一种耐腐蚀耐磨复合金属板制造技术

本发明专利技术公开了一种耐腐蚀耐磨复合金属板，是以低碳钢板或者低合金钢板作为基板，采用专用的耐腐蚀耐磨堆焊药芯焊丝在基板表面堆焊复合层，获得耐腐蚀耐磨复合金属板坯料，再用制备的专用封缝剂对校平的复合金属板坯料表面的裂纹进行封缝处理，制得耐腐蚀耐磨复合金属板。本发明专利技术的复合金属板横向裂纹少，堆焊层与基板的结合强，并且通过封缝剂有效渗透到横向裂纹内部，显著提高了复合金属板的耐腐蚀性能，使其在腐蚀工况下的使用寿命显著提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种复合材料，尤其涉及一种耐腐蚀耐磨复合金属板。
技术介绍
金属磨损是造成机械零件失效的主要原因之一，损失十分惊人。据我国冶金、煤炭、电力等行业的不完全统计，每年磨损损失高达20亿元人民币。因此，研究和开发高性能的耐磨材料受到材料工作者的重视，铸造耐磨件和堆焊耐磨件是目前工业领域常用的耐磨材料。铸造耐磨件采用铸造技术制造，一般整体成分均一，如高锰钢、白口铸铁、铬系抗磨铸铁等的抗磨性能较好。但这些材料也存在某些不足，如白口铸铁和铬系抗磨铸铁脆性较大，不耐冲击，在有冲击的工况条件下易发生断裂或剥落；高锰钢抗磨粒磨损性能较差。铸造耐磨件结构较笨重，不利于降低结构自重，不能用焊接方法与其它部件连接。堆焊耐磨件采用堆焊技术制造，堆焊耐磨复合板是一种制备耐磨件的原材料，在工业领域的应用日益扩大。耐磨复合板是针对传统耐磨材料的不足，采用堆焊复合技术制造的，该工艺技术最初由美国公司提出，并在工业上得到成功应用。耐磨复合钢板常用的是双金属复合，其由普通低碳钢或者低合金钢表面通过堆焊方法复合一定厚度的硬度较高、耐磨性优良的耐磨层而制成，耐磨层一般占总厚度的1/3 1/2。工作时由基体保证抵抗外力的强度、韧性和塑性等综合性能，由耐磨层提供满足指定工况需求的耐磨性能。耐磨复合板的耐磨层和基体之间是冶金结合，通过专用设备和自动焊工艺，采用专用焊丝均匀地堆焊在低碳钢或低合金钢基板上，堆焊的复合层为一层至两层及以上，堆焊复合过程中由于温度分布不均匀、基板与堆焊复合层金属膨胀系数不同，出现均匀横向裂纹，这是耐磨复合板的显著特点。特别是目前应用最为广泛的高碳铬铁复合层耐磨复合板，表面均存在横向裂纹，相邻焊道的横向裂纹有的贯通起来，也有的横向裂纹贯穿基板母材，母板越薄，横向裂纹深入母板的可能性越大。存在表面横向裂纹的耐磨复合板在腐蚀工况下应用时，腐蚀介质可通过横向裂纹渗入，由于基板和耐磨复合层金属存在电位差，使腐蚀进程加速，降低耐磨件的寿命。目前使用的耐磨复合板只考虑了复合层的耐磨性能，在腐蚀工况下的使用寿命偏低。随着耐磨复合板应用领域的扩大，对复合板的耐磨、耐腐蚀性能提出了更高的要求，急需开发耐磨耐腐蚀复合板。
技术实现思路
针对现有堆焊耐磨复合板表面存在横向微裂纹，不适于腐蚀工况下的抗磨问题，本专利技术目的是提供一种耐腐蚀耐磨复合金属板。本专利技术所述耐腐蚀耐磨复合金属板，由如下方法制得:( I)设计制备专用的耐腐蚀耐磨堆焊药芯焊丝；(2)以低碳钢板或者低合金钢板作为基板，采用制备的药芯焊丝在基板表面堆焊复合层，获得耐腐蚀耐磨复合金属板坯料；(3)采用压力机对复合金属板坯料校平，平整度以满足工程需要为目标；(4)设计制备专用的封缝剂；(5)用制备的封缝剂对校平的复合金属板坯料表面的裂纹进行封缝处理，得到耐腐蚀耐磨复合金属板成品；其特征在于:步骤(I)所述药芯焊丝采用厚度为0.3mm 0.4mm的H08A或SPCC或H08A1低碳钢钢带以常规方法制造，药芯焊丝的直径为Φ2.4mm Φ3.2mm,药芯焊丝熔敷金属的成分以质量百分比计是:C为5.0% 6.5%、Cr为28% 32%、B为O 2.5%、Si为1.5% 2.5%、Mn 为 3.0% 5.0%、Mo 为 3.0% 4.0%、V 为 O 1.5%、Ti 为 0.2 1.2%、Al 为 1.5% 2.5%、Mg为1.0 2.0%、余量为Fe和不影响药粉性能的杂质；步骤(2)所述基板尺寸的选择以适宜焊接平台能够固定为原则，基板的厚度根据使用工况要求选取，但基板厚度应不小于6_;所述采用制备的药芯焊丝在基板表面堆焊复合层的方法是:单枪堆焊第一焊道在基板一端的宽度中心处开始，焊丝与基板表面垂直，沿着基板长度方向堆焊，焊枪摆动的摆幅为O 20mm，摆动频率为O 20次/分钟，焊道的宽度为20mm 50mm，堆焊工艺的焊接参数为:焊接电流380A 530A，电弧电压30V 38V，堆焊速度(指焊枪移动速度)不小于1200mm/分钟，采用直流反接，即基板接负极，焊丝接正极；第一焊道堆焊完成后，其他焊道在第一焊道的两侧交替堆焊，焊枪来回均处于堆焊的工作状态，相邻焊道搭接宽度以堆焊表面平整为原则，为焊道宽度的1/3 1/2 ;沿焊接方向在焊枪的前或后30mm 50mm处安装有水雾喷枪，水雾喷枪的喷水方向与通过焊枪的焊丝轴线平行，堆焊时只有焊枪后面的水雾喷枪工作，所述水雾喷枪为市售水雾喷枪，喷嘴直径设为1.6mm 2mm，喷枪水压设为0.2MPa 0.4MPa，喷雾时喷水流量不小于1.2升/分钟，喷水流量尽可能大，但应以全部蒸发，焊道表面不残留水为原则；当基板表面满焊后即得单层耐腐蚀耐磨复合金属板坯料，重复如上方法得双层耐腐蚀耐磨复合金属板坯料，依次重复如上方法，使耐腐蚀耐磨合金层的总厚度为基板厚度的1/3 1/2，即得多层耐腐蚀耐磨复合金属板坯料；步骤(4)所述封缝剂由市售有机硅改性聚酯树脂与市售HDI缩二脲或者市售HDI三聚体固化剂按5: I的质量比混合，然后加入以上混合物质量2% 5%的体积百分比不小于95%的工业酒精混合均匀后制得；步骤(5)所述用制备的封缝剂对校平的复合金属板坯料表面的裂纹进行封缝处理的方法是:将封缝剂均匀涂覆于耐腐蚀耐磨复合金属板坯料堆焊层的表面，单层涂层厚度为0.2mm 0.4mm,涂覆后室温下放置0.5小时 1.5小时后再涂覆第二层,重复如上方法反复涂覆3 4层，待封缝剂完全固化后即得到耐腐蚀耐磨复合金属板成品。上述的耐腐蚀耐磨复合金属板中:药芯焊丝的直径优选为Φ 2.8mm或Φ 3.2mm。上述的耐腐蚀耐磨复合金属板中:钢带优选厚度0.35mm的SPCC,药芯焊丝熔敷金属的成分以质量百分比计优选为C为5.5%、Cr为30%、B为2.5%、Si为2.5%、Mn为5.0%、Mo为3.0%、V为1.5%、Ti为0.6%、Al为1.5%、Mg为1.5%、余量为Fe和不影响药粉性能的杂质。上述的耐腐蚀耐磨复合金属板中:所述堆焊工艺的焊接参数优选为:Φ3.2πιπι焊丝焊接电流500 530A，电弧电压30 38V，堆焊速度不小于1600mm/分钟；Φ2.8mm焊丝的焊接电流380 400A，电弧电压30 38V，堆焊速度不小于1200mm/分钟。本专利技术所述耐磨耐腐蚀复合板及其制备方法具有如下明显效果:(I)本专利设计的耐磨药芯焊丝由于含铬量较高，具有良好的耐蚀性能，同时堆焊金属中形成大量碳化物，使其又具有优异的耐磨性能。药粉中加入的强脱氧剂、脱氮剂Al、Mg、C使其具有自保护性能，可以采用明弧焊工艺堆焊，使用方便，堆焊效率高。(2)采用本专利设计的堆焊工艺，使堆焊复合板的变形减小；堆焊过程中，对焊道采用即焊即喷水雾冷却工艺，降低了焊道表面的温度，使焊道的横向裂纹减少，且均匀分布，避免了贯穿横向裂纹的形成，提高了堆焊层与基板的结合强度。(3)设计的封缝剂渗透能力强，可有效渗透到横向裂纹内部，固化时间短，强度高，封缝效果好，显著提高了耐磨板的耐腐蚀性能。使耐磨板的腐蚀工况下的使用寿命显著提闻。具体实施例方式实施例1:(I)制备堆焊药芯焊丝，焊丝直径Φ 2.8mm，钢带为厚度0.35mm的SPCC，药芯焊丝熔敷金属的成分以质量百分比计为C为5.5%、Cr为3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐腐蚀耐磨复合金属板，由如下方法制得：（1）设计制备专用的耐腐蚀耐磨堆焊药芯焊丝；（2）以低碳钢板或者低合金钢板作为基板，采用制备的药芯焊丝在基板表面堆焊复合层，获得耐腐蚀耐磨复合金属板坯料；（3）采用压力机对复合金属板坯料校平；（4）设计制备专用的封缝剂；（5）用制备的封缝剂对校平的复合金属板坯料表面的裂纹进行封缝处理，得到耐腐蚀耐磨复合金属板成品；其特征在于：步骤（1）所述药芯焊丝采用厚度为0.3mm～0.4mm的H08A或SPCC或H08Al低碳钢钢带以常规方法制造，药芯焊丝的直径为Ф2.4mm～Ф3.2mm，药芯焊丝熔敷金属的成分以质量百分比计是：C为5.0%～6.5%、Cr为28%～32%、B为0～2.5%、Si为1.5%～2.5%、Mn为3.0%～5.0%、Mo为3.0%～4.0%、V为0～1.5%、Ti为0.2～1.2%、Al为1.5%～2.5%、Mg为1.0～2.0%、余量为Fe和不影响药粉性能的杂质；步骤（2）所述基板尺寸的选择以适宜焊接平台能够固定为原则，基板的厚度根据使用工况要求选取，但基板厚度应不小于6mm；所述采用制备的药芯焊丝在基板表面堆焊复合层的方法是：单枪堆焊第一焊道在基板一端的宽度中心处开始，焊丝与基板表面垂直，沿着基板长度方向堆焊，焊枪摆动的摆幅为0～20mm，摆动频率为0～20次/分钟，焊道的宽度为20mm～50mm，堆焊工艺的焊接参数为：焊接电流380A～530A，电弧电压30V～38V，堆焊速度即焊枪移动速度不小于1200mm/分钟，采用直流反接，即基板接负极，焊丝接正极；第一焊道堆焊完成后，其他焊道在第一焊道的两侧交替堆焊，焊枪来回均处于堆焊的工作状态，相邻焊道搭接宽度以堆焊表面平整为原则，为焊道宽度的1/3～1/2；沿焊接方向在焊枪的前或后30mm～50mm处安装有水雾喷枪，水雾喷枪的喷水方向与通过焊枪的的焊丝轴线平行，堆焊时只有焊枪后面的水雾喷枪工作，所述水雾喷枪为市售水雾喷枪，喷嘴直径设为1.6mm～2mm，喷枪水压设为0.2MPa～0.4MPa，喷雾时喷水流量不小于1.2升/分钟，喷水流量尽可能大，但应以全部蒸发，焊道表面不残留水为原则；当基板表面满焊后即得单层耐腐蚀耐磨复合金属板坯料，重复如上方法得双层耐腐蚀耐磨复合金属板坯料，依次重复如上方法，使耐腐蚀耐磨合金层的总厚度为基板厚度的1/3～1/2，即得多层耐腐蚀耐磨复合金属板坯料；步骤（4）所述封缝剂由市售有机硅改性聚酯树脂与市售HDI缩二脲或者市售HDI三聚体固化剂按5∶1的质量比混合，然后加入以上混合物质量2%～5%的体积百分比不小于95%的工业酒精混合均匀后制得；步骤（5）所述用制备的封缝剂对校平的复合金属板坯料表面的裂纹进行封缝处理的方法是：将封缝剂均匀涂覆于耐腐蚀耐磨复合金属板坯料堆焊层的表面，单层涂层厚度为 0.2mm～0.4mm，涂覆后室温下放置0.5小时～1.5小时后再涂覆第二层，重复如上方法反复涂覆3层～4层，待封缝剂完全固化后即得到耐腐蚀耐磨复合金属板成品。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙俊生，李宁洋，栾守成，孙逸群，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：