药芯焊丝用微细稀土颗粒改性药粉及其制备方法技术

一种药芯焊丝用微细稀土颗粒改性药粉及其制备方法，其特征是：所述药芯焊丝用微细稀土颗粒改性药粉由两种组分组成，一种是常规药粉（其通常由铁粉、铝粉、镁粉、钛铁粉、硼铁粉等合金粉与渣粉混合而成），另一种是平均粒径不大于10微米的微细稀土粉；其中，微细稀土粉占微细稀土颗粒改性药粉总质量分数的0.5‑5%，而且微细稀土粉仅与常规药粉中合金粉以机械合金化和机械包覆形式复合。本发明专利技术实现了以微细稀土颗粒对药芯焊丝用药粉进行改性，可充分发挥微细稀土颗粒所具有的稀土活性效应和其小尺寸效应如纳米效应等的协同作用，极大地改善了药芯焊丝的性能。

Superfine rare earth particle modified powder for flux cored wire and preparation method thereof

With fine rare earth particles modified by a flux cored wire of powder and a preparation method thereof, which is characterized in that the flux cored wire with rare earth micro particle modified powder is composed of two components, one is conventional powder (it is usually made of iron, aluminum, magnesium, titanium powder, ferroboron powder alloy powder with slag powder into), another is the average particle size less than 10 micron fine rare earth powder; the micro powder of rare earth rare earth modified powder micro particles accounted for 0.5 of the total mass fraction of 5%, and fine powder only rare earth alloy with conventional powder in powder by mechanical alloying and mechanical composite coating. The invention realizes the fine particles on the flux cored wire with rare earth powder was modified, can give full play to the active effect of the synergistic effect of rare earth rare earth micro particles and the small size effect such as nano effect, greatly improves the performance of flux cored wire.

【技术实现步骤摘要】
药芯焊丝用微细稀土颗粒改性药粉及其制备方法
本专利技术属于焊接材料领域，涉及一种药芯焊丝，尤其是一种药芯焊丝用药粉及其制备方法，具体地说是一种药芯焊丝用微细稀土颗粒改性药粉及其制备方法。
技术介绍
药芯焊丝是世界焊材发展中突出的亮点，是第四代最先进的焊接材料，有着与其它焊接材料无可比拟的优点：高质量、高效率，易实现半自动化、自动化和智能化焊接，节省成本。自20世纪90年代以来，国内造船工业、冶金建设等开始批量使用药芯焊丝。在市场需求的刺激下，国内焊接界迅速掀起了药芯焊丝研制热。经过药芯焊丝产业界30多年的艰苦努力，国产药芯焊丝无论是在品种方面还是产能方面均有了长足的发展，但不容回避地是我国在高端药芯焊丝上较日本、美国和韩国等还有不小的差距。药芯焊丝是由外部包皮和内部药粉组成，其中药粉是决定其品质的一个重要因素。近年来，在药粉中引入稀土成分引起了业界的关注。在药芯焊丝药粉中添加稀土氧化物或者含稀土元素合金，能够较好地提高堆焊层耐磨性（如CN201310174589.2）、焊缝韧性（如CN201410673410.2）、等。然而，通过优化稀土成分及其含量进而实现药芯焊丝改性，其改性效果势必存在着一个极限。据专利技术人所知，尽管各种稀土改性药芯焊丝表现出了不错的功能特点，但其性能尚未达到国际上高端药芯焊丝的水平。结合我们前期有关微纳复合粉体方面的相关研究（以微细颗粒浆料为中间体在微米粉体中引入微细改性颗粒，如CN201310006002.7等），我们尝试了以该方法在药芯焊丝用药粉中引入纳米氧化铈颗粒，以期发挥纳米稀土颗粒所特有的稀土活性效应和纳米效应的协同作用，进而实现在成分优化的基础上进一步对焊缝微观组织进行改性。遗憾地是，其不仅没有达到预期效果而且由于药粉被大幅细化等因素造成药芯焊丝填充率不足、焊接成形性变差、焊后脱渣困难等一系列问题。可见，目前尚无法实现以微细稀土颗粒对药芯焊丝用药粉进行改性，进而制约了具有多功能协同改性作用的微细稀土颗粒在药芯焊丝用药粉中的应用，一定程度上制约了我国高端药芯焊丝的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对“目前尚无法实现以微细稀土颗粒对药芯焊丝用药粉进行改性，进而制约了具有多功能协同改性作用的微细稀土颗粒在药芯焊丝用药粉中的应用”的问题，专利技术一种药芯焊丝用微细稀土颗粒改性药粉及其制备方法。本专利技术的技术方案之一是：一种药芯焊丝用微细稀土颗粒改性药粉，其特征是：它由两种组分组成，一种组分是常规药粉，另一种是组分是平均粒径不大于10微米的微细稀土粉；其中，微细稀土粉占总质量分数的0.5-5%，且微细稀土粉仅与常规药粉中的合金粉以机械合金化和机械包覆形式复合而成；所述的常规药粉由合金粉和渣粉混合而成，合金粉包括铁粉、铝粉、镁粉、钛铁粉和硼铁粉。所述微细稀土粉，可以是稀土氧化物粉或含稀土合金粉中的一种或是几种的组合，最好是单一稀土氧化物粉。所述微细稀土粉的粒径最好为30-50纳米。本专利技术的技术方案之二是：一种药芯焊丝用微细稀土颗粒改性药粉的制备方法，其特征是它包括如下步骤：步骤1，将微细稀土粉制成微细稀土浆料；步骤2，将铁粉、铝粉、镁粉、钛铁粉、硼铁粉等以搅拌等方式进行混合，制备常规药粉除渣粉外的合金粉；步骤3，按照所需配比称量步骤1所述微细稀土浆料和步骤2所述合金粉，将两者进行球磨复合处理，获得微细稀土颗粒改性合金粉浆料；步骤4，将微细稀土颗粒改性合金粉浆料干燥后进行研磨，获得微细稀土颗粒改性合金粉；最后，按照所需配比称量渣粉与步骤4所述微细稀土颗粒改性合金粉混合，即可获得药芯焊丝用微细稀土颗粒改性药粉。所述微细稀土浆料最好为悬浮液。所述球磨参数为球磨转速为200-300转/分钟、球料比5:1-10:1、球磨时间为0.25-0.5小时。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术实现了以微细稀土颗粒对药芯焊丝用药粉进行改性，可充分发挥微细稀土颗粒所具有的稀土活性效应和其小尺寸效应如纳米效应等的协同作用，极大地改善了药芯焊丝的性能，为我国研制出高端药芯焊丝提供了新途径。（2）本专利技术创造性地提出将微细稀土颗粒与药粉中合金粉先复合再与渣粉混合的方法，所制备微细稀土颗粒改性药粉中的微细稀土颗粒仅与常规药粉中合金粉以机械合金化和机械包覆形式复合，不仅保证了焊接工艺性如便于脱渣等而且极大地提高了微细稀土粉的有效利用率和改性效果。（3）相对于采用未添加微细稀土颗粒药粉，采用本专利技术所述药粉制备的药芯焊丝进行焊接时，其焊接成形性得到较大改善，具体表现为焊缝整体变窄、堆高变低、焊缝表面平整光滑等。（4）相对于采用未添加微细稀土颗粒药粉来说，采用本专利技术所述药粉制备的药芯焊丝进行焊接时，其焊缝组织和性能得到有效提高；例如，其热影响区大幅减小且其中熔合区仅为未添加时的50%左右；再如，在保证低温冲击韧性不降低情况下其抗强度可提高约20%左右。附图说明图1采用两种药粉制备的药芯焊丝焊接平板时焊缝宏观形貌对比图；图2采用两种药粉制备的药芯焊丝焊接平板时焊缝横切面形貌对比图。具体实施方式如图1-2所示。实施例一。一种药芯焊丝用微细稀土颗粒改性药粉，由两种组分组成，一种是常规药粉（可参照现有的药芯焊丝中药粉配比，如由占常规药粉质量分数30%的铁粉、3%的铝粉、8%的镁粉、3%的钛铁粉和6%的硼铁粉配制成的合金粉与占常规药粉质量分数50%金红石粉作为渣粉混合而成，下同），另一种是平均粒径不大于10微米的微细稀土粉；其中，微细稀土粉占微细稀土颗粒改性药粉总质量分数的0.5-5%，而且微细稀土粉仅与常规药粉中的合金粉以机械合金化和机械包覆形式复合而成。所述微细稀土粉，可以是稀土氧化物粉或含稀土合金粉中的一种或是几种的组合，最好是单一稀土氧化物粉。所述微细稀土粉的粒径最好为30-50纳米。本专利技术的药芯焊丝用微细稀土颗粒改性药粉的制备方法包括如下步骤：步骤1，将微细稀土粉制成微细稀土浆料，最好为悬浮液；步骤2，将铁粉、铝粉、镁粉、钛铁粉、硼铁粉等以搅拌等方式进行混合制备得到合金粉；步骤3，按照所需配比称量步骤1所述微细稀土浆料和步骤2所述合金粉，将两者进行球磨复合处理，获得微细稀土颗粒改性合金粉浆料；球磨参数为球磨转速为200-300转/分钟、球料比5:1-10:1、球磨时间为0.25-0.5小时；步骤4，将微细稀土颗粒改性合金粉浆料干燥后进行研磨，获得微细稀土颗粒改性合金粉；最后，按照所需配比称量渣粉与步骤4所述微细稀土颗粒改性合金粉混合，即可获得药芯焊丝用微细稀土颗粒改性药粉。实施例二。将市购粒径为30-50纳米的氧化铈粉体置于醇水混合溶液（无水乙醇与去离子水的体积比为1:1）中，制备成固含量为5%的微细氧化铈浆料（悬浮液），备用；按实施例一中所述配比称量铁粉、铝粉、镁粉、钛铁粉、硼铁粉，采用机械搅拌方法将其混合，制备常规药粉除渣粉外的合金粉，备用；称量含有0.5g氧化铈的微细氧化铈浆料和49.5g制备好的合金粉，将其置于球磨罐中进行球磨复合，球磨参数为300转/分钟、球料比10:1、球磨时间为0.5小时，获得微细稀土颗粒改性合金粉浆料；将微细稀土颗粒改性合金粉浆料干燥后进行研磨，获得微细稀土颗粒改性合金粉；最后，称量50g金红石作为渣粉与微细稀土颗粒改性合金粉合，即可获得药芯焊丝用微细稀土颗粒改性药粉。采用上述微细稀土颗粒改性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种药芯焊丝用微细稀土颗粒改性药粉，其特征是：它由两种组分组成，一种组分是常规药粉，另一种是组分是平均粒径不大于10微米的微细稀土粉；其中，微细稀土粉占总质量分数的0.5‑5%，且微细稀土粉仅与常规药粉中的合金粉以机械合金化和机械包覆形式复合而成；所述的常规药粉由合金粉和渣粉混合而成，合金粉包括铁粉、铝粉、镁粉、钛铁粉和硼铁粉。

【技术特征摘要】
1.一种药芯焊丝用微细稀土颗粒改性药粉，其特征是：它由两种组分组成，一种组分是常规药粉，另一种是组分是平均粒径不大于10微米的微细稀土粉；其中，微细稀土粉占总质量分数的0.5-5%，且微细稀土粉仅与常规药粉中的合金粉以机械合金化和机械包覆形式复合而成；所述的常规药粉由合金粉和渣粉混合而成，合金粉包括铁粉、铝粉、镁粉、钛铁粉和硼铁粉。2.根据权利要求1所述药芯焊丝用微细稀土颗粒改性药粉，其特征是：所述微细稀土粉是单一稀土氧化物粉或含稀土合金粉中的一种或是几种的组合。3.根据权利要求1所述药芯焊丝用微细稀土颗粒改性药粉，其特征是：所述微细稀土粉的粒径为30-50纳米。4.一种权利要求1所述的药芯焊丝用微细稀土颗粒改性药粉的制备方法，其特征是它包括如下步骤：步骤1，将微细稀土粉制成...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏宇，汪涵，吴勃，袁晓明，胥保文，赵前，李乐，张祥，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32