[发明专利]一种硬质Fe-Si-Mn-W焊层材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及热喷涂技术领域，具体说是一种硬质Fe-Si-Mn-W焊层材料及其制备方法。

背景技术

焊接时看得见光(电弧光)的叫明弧焊，如焊条电弧焊、氩弧焊、二保焊。埋弧焊是在焊剂下面进行的，而不是弧光焊接。明弧焊和埋弧焊的应用极具潜力。其应用特点可概括为以下四点:1、表面工程和多种复合材料的结合在材料设计中具有明显的优势；2、可方便地调整材料的化学成分；3、能够动态形成具有特殊结构性能的复合材料；4、多种材料和多种技术的复合可获得优异的性能。

然而埋弧焊和明弧焊技术的发展却受着材料短板的制约，传统使用的丝材结合强度差、气孔率高、使用率低，越来越难以满足人们的使用要求，尤其是难以满足人们在特种环境下的使用要求，而这正是人们采用明弧焊和埋弧焊技术过程中所要追求的。

发明内容

为了弥补传统焊层的不足，本发明提供一种硬质Fe-Si-Mn-W焊层材料及其制备方法。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种硬质Fe-Si-Mn-W焊层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占16-22份、Si占51-67份、Mn占10份、W占8份、Al₂O₃占1份。

Si具有较高的熔点和密度，化学性质比较稳定，常温下很难与其他物质反应。

W是一种硬质银白色金属，外形似钢。W的熔点高，蒸气压很低，蒸发速度也较小。W的化学性质很稳定，常温时不跟空气和水反应，不溶于盐酸、硫酸、硝酸和碱溶液。是稀有高熔点金属，加入纳米涂层中能有效提高涂层硬度、耐磨性和耐腐性。

所述Al₂O₃增加了材料的结合强度，减少了气孔率。

一种硬质Fe-Si-Mn-W焊层材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)首先采用气雾化法制得Fe-Si-Mn-W的纳米球；

(2)向步骤(1)制得的纳米球中加入Al₂O₃，最后根据所焊接母材的不同，采用活性剂保护法混合不同种类的合金粉末制得纳米粉末。

本发明的有益效果是：本发明既有合金钢材的高强度，又有钛金属的优异耐蚀性、高静摩擦系数等特点。本发明制得的焊层的硬度可达到HRC38，具有较高的结合强度和较小的气孔率，结合强度、抓附力较高，焊层厚度可达5毫米，致密度良好为0.85，适用于明弧焊，还可作为热喷涂层材料的底层材料，具有优异的结合强度，在相同的条件下，本发明的结合强度、耐腐蚀性是普通丝材结合强度的2-3倍，可见本发明具有优异的焊接性能。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段和创作特征易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。

实施例一

一种硬质Fe-Si-Mn-W焊层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占16份、Si占51份、Mn占10份、W占8份、Al₂O₃占1份。

一种硬质Fe-Si-Mn-W焊层材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用气雾化法制得Fe-Si-Mn-W的纳米球；

(2)向步骤(1)制得的纳米球中加入Al₂O₃，最后根据所焊接母材的不同，采用活性剂保护法混合包括Al在内的不同种类的合金粉末制得纳米粉末。

实施例二

一种硬质Fe-Si-Mn-W焊层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占18份、Si占55份、Mn占10份、W占8份、Al₂O₃占1份。

一种硬质Fe-Si-Mn-W焊层材料的制备方法，同实施例一。

实施例三

一种硬质Fe-Si-Mn-W焊层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占20份、Si占61份、Mn占10份、W占8份、Al₂O₃占1份。

一种硬质Fe-Si-Mn-W焊层材料的制备方法，同实施例一。

实施例四

一种硬质Fe-Si-Mn-W焊层材料，其组分及各组分的质量份数为Fe占22份、Si占67份、Mn占10份、W占8份、Al₂O₃占1份。

一种硬质Fe-Si-Mn-W焊层材料的制备方法，同实施例一。