一种钴基电弧喷涂药芯焊丝及其制备方法
阅读说明：本技术 一种钴基电弧喷涂药芯焊丝及其制备方法 (cobalt-based arc spraying flux-cored wire and preparation method thereof ) 是由 李彬周 王军生 王期文 张建 孙沛沛 高品 于 2019-10-09 设计创作，主要内容包括：一种钴基电弧喷涂药芯焊丝,其特征在于,合金粉按重量份比例包括：微碳铬铁粉10～15份、高碳锰铁粉5～8份、钴铁粉55～65份、钼铁粉5～8份、镁铝粉3～5份、还原铁粉5～8份、金红石粉2.5～3.5份、长石粉1.5～3.5份、萤石粉0.1～0.3份、氟硅酸钠0.1～0.3份,合金粉的晶粒度为60～160目。与现有技术相比,本发明的有益效果是：(1)本发明防腐涂层用药芯焊丝成分合理,成本低、电弧稳定、飞溅小、电弧喷涂涂层均匀；(2)电弧涂层具有较高的结合强度和良好的防腐性。(a cobalt-based arc spraying flux-cored wire is characterized in that alloy powder comprises the following components in parts by weight: 10-15 parts of micro-carbon ferrochromium powder, 5-8 parts of high-carbon manganese iron powder, 55-65 parts of cobalt iron powder, 5-8 parts of molybdenum iron powder, 3-5 parts of magnesium-aluminum powder, 5-8 parts of reduced iron powder, 2.5-3.5 parts of rutile powder, 1.5-3.5 parts of feldspar powder, 0.1-0.3 part of fluorite powder and 0.1-0.3 part of sodium fluosilicate, wherein the grain size of the alloy powder is 60-160 meshes. Compared with the prior art, the invention has the beneficial effects that: (1) the flux-cored wire for the anti-corrosion coating has reasonable components, low cost, stable electric arc, small splashing and uniform electric arc spraying coating; (2) the electric arc coating has high bonding strength and good corrosion resistance.)
技术领域
本发明涉及焊丝技术领域，具体涉及一种钴基电弧喷涂药芯焊丝及其制备方法。
背景技术
电弧喷涂是一种对材料表面修复和表面改性的传统再制造技术，电弧喷涂具有周期短、成本低、修复尺寸不受限制等优点，广泛应用于长期处于高温、高摩擦的机械部件与零件的修复及使用前的预保护。
腐蚀和磨损是材料失效的主要形式，当工件处于高温环境中时会加速腐蚀与磨损速率，极易引发安全事故。针对这些失效的防护，一直以更换部分工件为主要防护方式，成本高，周期长。本发明提出一种钴基电弧喷涂药芯焊丝用来修复和再制造重要工件，来提高其耐磨及耐高温性能。，
发明内容
本发明的目的是提供一种钴基电弧喷涂药芯焊丝及其制备方法，可有效实现对高温环境、废旧磨损严重的工件修复，使其具有耐高温、耐磨的性能。同时该涂层具有较高的结合强度，在使用过程中可以有效地避免涂层脱落，延长了涂层的使用寿命。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现。
本发明提出一种钴基电弧喷涂药芯焊丝的成分配比方法，钴带管状外皮包裹合金粉末，合金粉按重量份数包括：微碳铬铁粉10～15份、高碳锰铁粉5～8份、钴铁粉55～65份、钼铁粉5～8份、镁铝粉3～5份、还原铁粉5～8份、金红石粉2.5～3.5份、长石粉1.5～3.5份、萤石粉0.1～0.3份、氟硅酸钠0.1～0.3份，合金粉的晶粒度为60～160目；
(2)按照设计成分的药芯焊丝进行配比；
(3)药芯焊丝的填充率为35～38％；
(4)将金红石粉末、长石粉、萤石粉混合后升温至700-900℃，保温2-4小时；将还原铁粉、微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、钼铁粉、钴铁粉和氟硅酸钠混合后升温至200-400℃，保温2-3小时；然后将两部分合金粉混合，升温至200-400℃，保温2-3小时，再空冷至室温；将钴带清洗后在70-90℃下烘干，轧制成U形槽，再向U形槽中加入处理后的合金粉末；将U形槽合口，在成型机上闭合成O形，成型机速度为60～85m/min，通过连续拉拔，利用轧尖机将焊丝头轧尖后，依次穿过所有拔丝模，缠绕所有拉丝罐。拔丝模盒中应添加润滑粉剂，并保证冷却水路畅通，拉丝机启动速度为0.3～0.5m/s，联动和点动速度为0.15～0.30m/s，最后减径1.6mm，得到药芯焊丝；
(5)本发明一种钴基电弧喷涂药芯焊丝喷涂工艺参数设定为：电压30～35V；电流280～300A；喷涂距离为130mm，压缩空气压力为1.3MPa；
(6)在电弧喷涂前对基体表面进行喷砂粗化处理；
(7)在电弧喷涂过程中每次喷涂厚度不超过100μm，分多次喷涂到3mm；
(8)隔热性能试验采用丙烷氧气火焰外焰加热方法。先对未经过喷涂的基板进行加热，测定基板背面的温度t0，再分别电弧喷涂后的涂层表面进行加热，测定背面温度为t1，t1与t0的温差为隔热温度。涂层厚度为3mm，加热时间均为40s，所有试验重复5次，取平均值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明钴基药芯焊丝成分合理，成本低、电弧稳定、飞溅小、电弧喷涂涂层均匀；
(2)电弧涂层具有较高的结合强度和良好的耐高温隔热性能；
(3)电弧喷涂涂层具有良好的耐磨性能。
附图说明
图1实施例1制备的电弧喷涂涂层的显微组织图；
图2实施例2制备的电弧喷涂涂层的显微组织图。
从图中可以看出涂层与基体形成了较为良好的机械结合和局部冶金结合，结合良好，无孔洞出现。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图对本发明的具体内容作进一步详细描述。
表1实施例中电弧喷涂涂层的性能
实施例1
(1)本发明提出的一种钴基电弧喷涂药芯焊丝的成分配比方法，钴带包裹合金粉，合金粉按重量份数包括：微碳铬铁粉13份、高碳锰铁粉7份、钴铁粉55份、钼铁粉8份、镁铝粉5份、还原铁粉5份、金红石粉2.5份、长石粉1.5份、萤石粉0.1份、氟硅酸钠0.1份，合金粉的晶粒度为60目；
(2)将金红石粉末、长石粉、萤石粉混合后升温至800℃，保温3小时；将还原铁粉、微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、钼铁粉、钴铁粉和氟硅酸钠混合后升温至300℃，保温2小时；然后将两部分合金粉混合，升温至300℃，保温2小时，再空冷至室温；将钴带清洗后在85℃下烘干，轧制成U形槽，再向U形槽中加入处理后的合金粉末；将U形槽合口，在成型机上闭合成O形，成型机速度为60m/min，通过连续拉拔，利用轧尖机将焊丝头轧尖后，依次穿过所有拔丝模，缠绕所有拉丝罐。拔丝模盒中应添加润滑粉剂，并保证冷却水路畅通，拉丝机启动速度为0.5m/s，联动和点动速度为0.15m/s，最后减径1.6mm，得到药芯焊丝；
(3)本发明一种钴基电弧喷涂药芯焊丝喷涂工艺参数设定为：电压30V；电流300A；喷涂距离为130mm，压缩空气压力为1.3MPa；
(4)在电弧喷涂前对基体表面进行喷砂粗化处理；
(5)在电弧喷涂过程中每次喷涂厚度不超过100μm，分多次喷涂到3mm；
(6)药芯焊丝的填充率为35％。
实施例2
(1)本发明提出的一种钴基电弧喷涂药芯焊丝的成分配比方法，钴带外皮包裹合金粉，合金粉按重量份数包括：微碳铬铁粉15份、高碳锰铁粉7份、钴铁粉59份、钼铁粉5.2份、镁铝粉3.2份、还原铁粉5份、金红石粉3.5份、长石粉3.5份、萤石粉0.3份、氟硅酸钠0.2份，合金粉的晶粒度为90目；
(2)将金红石粉末、长石粉、萤石粉混合后升温至800℃，保温3小时；将还原铁粉、微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、钼铁粉、钴铁粉和氟硅酸钠混合后升温至300℃，保温2小时；然后将两部分合金粉混合，升温至300℃，保温2小时，再空冷至室温；将钴带清洗后在85℃下烘干，轧制成U形槽，再向U形槽中加入处理后的合金粉末；将U形槽合口，在成型机上闭合成O形，成型机速度为85m/min，通过连续拉拔，利用轧尖机将焊丝头轧尖后，依次穿过所有拔丝模，缠绕所有拉丝罐。拔丝模盒中应添加润滑粉剂，并保证冷却水路畅通，拉丝机启动速度为0.3m/s，联动和点动速度为0.30m/s，最后减径1.6mm，得到药芯焊丝；
(3)本发明一种钴基电弧喷涂药芯焊丝喷涂工艺参数设定为：电压35V；电流280A；喷涂距离为130mm，压缩空气压力为1.3MPa；
(4)在电弧喷涂前对基体表面进行喷砂粗化处理；
(5)在电弧喷涂过程中每次喷涂厚度不超过100μm，分多次喷涂到3mm；
(6)药芯焊丝的填充率为38％。
实施例3
(1)本发明提出的一种钴基电弧喷涂药芯焊丝的成分配比方法，钴带外皮包裹合金粉，合金粉按重量份数包括：微碳铬铁粉10份、高碳锰铁粉8份、钴铁粉60份、钼铁粉6份、镁铝粉3份、还原铁粉8份、金红石粉2.6份、长石粉2份、萤石粉0.2份、氟硅酸钠0.2份，合金粉的晶粒度为120目；
(2)将金红石粉末、长石粉、萤石粉混合后升温至800℃，保温3小时；将还原铁粉、微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、钼铁粉、钴铁粉和氟硅酸钠混合后升温至300℃，保温2小时；然后将两部分合金粉混合，升温至300℃，保温2小时，再空冷至室温；将钴带清洗后在85℃下烘干，轧制成U形槽，再向U形槽中加入处理后的合金粉末；将U形槽合口，在成型机上闭合成O形，成型机速度为70m/min，通过连续拉拔，利用轧尖机将焊丝头轧尖后，依次穿过所有拔丝模，缠绕所有拉丝罐。拔丝模盒中应添加润滑粉剂，并保证冷却水路畅通，拉丝机启动速度为0.5m/s，联动和点动速度为0.30m/s，最后减径1.6mm，得到药芯焊丝；
(3)本发明一种钴基电弧喷涂药芯焊丝喷涂工艺参数设定为：电压33V；电流290A；喷涂距离为130mm，压缩空气压力为1.3MPa；
(4)在电弧喷涂前对基体表面进行喷砂粗化处理；
(5)在电弧喷涂过程中每次喷涂厚度不超过100μm，分多次喷涂到3mm；
(6)药芯焊丝的填充率为36％。
实施例4
(1)本发明提出的一种钴基电弧喷涂药芯焊丝的成分配比方法，钴带外皮包裹合金粉，合金粉按重量份数包括：微碳铬铁粉12份、高碳锰铁粉5份、钴铁粉65份、钼铁粉5份、镁铝粉3份、还原铁粉5份、金红石粉3.3份、长石粉1.5份、萤石粉0.1份、氟硅酸钠0.1份，合金粉的晶粒度为160目；
(2)将金红石粉末、长石粉、萤石粉混合后升温至800℃，保温3小时；将还原铁粉、微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、钼铁粉、钴铁粉和氟硅酸钠混合后升温至300℃，保温2小时；然后将两部分合金粉混合，升温至300℃，保温2小时，再空冷至室温；将钴带清洗后在85℃下烘干，轧制成U形槽，再向U形槽中加入处理后的合金粉末；将U形槽合口，在成型机上闭合成O形，成型机速度为70m/min，通过连续拉拔，利用轧尖机将焊丝头轧尖后，依次穿过所有拔丝模，缠绕所有拉丝罐。拔丝模盒中应添加润滑粉剂，并保证冷却水路畅通，拉丝机启动速度为0.4m/s，联动和点动速度为0.20m/s，最后减径1.6mm，得到药芯焊丝；
(3)本发明一种钴基电弧喷涂药芯焊丝喷涂工艺参数设定为：电压32V；电流295A；喷涂距离为130mm，压缩空气压力为1.3MPa；
(4)在电弧喷涂前对基体表面进行喷砂粗化处理；
(5)在电弧喷涂过程中每次喷涂厚度不超过100μm，分多次喷涂到3mm；
(6)药芯焊丝的填充率为37％。
实施例5
(1)本发明提出的一种钴基电弧喷涂药芯焊丝的成分配比方法，钴带外皮包裹合金粉，合金粉按重量份数包括：微碳铬铁粉13份、高碳锰铁粉6份、钴铁粉64份、钼铁粉5份、镁铝粉3份、还原铁粉5份、金红石粉2份、长石粉1.6份、萤石粉0.2份、氟硅酸钠0.2份，合金粉的晶粒度为140目；
(2)将金红石粉末、长石粉、萤石粉混合后升温至800℃，保温3小时；将还原铁粉、微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、钼铁粉、钴铁粉和氟硅酸钠混合后升温至300℃，保温2小时；然后将两部分合金粉混合，升温至300℃，保温2小时，再空冷至室温；将钴带清洗后在85℃下烘干，轧制成U形槽，再向U形槽中加入处理后的合金粉末；将U形槽合口，在成型机上闭合成O形，成型机速度为70m/min，通过连续拉拔，利用轧尖机将焊丝头轧尖后，依次穿过所有拔丝模，缠绕所有拉丝罐。拔丝模盒中应添加润滑粉剂，并保证冷却水路畅通，拉丝机启动速度为0.35m/s，联动和点动速度为0.25m/s，最后减径1.6mm，得到药芯焊丝；
(3)本发明一种钴基电弧喷涂药芯焊丝喷涂工艺参数设定为：电压32V；电流295A；喷涂距离为130mm，压缩空气压力为1.3MPa；
(4)在电弧喷涂前对基体表面进行喷砂粗化处理；
(5)在电弧喷涂过程中每次喷涂厚度不超过100μm，分多次喷涂到3mm；
(6)药芯焊丝的填充率为36％。