CN104827205A - 一种Co-Ni-Fe-B焊层材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种Co-Ni-Fe-B焊层材料及其制备方法，其组分及各组分的质量百分数为Co占31-44份、Ni占26-38份、Fe占17份、B占14份、Zn占0.07份、Al2O3占1份，其制备方法为：首先采用气雾化法制得Co-Ni-Fe-B的纳米球，然后加入Al2O3，最后采用活性剂保护法制得纳米粉末。本发明既有合金钢材的高强度，又有钛金属的优异耐蚀性、高静摩擦系数等特点，制得的焊层的硬度可达到HRC36，具有较高的结合强度和较小的气孔率，结合强度、抓附力较高，焊层厚度达6毫米，致密度良好为0.82。
Description
技术领域
本发明涉及热喷涂技术领域，具体说是一种Co-Ni-Fe-B焊层材料及其制备方法。
背景技术
随着对工程机械设备性能要求的不断提高，近年来先后出现了许多种高效、优质的新焊接方法，但埋弧焊、明弧焊的应用领域依然未受任何影响。
然而，传统的表面处理技术使用的丝材结合强度差、气孔率高、使用率低，却严重制约了埋弧焊、明弧焊的发展。新型焊接丝材弥补了这些缺陷，采用新工艺、新方法、新配方制得的材料具有高硬度、高结合强度、耐腐蚀性，微观组织结构均匀，材料使用率高，综合力学性能优良等特点。可广泛应用于航空航天、工业生产、模具再制造等领域。为了拓宽埋弧焊、明弧焊的应用范围，人们需要适合埋弧焊、明弧焊应用，能提高焊接质量的新型材料。
发明内容
为了弥补传统焊层材料的不足，本发明提供一种Co-Ni-Fe-B焊层材料及其制备方法。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种Co-Ni-Fe-B焊层材料，其组分及各组分的质量份数为Co占31-44份、Ni占26-38份、Fe占17份、B占14份、Zn占0.07份、Al2O3占1份，所述Al2O3增加了材料的结合强度，减少气孔率。
Co的物理、化学性质决定了它是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料。钴基合金或含钴合金钢用作燃汽轮机的叶片、叶轮、导管、喷气发动机、火箭发动机、导弹的部件和化工设备中各种高负荷的耐热部件以及原子能工业的重要金属材料。Co作为粉末冶金中的粘结剂能保证硬质合金有一定的韧性。
将Ni与Fe的合金可以提高机械强度，能用来制造机器承受较大压力、承受冲击和往复负荷部分的零件，如涡轮叶片、曲轴、连杆等。
一种Co-Ni-Fe-B焊层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用气雾化法制得Co-Ni-Fe-B的纳米球；
(2)向步骤(1)中制得的纳米球中添加Al2O3，最后采用活性剂保护法制得纳米粉末。
本发明的有益效果是：本发明既有合金钢材的高强度，又有钛金属的优异耐蚀性、高静摩擦系数等特点。本发明制得的焊层的硬度可达到HRC36，具有较高的结合强度和较小的气孔率，结合强度、抓附力高，焊层厚度可达6毫米，致密度良好为0.82，适用于埋弧焊，还可作为热喷涂层材料的底层材料，具有优异的结合强度，在相同的条件下，本发明的结合度是普通丝材结合强度的1.3倍左右，可见本发明具有优异的焊接性能。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段和创作特征易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
实施例一：
一种Co-Ni-Fe-B焊层材料，其组分及各组分的质量份数为Co占31份、Ni占26份、Fe占17份、B占14份、Zn占0.07份、Al2O3占1份。
一种Co-Ni-Fe-B焊层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用气雾化法制得Co-Ni-Fe-B的纳米球；
(2)向步骤(1)中制得的纳米球中添加Al2O3，最后采用活性剂保护法制得纳米粉末。
实施例二：
一种Co-Ni-Fe-B焊层材料，其组分及各组分的质量份数为Co占35份、Ni占28份、Fe占17份、B占14份、Zn占0.07份、Al2O3占1份。
一种Co-Ni-Fe-B焊层材料的制备方法，同实施例一。
实施例三：
一种Co-Ni-Fe-B焊层材料，其组分及各组分的质量份数为Co占39份、Ni占35份、Fe占17份、B占14份、Zn占0.07份、Al2O3占1份。
一种Co-Ni-Fe-B焊层材料的制备方法，同实施例一。
实施例四：
一种Co-Ni-Fe-B焊层材料，其组分及各组分的质量份数为Co占44份、Ni占38份、Fe占17份、B占14份、Zn占0.07份、Al2O3占1份。
一种Co-Ni-Fe-B焊层材料的制备方法，同实施例一。
采用埋弧焊焊接技术在以20Co钢为基体的轧辊上制得Co-Ni-Fe-B焊层，带有所述焊层的基体与无所述焊层的基体的结合强度、显微硬度、气孔率以及抗磨粒磨损性能对比实验结果见表1：
表1 Co-Ni-Fe-B焊层与20Co钢基体的性能对比实验结果：
| 实验组编号 | 孔隙率(AREA％) | 结合强度(MPa) | 显微硬度(HV) |
| 1 | 0.386 | 86.4 | 574 |
| 2 | 0.392 | 90.2 | 633 |
| 3 | 0.268 | 84.6 | 563 |
| 4 | 0.251 | 82.5 | 742 |
| 平均值 | 0.324 | 85.9 | 628 |
| 对比组 | 0.487 | 61.7 | 573 |
本发明中所用焊丝的选择既要考虑焊剂成分的影响，又要考虑母材成分的影响。为达到所要求的焊缝金属成分，可采用一种焊剂(熔炼焊剂)与几种焊丝配合的焊接方式，也可采用一种焊丝与几种焊剂(烧结焊剂)配合的焊接方式。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种Co-Ni-Fe-B焊层材料，其特征在于：其组分及各组分的质量份数为Co占31-44份、Ni占26-38份、Fe占17份、B占14份、Zn占0.07份、Al2O3占1份。
2.一种Co-Ni-Fe-B焊层材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)采用气雾化法制得Co-Ni-Fe-B的纳米球；
(2)向步骤(1)中制得的纳米球中添加Al2O3，最后采用活性剂保护法制得纳米粉末。
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