【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于焊接材料，具体是一种耐磨堆焊用含立方氮化硼硬质相的药芯焊丝。
技术介绍
1、为了提高耐磨件的修复再制造效率并降低生产成本，选用药芯焊丝对耐磨件表面进行堆焊以获得较好的耐磨层是目前应用广泛的技术。
2、为了使堆焊的耐磨层(熔敷金属层)具有更高的硬度以便达到更好的耐磨效果，可在药芯焊丝的药芯粉中加入硬质相，对提高耐磨层使用效果非常有益。目前硬度较大的硬质相是金刚石和立方氮化硼(cbn)，但金刚石在焊接电弧的高温下容易发生石墨化，不宜作为药芯焊丝中添加的硬质相，故立方氮化硼(cbn)成为耐磨堆焊用药芯焊丝中所添加硬质相的首选材料。
3、采用上述技术时，存在如下问题：堆焊后熔敷金属形成的耐磨层中立方氮化硼(cbn)硬质相与熔敷金属基体之间结合力差，生产应用过程中立方氮化硼(cbn)硬质相易从堆焊合金基体中脱落，大大降低了工件的耐磨性能。
4、实验表明，在焊接时熔池内熔化的液体与立方氮化硼固体(该颗粒绝大部分不会熔化)接触区域越纯净(少硫、少磷、少氧)且非自发形核数量越多(结晶后熔敷金属基体晶粒度细小)，则凝固后合金基体与立方氮化硼(cbn)之间的结合程度越高，立方氮化硼(cbn)颗粒不易从熔敷金属基体中脱落，耐磨层的耐磨损性能好。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种耐磨堆焊用含立方氮化硼硬质相的药芯焊丝，解决如下技术问题：如何使焊丝焊接时形成的熔池中液态金属与硬质相立方碳化硼颗粒接触区域纯净(硫、磷、氧含量少)且结晶后周围的熔敷金属晶粒细
2、本专利技术采用如下技术方案：
3、一种耐磨堆焊用含立方氮化硼硬质相的药芯焊丝，包括药芯和外皮，外皮呈圆形包裹在药芯的外部，所述外皮采用dc04冷轧钢带制备，dc04冷轧钢带的厚度为0.3-1.2mm；
4、所述药芯的化学成分及用量按质量分数计：负载mn-si-cao-y2o3的立方氮化硼13.0％-16.0％，钾长石粉3.2％-4.5％，氟化钙粉4.0％-6.5％，钛白粉5.0％-8.0％，铝粉2.0％-4.0％，锰粉3.2％-4.8％，硅粉4.0％-6.0％，钼粉3.0％-5.0％，铬粉2.8％-4.0％，fev60-c钒铁粉3.0％-4.5％，余量为fht40·37还原铁粉。
5、所述药芯的化学成分及用量按质量分数计：负载mn-si-cao-y2o3的立方氮化硼14.0％-15.0％，钾长石粉3.5％-4.2％，氟化钙粉4.5％-6.0％，钛白粉6.0％-7.0％，铝粉2.5％-3.5％，锰粉3.8％-4.2％，硅粉4.5％-5.5％，钼粉3.5％-4.5％，铬粉3.2％-3.6％，fev60-c钒铁粉3.5％-4.0％，余量为fht40·37还原铁粉。
6、所述药芯的化学成分及用量按质量分数计：负载mn-si-cao-y2o3的立方氮化硼14.5％，钾长石粉3.6，氟化钙粉5.3％，钛白粉6.5％，铝粉3.0％，锰粉4％，硅粉5.0％，钼粉4.0％，铬粉3.4％，fev60-c钒铁粉5.4％，余量为fht40·37还原铁粉。
7、所述负载mn-si-cao-y2o3的立方氮化硼是在粒径为60μm-80μm的立方氮化硼表面负载有纳米mn颗粒、表面镀镍的纳米si颗粒、表面镀镍的纳米cao颗粒及表面镀镍的纳米y2o3颗粒；
8、所述纳米mn颗粒的粒径为50nm-70nm；
9、所述表面镀镍的纳米si颗粒是内部为si颗粒、外部为镀镍层的颗粒，内部si颗粒的粒径为50nm-70nm，外部镀镍层的厚度为10nm-20nm；
10、所述表面镀镍的纳米cao颗粒是内部为cao颗粒、外部为镀镍层的颗粒，内部cao颗粒的粒径为100nm-200nm，外部镀镍层的厚度为10nm-20nm；
11、所述表面镀镍的纳米y2o3颗粒是内部为y2o3颗粒、外部为镀镍层的颗粒，内部y2o3颗粒的粒径为40nm-60nm，外部镀镍层的厚度为10nm-20nm。
12、所述药芯的填充率为25％-35％。
13、所述钾长石粉、氟化钙粉、钛白粉、铝粉、锰粉、硅粉、钼粉、铬粉、fev60-c钒铁粉、fht40·37还原铁粉的80目通过率为100％。
14、所述药芯焊丝直径为2.0-8.0mm。
15、所述负载mn-si-cao-y2o3的立方氮化硼，其制备方法如下：
16、(1)将h2o2和浓h2so4按照体积比1：3的比例混合制得液体并移入双颈瓶中，将质量为该液体质量10％的粒径为60μm-80μm的立方氮化硼(cbn)加入后，用聚四氟乙烯磁转子搅拌15min，移至离心管后在12000r/min(转/分钟)的离心速率下离心处理20min后得到固体1，将固体1经超声分散后再进行洗涤，然后在110℃-120℃下烘干60min，得到表面负载羟基的立方氮化硼，质量为m。
17、(2)制备h2o和无水乙醇体积比为1：10的溶液，体积为v，将0.1v体积的表面负载羟基的立方氮化硼放入该溶液中并进行超声分散，再向其中加入1％(体积分数)的γ-巯丙基甲级二甲氧基硅烷和7％(体积分数)的氨水，在25℃下搅拌75min，在10000r/min的离心速率下离心处理15min后得到固体2。
18、(3)将固体2经超声分散到体积为v的无水乙醇中，向其加入质量为3％m的纳米锰粉、3％m的表面镀镍的纳米si颗粒、2％m的表面镀镍的纳米cao颗粒、1.5％m的表面镀镍的纳米y2o3颗粒，充分搅拌60min，在5000r/min的离心速率下离心处理20min后得到固体3即为负载mn-si-cao-y2o3的立方氮化硼。
19、纳米si颗粒的表面镀镍采用化学镀工艺。
20、纳米cao颗粒的表面镀镍采用磁控离子溅射工艺。
21、纳米y2o3颗粒的表面镀镍采用化学镀工艺。
22、通过在立方氮化硼(cbn)表面引入了羟基，再在偶联剂存在的情况下耦合巯基，巯基与金属锰、金属镍(内部是硅、氧化钙、氧化钇)可以发生配位作用，从而将金属锰、镍(内部是硅、氧化钙、氧化钇)负载在立方氮化硼表面。
23、药芯焊丝的制备过程为：①配料；②混粉；③将dc04冷轧钢带弯成u形；④将混好的药芯粉加入到钢带u形槽中；⑤将u形dc04冷轧钢带合成圆形；⑥拉拔。
24、本专利技术具有以下有益技术效果：
25、堆焊时，在硬质相立方氮化硼颗粒周围的纳米级别的锰、硅、氧化钙、氧化钇活性大(纳米尺寸效应)，其脱硫、脱磷、脱氧能力强，使熔池内熔化的液体(主要成分是铁)与未熔化的硬质相立方氮化硼接触区域非常纯净，此区域硫、磷、氧的含量极少(特别是氧化钙-氧化钇联合脱磷效果极佳，磷与氧化钙、氧化钇反应的生成物以浮渣的形式溢出)，另一部分未参与脱磷的氧化钙、氧化钇可以作为二次形核的质点，增加了该区域非自发形核质点的浓度，细化凝固后熔敷金属的晶粒)，熔池凝固形成的熔敷金属晶粒本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐磨堆焊用含立方氮化硼硬质相的药芯焊丝，包括药芯和外皮，外皮呈圆形包裹在药芯的外部，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的耐磨堆焊用含立方氮化硼硬质相的药芯焊丝，特征在于：所述药芯的化学成分及用量按质量分数计：负载Mn-Si-CaO-Y2O3的立方氮化硼14.0％-15.0％，钾长石粉3.5％-4.2％，氟化钙粉4.5％-6.0％，钛白粉6.0％-7.0％，铝粉2.5％-3.5％，锰粉3.8％-4.2％，硅粉4.5％-5.5％，钼粉3.5％-4.5％，铬粉3.2％-3.6％，FeV60-C钒铁粉3.5％-4.0％，余量为FHT40·37还原铁粉。
3.根据权利要求1所述的耐磨堆焊用含立方氮化硼硬质相的药芯焊丝，特征在于：所述药芯的化学成分及用量按质量分数计：负载Mn-Si-CaO-Y2O3的立方氮化硼14.5％，钾长石粉3.6，氟化钙粉5.3％，钛白粉6.5％，铝粉3.0％，锰粉4％，硅粉5.0％，钼粉4.0％，铬粉3.4％，FeV60-C钒铁粉5.4％，余量为FHT40·37还原铁粉。
4.根据权利要求1所述的耐磨堆焊用含立方氮化硼硬
5.根据权利要求1所述的耐磨堆焊用含立方氮化硼硬质相的药芯焊丝，其特征在于，所述DC04冷轧钢带的厚度为0.3-1.2mm。
6.根据权利要求1所述的耐磨堆焊用含立方氮化硼硬质相的药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝直径为2.0-8.0mm。
7.一种如权利要求1所述的药芯焊丝，其特征在于，其制备过程为：①配料；②混粉；③将DC04冷轧钢带弯成U形；④将混好的药芯粉加入到钢带U形槽中；⑤将U形DC04冷轧钢带合成圆形；⑥拉拔。
...【技术特征摘要】
1.一种耐磨堆焊用含立方氮化硼硬质相的药芯焊丝，包括药芯和外皮，外皮呈圆形包裹在药芯的外部，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的耐磨堆焊用含立方氮化硼硬质相的药芯焊丝，特征在于：所述药芯的化学成分及用量按质量分数计：负载mn-si-cao-y2o3的立方氮化硼14.0％-15.0％，钾长石粉3.5％-4.2％，氟化钙粉4.5％-6.0％，钛白粉6.0％-7.0％，铝粉2.5％-3.5％，锰粉3.8％-4.2％，硅粉4.5％-5.5％，钼粉3.5％-4.5％，铬粉3.2％-3.6％，fev60-c钒铁粉3.5％-4.0％，余量为fht40·37还原铁粉。
3.根据权利要求1所述的耐磨堆焊用含立方氮化硼硬质相的药芯焊丝，特征在于：所述药芯的化学成分及用量按质量分数计：负载mn-si-cao-y2o3的立方氮化硼14.5％，钾长石粉3.6，氟化钙粉5.3％，钛白粉6.5％，铝粉3....
【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜新，苏旭，陈永，陈志民，李永刚，潘继民，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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