耐高溫耐磨蝕的管狀焊絲的製作方法
2023-10-11 00:38:19
專利名稱：耐高溫耐磨蝕的管狀焊絲的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種管狀焊絲，特別涉及一種在高溫下具耐磨損、抗腐蝕性能的耐高溫耐磨蝕的管狀焊絲。
背景技術：
在經濟建設中，尤其在電力、冶金及基建施工中，都大量使用機械設備，而各種機械設備在使用過程中都不同程度的存在金屬部件的磨損，因此機械設備的金屬部件的耐蝕性和耐磨性決定其機械設備的使用壽命，為此，如何提高機械設備金屬部件的耐蝕性及耐磨性是人們非常關注的問題。
以往人們為了改善機械設備的金屬部件的耐蝕性及耐磨性，一般是對金屬部件進行表面改性，如對不鏽鋼等結構材料進行淬火或電鍍處理；近年來又有在金屬結構材料中添加特殊硬質顆粒的方法，提高其耐蝕性及耐磨性，但這種方法亦造成金屬材料韌性的降低。
目前在改進機械設備金屬結構材料表面性能工作中，國內外均採用基體金屬(Ni，Co，Fe)中加入WC，VC，Y2O3(碳化鎢，碳化釩，三氧化二釔)以提高金屬材料表面的耐蝕性及耐磨性。例如歐洲專利EP0254324A1介紹利用NiCr-9Al加2Y2O3來解決耐蝕性，中國專利CN1174247A、CN1137433A均在Ni、Co基粉末中加入WC以提高耐磨性，而中國專利CN1203283A為改善加入WC帶來的脆性問題而改用VC粉末加入。但都沒能解決金屬結構材料在高溫下即抗腐蝕又抗磨損的難題。
有鑑於此，本發明人根據自己從事本行業的實際經驗及理論，經過多次試驗，並精心研究開發，終於創造出本發明。
發明內容
本發明是要提供一種耐高溫耐磨蝕的管狀焊絲，以解決在高溫下提高金屬材料表面耐腐蝕、耐磨損的技術問題。
解決上述技術問題所採用的技術方案是這樣的一種耐高溫耐磨蝕的管狀焊絲，其特徵是該管狀焊絲內主要為Fe3Al金屬間化合物合金為基，並加入WC、Co和TiC·Cr3C2中至少選一種組成；該Fe3Al金屬間化合物合金與WC、Co、TiC·Cr3C2的重量百分比為WC＝0～30；Co＝0～10；TiC·Cr3C2＝0～40；及平衡量的Fe3Al金屬間化合物合金；該Fe3Al金屬間化合物合金的主要成分重量百分比為C＝0～0.45；Si0.01～0.51；Mn＝0.02～0.50；Cr＝2.0～6.0；Al＝15.0～20.0；B＝0～0.10；Zr＝0～0.15；及平衡量的Fe。
本發明主要是以Fe3Al金屬間化合物合金為基的粉末中加入不同比例的WC、Co和複合碳化物TiC·Cr3C2粉末而製成管狀焊絲。
本發明的Fe3Al金屬間化合物合金是採用純金屬原料，通過中頻感應熔煉，再用氬氣保護霧化製成，其主要成分為Fe3Al金屬間化合物，並加工製成粉末後分篩，取150～240目粉末備用；將製成的Fe3Al金屬間化合物合金為基的粉末按不同比例加入WC、Co和TiC·Cr3C2粉末而製成不同成分的管狀焊絲。
本發明管狀焊絲主要元素的作用是Al(鋁)的原子含量為25～35％，即重量百分比為15～20％時，它能形成穩定的Fe3Al基金屬間化合物合金，而合金化是改善它性能的主要方法，Cr(鉻)是能提高Fe3Al金屬間化合物室溫塑性的合金元素之一，鉻還能抑制環境敏感氫脆；Mn(錳)與鉻一樣能有效改善Fe3Al金屬間化合物合金塑性；Zr(鋯)在Fe3Al金屬間化合物中的溶解度極低，但在本發明中少量加入可導至第二相的形成，它們可形成Fe2Me(Me表示添加的合金元素)或Fe2Me和MC(金屬碳化物)的沉澱析出，可細化Fe3Al而使Fe3Al的室溫強度和塑性提高；B(硼)能改善Fe3Al的室溫塑性，這是因為通過冶金使它在晶格內均勻分布；C(碳)在冶金過程中，是從原料中進入的，它能形成碳化物，起沉澱強化作用，在碳含量低於0.5％時，Fe3Al的硬度和強度隨碳含量的上升而上升；W(鎢)是由於Fe3Al中加入WC(碳化鎢)，在熱噴塗於金屬材料表面後，形成M6C(金屬碳化物)型碳化物，不僅有沉澱強化效果，亦能細化合金晶粒。
本發明中Al是形成Fe3Al基金屬間化合物合金的主要元素，按三個鐵原子與一個鋁原子配合形成Fe3Al金屬間化合物，它是一種新型耐蝕材料，該合金中如果含鋁的重量百分比大於6％，就有很好的抗氧化性和抗硫化性，又因鐵與鋁形成的合金成本低廉，它的比重也輕，特別是它的室溫與高溫硬度很高，所以它是中溫或高溫的磨蝕、衝刷環境中使用的最佳結構材料；從而解決了在高溫(近500℃)情況下提高金屬材料表面耐蝕性、耐磨損的技術問題。
本發明由於採用Fe3Al金屬間化合物合金為基，加入不同比例的WC、Co和複合碳化物TiC·Cr3C2粉末製成，在熱噴塗於材料表面後，在其氧化或硫化環境下，500℃高溫中，及其不同粒子衝刷下，皆具有很好的耐蝕性和耐磨性，能延長材料使用壽命，對材料表面的修復具有很好的經濟實用性。
圖1是本發明實施例一KF74D1的顯微(×400)硬度壓痕形貌圖；圖2是本發明實施例二KF74D3的顯微(×400)硬度壓痕形貌圖；圖3是本發明實施例三KF74D5的顯微(×400)硬度壓痕形貌圖。
具體實施例方式
本發明的Fe3Al金屬間化合物為基的合金中，Al(鋁)的原子含量為25～35％，即重量百分比為15～20％時，能形成穩定的Fe3Al金屬間化合物，具有很好的高溫耐磨性、耐蝕性，於高溫、氧化、硫化、衝刷環境中使用是最為理想的結構材料。
為了準確製成Fe3Al金屬間化合物合金粉末，按設計配方共有具體實施例三爐(每爐150kg)，三爐配方重量百分比列在表1中。
表1 Fe3Al金屬間化合物合金成分配方(重量百分比)
由上述GA-2爐號的配方，通過中頻感應熔煉，再用氬氣保護霧化製成粉末，然後按管狀焊絲不同組成配方加入不同比例的WC、Co和複合碳化物TiC·Cr3C2粉末硬質點，這裡選取五個具體實施例，其各成分重量百分比列入表2中。
表2 Fe3Al金屬間化合物合金為基的管狀焊絲的配方(重量百分比)
這五個具體實施例的室溫硬度與500℃高溫硬度，通過檢測表面硬度，其檢測結果，包括維氏硬度(HV)與洛氏硬度(HRC)值列入表3中。
表3管狀焊絲熱噴塗後表面硬度值
從表3中可明顯看出KF74D3實施例在室溫與500℃高溫硬度最高，而沒有加入WC、Co及TiC·Cr3C2的KF74D5實施例其室溫與高溫硬度最低；其中KF74D1、KF74D3、KF74D5的顯微(×400)硬度壓痕形貌圖分別如圖1、2、3所示。
本發明在以下各公司進行了內部試驗，其結果皆達到了本發明的預期效果，其試驗內容是1、寶鋼一特鋼300噸轉爐煙罩及裙罩的耐熱、耐磨、抗掛渣塗層；2、寶鋼300噸轉爐OG系統3100kW風機轉子修復；3、寶鋼二連鑄355kW蒸氣排風機轉子的耐蝕、耐磨噴塗；4、馬鋼三煉鋼廠2號新活動煙罩、煙道體噴塗；5、武鋼三煉廠、一煉廠轉爐煙罩、尾部煙道、冷卻水管表面噴塗；6、本溪鋼廠豎爐風機葉輪噴塗；7、貴陽清鎮電廠5號低溫過熱器、中上省煤器耐磨防腐噴塗。
以上內部試驗結果，均提高了表面耐磨性及耐蝕性，提高了相關機械設備使用壽命。
綜上所述，可以看出，本發明的高溫耐蝕性、耐磨性明顯提高，可以大大提高相關機械設備的使用壽命，而具經濟實用性，其功效有明顯提高，完全符合發明專利各要件要求，故依法提出發明專利申請。
權利要求
1.一種耐高溫耐磨蝕的管狀焊絲，其特徵是該管狀焊絲內主要為Fe3Al金屬間化合物合金為基，並加入WC、Co和TiC·Cr3C2中至少選一種組成。
2.根據權利要求1所述的耐高溫耐磨蝕的管狀焊絲，其特徵是該Fe3Al金屬間化合物合金與WC、Co、TiC·Cr3C2的重量百分比為WC＝0～30；Co＝0～10；TiC·Cr3C2＝0～40；及平衡量的Fe3Al金屬間化合物合金。
3.根據權利要求1或2所述的耐高溫耐磨蝕的管狀焊絲，其特徵是該Fe3Al金屬間化合物合金的主要成分重量百分比為C＝0～0.45；Si＝0.01～0.51；Mn＝0.02～0.50；Cr＝2.0～6.0；Al＝15.0～20.0；B＝0～0.10；Zr＝0～0.15；及平衡量的Fe。
全文摘要
一種耐高溫耐磨蝕的管狀焊絲,其特徵是該管狀焊絲內主要為Fe
文檔編號C22C38/06GK1338350SQ0113134
公開日2002年3月6日 申請日期2001年9月26日 優先權日2001年9月26日
發明者舒晶, 龔鳳階, 舒新閣, 舒亮 申請人:上海康阜實業有限公司