量，配制焊剂粉料，按上述要求将质量分数15%左右的氮化铬铁粉末均匀混入基础焊剂中，与尺寸为0.4×24mm焊带配合使用，采用MZ-1000焊接电源和配有送带装置的平焊小车，在Q235母材上分别进行带极电渣堆焊，直流反接，施焊母材为10mm厚的Q235钢板，堆焊三层。焊接工艺参数为：电流358-380A，电压26-30V，速度4-12m/h。焊前对母材进行喷砂处理，以清除工件表面的油污和氧化物，焊后从堆焊合金表面刨去2.5mm，进行化学成分分析。