[发明专利]一种高耐磨药芯电焊条及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高耐磨药芯电焊条及其制备方法，所述电焊条包括管体、填充于所述管体内的药芯、以及包裹所述管体的药皮；所述药芯包括如下组分：碳化钨和碳化硼，所述药芯中，碳化钨与碳化硼的重量比为1:1；所述药皮包括如下重量百分含量的组分：碳化钨40.0％～45.0％、石墨粉3.0％～7.0％、铬当量21.0％～26.0％、高钾长石粉13.0％～21.0％和名义铁粉1.0％～23.0％。本发明的焊条不会发生焊接电弧端部漏粉、管皮与药皮发红、以及药芯易氧化或烧结严重等问题，同时还具有较好的抗剥离性、焊接工艺及经济性，药皮及管芯耐发红，抗气孔性、抗剥离性和性价比等均优于现有的同类电焊条或气焊管状碳化钨棒，而且焊缝金属硬度高，耐磨性优异。

技术领域

本发明属于焊材技术领域，具体涉及一种高耐磨药芯电焊条及其制备方法。

背景技术

在垃圾回收再生料、麦秆或稻草的再生料、竹木炭、橡塑(尼龙)颗粒等产品的生产中均广泛采用挤压和剪切用零配件，如螺旋推进器、剪切刀等。在工作过程中，这类坚韧且带有粗硬纤维的物料会对所作用的零配件造成严重的磨损、割伤而导致报废。为延长这些零配件的使用寿命，需对其工作面(即与粗纤维等接触的面)进行硬面处理，而堆焊碳化钨层是一个简易可行的方法，并已被广泛采用。

在耐磨堆焊材料领域，碳化钨是一种耐磨性能优异的堆焊材料，为充分发挥其耐磨性，应尽量在焊接过程中使碳化钨颗粒避免发生熔化或其性状不发生大的改变，这就要求需对所使用的焊接方法、工艺、以及堆焊材料本身的结构和配比等进行优化和调整。例如，气焊碳化钨棒在采用氧乙炔焊的火焰——中性焰时，若将施焊温度控制在1700℃就能很好地在焊接熔池中保留大部分的碳化钨颗粒及其性状，使其不致被熔化。因碳化钨自身的熔点约为2730℃，而分解温度为2525℃，都远高于上述施焊温度；此外，由于焊接温度低，施焊母材焊接熔深很小，使得碳化钨在熔池阶段不致被母材稀释而浓度降低，使堆焊金属的硬度和耐磨性均基本保持在碳化钨原有的性状和颗粒度时的水平，从而达到最佳效果。但是，因焊接温度过低，也会导致堆焊层与母材的熔合度差，加上存在焊缝裂纹、气孔等因素，往往容易引起堆焊层剥离的现象；而且，一旦施焊温度控制不好，过高的温度会使碳化钨颗粒熔化、烧损或分解，破坏其原有性状，从而使堆焊层变得不耐磨。另外，因人工进行气焊作业的生产效率极低，而且所堆焊的焊层脆性大，不可多层施焊，严重影响了这种工艺及材料的广泛使用。因此，如非特殊场合，一般都会避免使用这种材料及工艺。目前，在堆焊电弧焊等各种焊接工艺方法所用的堆焊材料中，药皮电焊条和药芯焊丝被广泛采用。由于这些工艺方法的电弧熔滴温度远高于碳化钨的熔化温度，导致这些碳化钨的颗粒、性状在高温下已被改变，无法保持原有的高耐磨效果，因而需要寻求一种能尽量减少碳化钨熔化、又能提高焊层与母材的结合强度的焊材或工艺，以充分发挥碳化钨原有的品质特点，满足客户需求。

目前，有关碳化钨高耐磨焊材的研究已有较多报道，这些现有技术一般为涉及碳化钨一种材料的实芯焊条或气焊碳化钨焊棒，还有一些是涉及药芯结构的碳化钨焊条，如：CN101116932A公开的“一种碳化钨耐磨药芯堆焊焊条”，其焊芯为碳钢空心管内包裹96％～98％的碳化钨粉和2％～4％的镍，其药皮组成物为一般碱性材料(大理石粉与萤石粉总量已占68％～73％)、及少量碳化钨(10％～14％)，其主要是解决焊缝裂纹、改善渣系性能与焊缝成形、有利于全位置焊接的焊接工艺性，而向堆焊层过渡的碳化钨等合金物质主要还是通过药芯来实现，要想进一步提高堆焊层的耐磨性仍效果有限。而且，手工电弧焊时，由于药芯焊条的管皮很薄，端部面积小，而通过的电流密度又相当大，导致升温速率很快，极易造成管皮熔化、发红及管内填充物的氧化、烧结或焙烧等问题，还会引发焊芯电弧熔滴(电弧端部)发生穿孔漏粉，而上述技术缺陷直接关乎堆焊层的质量好坏，还会导致无法继续施焊，以及后续的堆焊层金属成分与前期的相差很大，不能达到设计要求。对于气焊碳化钨焊材，因其与电弧焊焊材在熔化性质、过渡合金的方式、熔池中金属间相互发生的冶金化学反应机理等方面均存在实质性区别，因此，该两种焊材之间不具备可比性。

此外，为降低焊材成本，有必要寻求与碳化钨性能相类似的其它耐磨且低成本的物质，从而可部分取代碳化钨，使焊条的制作与使用性价比更好、焊层耐磨性相当却又不影响焊条焊接工艺性。