一种钴基烧结焊带及其制造方法与流程

本发明涉及金属粉末轧制及焊接材料，尤其是一种钴基烧结焊带及其制造方法。

背景技术：

1、在核能、石油和天然气、航空航天领域中，对于需要高腐蚀性、耐高温性、耐磨损性的工件材料表面，必须施加保护层。焊接堆敷层具有高可靠性、高度灵活性的特点，是最常用的保护方法。在过去的几十年里，焊接堆敷工艺经历了一个不断发展的过程，使该工艺更加可靠，生产率更高，采用埋弧焊（saw）或电渣焊（esw）焊接方法对容器进行大面积堆敷是近几十年来常用的一种焊接堆敷方法。除了更高的沉积速率、更高的表面积覆盖率，该方法可以在尽可能小的稀释下提供最高沉积速率的焊接堆敷层工艺，以便在尽可能薄的堆敷层厚度下实现所需的未稀释层化学成分。

2、钴基合金主要由高硬度、高熔点的硬质相与润湿性良好的韧性黏结相钴组成，它综合了硬质相与韧性黏结相的优点，整体呈现出极佳的高温强度、高强韧性和耐热腐蚀性，在核电、航空航天、能源装备等领域应用广泛。

3、一方面，钴基合金具有不易变形、加工硬化率大等特性，导致钴基合金铸锭冶金加工工艺复杂、材料加工困难；另一方面，焊带作为埋弧焊（saw）或电渣焊（esw）焊接方法用焊接材料，具有更高的沉积速率、更高的表面积覆盖率，以及较低焊接稀释率、较高的焊接质量，适用于一些管板、通道等需要大面积堆焊的工件或容器。

4、经检索，目前相关专利主要有：

5、专利一“一种配套使用的高锰低镍型双相不锈钢埋弧焊带和焊剂及其制备和应用”（公开号：cn 116197571 a）公开了一种常规焊带的制备方法，主要分为以下3个步骤：①根据焊带成分配比进行熔炼，熔炼后合金溶液注入连铸机，得到焊带连铸坯；②将焊带连铸坯通过均热炉预热，然后采用热连轧机进行轧制，得到轧制焊带；③将轧制焊带进行层流冷却，冷却后进行酸洗，得到高锰低镍型双相不锈钢埋弧焊带。该制备方法可用于制备不锈钢、双相不锈钢、镍基合金焊带，对于钴基这种更不易变形、更高加工硬化率的合金，因铸坯冶金加工工艺复杂导致材料加工困难的问题更加突出，并急需解决。

6、专利二“一种激光熔覆用钴基焊丝及其制备方法”（公开号：cn 113930652 a），专利三“一种钴基电弧喷涂药芯焊丝及其制备方法”（公开号：cn 110549029 a），专利四“一种钴基药芯焊丝及其制备工艺”（公开号：cn 117381227 a），公开了三种钴基药芯焊丝及其制备方法，焊丝包括合金粉药芯和钴带外皮，采用外皮包裹药芯的方式，通过拉拔或轧制成型设备制备成钴基药芯焊丝，适用于激光熔覆、电弧喷涂、气保焊、氩弧焊等不同焊接方法。

7、目前，国内尚未发现关于钴基焊带制造工艺或方法的相关专利报道及实际应用案例。

8、基于此，亟需开发一种生产工艺简单，成本低且适用于埋弧焊或电渣焊的焊带。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提供一种钴基烧结焊带及其制造方法，用于解决上述技术问题中的至少一种。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

3、一种钴基烧结焊带，包括co-cr-w系和co-cr-mo系，所述焊带的质量百分含量组成如下：0~3%的石墨粉，0.5~5%的锰铁粉，0.5~5%的硅铁粉，15~40%的金属铬粉和碳化铬粉，0~12%的金属镍粉，0~5%的雾化铁粉，0~15%的金属钨粉和碳化钨粉，0~8%的金属钼粉和钼铁粉，48~65%的金属钴粉；药粉粒度90~95%小于325目；通过控制混合粉粒度，保证粉末机械压实。

4、进一步的，所述金属钨粉和碳化钨粉的添加量与金属钴粉和金属镍粉的添加量之比为0.05~0.3。

5、进一步的，所述金属钼粉的添加量与金属钴粉和金属镍粉的添加量之比为0.04~0.08。

6、一种钴基烧结焊带的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

7、1）将金属粉末轧制成条带；

8、将混合粉末采用粉末轧制方法，具体为将金属粉末连续添加到一对辊中，该辊以条带的形式机械的将粉末压缩到坯体中。

9、2）对轧制后的条带进行烧结处理，得到烧结焊带粗品；

10、将轧制后的条带通入熔炉进行烧结，使粉末颗粒之间发生黏结作用，根据不同混合粉末及之间的比例，控制不同的烧结温度，加热到低于混合粉末基本成分的熔点温度下保温。烧结工艺包括烧结温度、烧结时间、真空度，烧结工艺是否合理直接影响焊带送带性、卷绕性，以及焊后熔敷金属性能。

11、3）烧结焊带粗品进行再次轧制得到焊带成品。

12、将烧结焊带粗品再次轧制以获得更好的性能，然后冷却并缠绕成卷，得到焊带成品。本发明中的焊带成品规格为60*0.6mm、30*0.6mm，卷重重量最大65kg。

13、进一步的，所述步骤1）中的轧制速度为25~35m/min。在轧制压实过程中，当粉末在压实区压实时，必须允许粉末中被困的空气逸出，过高轧制速度使被困空气更难逸出，从而抑制致密化；过低轧制速度，将影响生产效率。

14、进一步的，所述步骤2）中的烧结温度为950~1450℃。

15、进一步的，所述步骤2）中的烧结时间为5~50s。

16、烧结时间过短，会造成烧结焊带致密性不好、卷绕型不好，影响送带性能；烧结时间过长，造成生产效率低，混合粉末中硬质相烧损严重，影响熔敷金属性能。

17、进一步的，所述步骤2）中的烧结真空度控制为小于0.1mpa。

18、将烧结真空度控制在0.1mpa以内，以保证烧结过程中药粉不被氧化，影响烧结焊带性能。

19、进一步的，所述制备方法还包括烧结焊带粗品在再次轧制之前对其边缘进行修剪。

20、由于在辊的边缘缺乏横向约束，粉末质量所经历的压缩力相对较低。因此，边缘粉末具有更低的密度，它会在随后的轧制过程中导致边缘开裂。所以采用一种运动带装置，使其紧贴在运动轧辊的平面上，通过增加边缘控制设备，并对烧结焊带粗品的边缘进行修剪，以防止在随后的轧制过程中导致边缘开裂。

21、有益效果：

22、本发明中钴基烧结焊带的制备采用金属粉末轧制的方法，该方法在不易变形的材料和那些表现出高加工硬化率从而在通过铸锭冶金加工过程中需要大量中间退火步骤的材料的加工中展现出了较大优势。

23、此外，粉末轧制烧结焊带本身还具有以下优势：

24、（1）高沉积速率，焊接效率高；

25、（2）合金种类多，可精确的合金调整；

26、（3）低成本粉末的可用性，使粉末的成本与铸锭的成本相当，因此通过直接粉末轧制的带钢生产可能比以铸锭为基础的加工路线更有利；

27、（4）与具有共熔冶金工艺链的钴带相比限制少，工艺简单、灵活；

28、（5）制造周期快，适用于小批量、特殊化、定制化；

29、（6）绿色环保，无浪费，具有较高经济价值；

30、（7）微观结构控制。与钢锭冶金加工材料相比，在粉末轧制带材中有可能显著减少相偏析。