專利名稱:鑄鐵表面等離子弧噴焊銅合金工藝方法
本發(fā)明涉及金屬熱噴涂和焊接技術(shù)。特別是采用正極性等離子弧噴工藝，在鑄鐵(尤其是灰口鑄鐵)基體表面噴焊銅合金的工藝方法。
眾所周知，以灰口鑄鐵為基體的低壓閥門，其密封面的材料，幾乎都是采用銅合金。通常人們對低壓閥門密封面的加工制造工藝，主要采取鑲?cè)?、氧乙炔火焰手工堆焊或機(jī)械化堆焊等方法。實(shí)踐證明這兩種工藝方法，都各自存在不同的弊端，其一由于鑲?cè)に嚥扇　皢蚊嫜辔策^盈配合”結(jié)構(gòu)，導(dǎo)改加工車削時，銅合金材料耗量大，而且封密性能也不理想，據(jù)有關(guān)資料表明，鑲?cè)に嚨你~材利用率只有20～30%，由試壓造成的滲漏廢品率占廢品總數(shù)的30～38%;其二在鑄鐵上采用氧乙炔火焰手工堆焊或機(jī)械化堆焊銅合金工藝，顯然能夠提高生產(chǎn)效率，降低成本，但致命弱點(diǎn)是堆焊前必須對鑄鐵件進(jìn)行700℃以上高溫予熱，而且堆焊層質(zhì)量也不穩(wěn)定。因此，目前國內(nèi)外都在積極探索研究在鑄鐵上，采用等離子弧噴銅合金的可焊性問題，但都沒有從根本上解決問題。存在問題的主要原因是(一)電弧不穩(wěn)定;(二)鑄鐵基體與銅合金相互間的濕潤性甚差;(三)堆焊層中容易產(chǎn)生孔和淬硬組織。在一九八四年英國公開的專利號2130242，題為《作為鑄鐵零部件的合金涂層例如模具》的資料，這項(xiàng)專利宣稱在鑄鐵基體上，采用等離子轉(zhuǎn)移弧噴具有最小氣孔的鎳基合金屬。由此可見，在本發(fā)明之前，還沒有人真正解決在鑄鐵上利用等離子弧噴焊銅合金的難題。
本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)十分明確，在于提供一種新的銅基合金粉末，以解決鑄鐵基體與銅合金之間濕潤性差的問題，調(diào)整電弧的形態(tài)以及加強(qiáng)對高溫下銅合金的保護(hù)，同時尋找一條適應(yīng)在鑄鐵上采取等離子弧噴焊銅合金的工藝方法，以取代氧乙炔火焰手工堆焊或機(jī)械化堆焊銅合金的工藝，及傳統(tǒng)的鑲?cè)に嚒?br>為了有效地實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明充分注意和考慮了對銅合金中Zn、Sn等低溶點(diǎn)合金元素的保護(hù)，以及鑄鐵基體與銅合金之間濕潤性差的問題。根據(jù)在等離子弧噴焊作用下物理化學(xué)的反應(yīng)，本發(fā)明提供了幾組不同成份的銅基合金粉末材料，見表一、表二、表三
以上提供的幾組新的銅基合金粉末材料中，加入一定量的Si、Cr、Mn、Ni等合金元素，既能與銅形成固溶體和金屬間化合物，又能與鑄鐵形成固溶體或金屬間化合物，從而減少了銅液與鑄鐵的界面張力，提高了銅合金與鑄鐵之間的濕潤性和焊層的強(qiáng)度。同時在電弧的作用下，P、Mn、Si在銅液中與銅粉中與銅粉中殘存的Cu2O等氧化物發(fā)生氧化-還原反應(yīng)后，在銅焊層表面形成一層復(fù)合氧化物薄膜，對銅焊層起著保護(hù)作用，并能有效地抑制Zn、Sn等合金元素的燒損蒸發(fā)，而且也提高了電弧的穩(wěn)定性。等離子弧噴焊銅合金的具體工藝過程是(一)烘干銅粉噴焊前要嚴(yán)格烘干銅粉，烘干的溫度和時間應(yīng)控制在150～200℃×1h～2h，烘干溫度不能太大，否則銅粉的氧化有利于形成氣孔;(二)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)在等離子弧噴焊提制會上進(jìn)行，調(diào)節(jié)采用正極性等離子弧噴焊。其具體工藝參數(shù)見表四
本發(fā)明研制的新的銅基合金粉末和工藝，在試驗(yàn)中，取得了理想的效果，與傳統(tǒng)加工低壓閥門的工藝相比，其噴焊的密封面的各項(xiàng)性能指標(biāo)都優(yōu)于鑄造銅環(huán)密封面，而且可以節(jié)約銅材60%以上，提高工效四倍噴焊密封面的成品可達(dá)95%以上。由于本發(fā)明的工藝方法采用控制臺操作，因此，自動化程度高，重現(xiàn)性好，這是傳統(tǒng)的鑲?cè)に嚭脱跻胰不鹧媸止ざ押负蜋C(jī)械化堆焊不能相比的。
實(shí)施本發(fā)明的最好方法是首先消除鑄鐵表面的殘留鐵銹，油漆等雜質(zhì)，其次將烘干的銅合金金粉末裝入送粉器中，根據(jù)不同的焊件調(diào)整工藝參數(shù)和噴焊槍的位置，使能獲得最佳的工藝效果。
權(quán)利要求
1.一種以銅粉為主體，用于等離子弧噴焊銅合金的銅金合金粉末，其特征在于加入了一定的合金元素Zn、Sn、Mn、Ni、Cr或一定量非金屬元素P、Si。
2.一種在鑄鐵基體上，采用等離子弧噴焊銅合金的工藝方法，其特征在于采用正極性等離子弧噴焊，電流、氬氣、送粉量、噴焊速度、擺寬、擺頻、噴距等工藝參數(shù)，通過控制臺進(jìn)行調(diào)節(jié)，銅基合金粉末進(jìn)行烘干處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的合金元素和非金屬元素，其特征在于合金元素加入的量是Zn為2～10%;Sn為2～15%;Mn為2～5%;Ni為1～10%;Si為0.1～0.8%;Cr為0.2～1%。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的工藝方法，其特征在于電流(A)轉(zhuǎn)弧是100～300，非弧是40～120，氬氣(m3/n)離子氣是0.25～0.3，送粉氣是0.4～0.60，送粉量(g/min)是60～130，噴焊速度(轉(zhuǎn)/分)是0.09～0.59，擺寬(mm)是10～30;擺頻(次/分)是65～80;噴距(mm)是10～15。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1、3所述的銅基合金粉末其特征在于，銅基合金粉末烘干的溫度和時間應(yīng)控制在150～200℃×1h～2h。
專利摘要
本發(fā)明涉及金屬熱噴涂和焊接技術(shù)，特別是在鑄鐵基體上采用正極性等離子弧噴焊銅合金的工藝方法。本發(fā)明在于提供一種新的銅合金粉粉基材料，以解決鑄鐵基體與銅合金之間的濕潤性問題和可焊性問題，同間摸索出一條適應(yīng)在弧噴焊過程中的工藝方法。在提供的新的銅基合金粉末料中含有一定量的合金元素如Cr、Mn、Ni等，以及非金屬元素P、Si。實(shí)踐證明本發(fā)明與傳統(tǒng)的鑲?cè)に嚭脱跻胰不鹧婧投押富驒C(jī)械化堆焊相比，是有顯著的效果。
文檔編號C22C9/02GK86104601SQ86104601
公開日1988年1月13日 申請日期1986年7月3日
發(fā)明者許冠, 范志虎, 張厚訓(xùn) 申請人:機(jī)械工業(yè)部武漢材料保護(hù)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan