CH323388A - A process for preparing a hard coating welding rod and rod obtained by this process. - Google Patents

A process for preparing a hard coating welding rod and rod obtained by this process.

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CH323388A
CH323388A CH323388DA CH323388A CH 323388 A CH323388 A CH 323388A CH 323388D A CH323388D A CH 323388DA CH 323388 A CH323388 A CH 323388A
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D Wasserman Rene
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Castolin Soudures Sa
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Description

  

  Procédé de préparation d'une     baguette    de soudure pour revêtement dur  et     baguette    obtenue     par    ce procédé    La présente invention se rapporte à un pro  cédé de préparation d'une baguette de soudure  composée destinée à déposer des revêtements  ou rechargements durs, résistants à l'usure et à  l'abrasion.  



  Une composition destinée à produire des  revêtements ou rechargements durs doit être  solide et dure et fournir des revêtements qui  restent solidement liés au métal de base sous  les conditions d'utilisation les plus sévères. Les  baguettes de soudure doivent pouvoir suppor  ter sans dommage un long stockage.  



  L'invention     fournit    des baguettes de sou  dure possédant les qualités susdites.  



  Le brevet No 318254 décrit déjà un pro  cédé dans lequel on tasse dans un moule tubu  laire des particules dures et l'on chauffe le  moule à la température de fusion d'un alliage  mère qu'on     introduit    ensuite dans le moule de  façon qu'il fonde, suinte à travers les particu  les dures et les enrobe intimement.  



  Suivant la présente invention, on tasse dans  un moule tubulaire en alliage mère un mélange  intime de particules dures et d'un     flux    appro  prié à     l'alliage    mère et l'on ferme mécanique  ment le tube à ses deux extrémités de façon à  enfermer le mélange qui s'y trouve.  



  Lors de l'utilisation de la baguette ainsi ob-    tenue, l'enveloppe tubulaire joue le rôle de     l'al-          liage    mère du brevet No 318254 : il -fond sous  l'action de la chaleur et se     mélange    intime  ment, pour ainsi dire à l'état naissant, avec le       flux    fondu et les particules dures qui sont pour  ainsi dire en suspension dans le     flux    fondu. Il  en résulte un apport de métal     constitué    par des  particules dures intimement enrobées dans l'al  liage mère.  



  La baguette de soudure ainsi obtenue peut  subir un très long stockage, car les     particules     dures intimement mélangées au     flux    sont pré  servées de la corrosion et de toute attaque des  agents atmosphériques par l'enveloppe en al  liage mère.  



  D'autres matières telles que des désoxy  dants peuvent être mélangées avec les particules  dures et le     flux    avant l'introduction et le tasse  ment du mélange dans le tube.  



  Le tube peut présenter une section droite  circulaire, mais aussi une section appropriée  quelconque, par exemple     carrée    ou rectangu  laire.  



  Le tube peut être fermé préalablement à  une de ses extrémités ou il peut être, pour le  remplissage, muni d'un bouchon que l'on retire  après avoir fermé l'extrémité laissée ouverte, et  renversé le tube pour fermer à son tour l'autre  extrémité.      On peut     utiliser    dans la baguette composée  diverses sortes de particules dures ; -les carbu  res de tungstène, de bore, de vanadium et de  silicium se prêtent     particulièrement    bien à la  production de revêtements ou de rechargements  ayant une grande résistance à l'usure et à  l'abrasion. Des     alliages    à base de cobalt et des  alliages à base de nickel à température de fu  sion élevée confèrent au revêtement de meilleu  res propriétés d'absorption des chocs que les  particules de carbures.

   On peut citer comme       alliage    au     cobalt    approprié un alliage     conte-          nant    :     1,0    à     2,5        %        de        carbone,        28    à     35        %        de          chrome,

      4 à     13'%        de        tungstène        et        le        reste        de     cobalt.

   Comme     alliage    au nickel à haute tem  pérature de     fusion,    on peut citer, par exemple,       un        alliage        contenant    :     10    à     15,%        de        chrome,    1  à 3     %        de        bore,    5 à 4     %        de        silicium,        et        le        reste     de nickel.  



  Le type de particules     utilisé    peut varier  selon les propriétés que l'on attend des revête  ments à     obtenir    : les particules de carbure don  nent des revêtements plus durs, celles d'alliages  au cobalt et au nickel     donnent    une meilleure  résistance à la corrosion.  



  La nature de     l'alliage    mère qui constitue le  tube peut aussi varier suivant les services que  l'on attend des revêtements ou rechargements.  Pour des baguettes d'usage général, on peut uti  liser avantageusement comme     alliage    mère des  alliages     cuivre-nickel-zinc    tels que ceux qui ont  été décrits dans les brevets suisses     Nos    298973  et 300088.

   On peut aussi,     avantageusement,          utiliser    des alliages     cuivre-nickel-zinc    avec     ad-          jonction        d'argent,        par        exemple        avec        0,5    à 3     %     d'argent en poids. Les baguettes ainsi constituées  fournissent des revêtements de particules dures  en suspension ou enrobées dans un     alliage    mère       semi-dur,    par exemple pour les     outils    de forage  en     général.     



  Pour certaines applications aux outils de  forage pour roches     particulièrement    dures et  abrasives,     il    faut employer un     alliage    mère plus  résistant, par exemple un bronze     d'aluminium,     tel qu'un alliage     cuivre-aluminium    contenant de  8 à     10        %        en        poids        d'aluminium.       Lorsqu'on a besoin d'une forte résistance  à l'abrasion, à la chaleur et/ou à la corrosion,  on peut utiliser pour le tube en alliage mère un  alliage à base de nickel.

   Un tel alliage particu  lièrement avantageux est un alliage     nickel-bore-          chrome-silicium    contenant des proportions va  riables de carbone, par exemple un alliage     con-          tenant    :

       60    à     80        %        de        nickel,        10    à     20        %        de          chrome,    2 à 5     '%        de        bore        et        0,5    à 6     %        de     silicium.   La quantité de particules dures par rapport  à l'alliage mère peut aussi varier dans de larges  proportions suivant les usages auxquels est des  tinée la baguette.

   L'expérience a démontré qu'il       suffit        de    5     %        en        poids        de        particules        dures        enro-          bées        dans        95'%        en        poids        d'alliage        mère        pour     fournir un revêtement doté de propriétés excep  tionnelles de résistance à l'usure et à l'abrasion.

    On a obtenu des résultats excellents avec des       baguettes        contenant        de        20    à     70%        en        poids          d'alliage        mère        et        de        70    à     20        %        de        particules     dures.  



  La grosseur des particules dures peut aussi  varier dans de très larges proportions suivant  l'usage final de la baguette. L'expérience a dé  montré qu'on peut utiliser des particules dures  allant jusqu'à 10 mm dans leur plus grande di  mension et inversement des particules assez  fines pour passer au tamis de 325 mailles.  



  Une baguette ayant des     caractéristiques     avantageuses peut avoir la composition sui  vante  
EMI0002.0130     
  
    <I>en <SEP> poids</I>
<tb>  Particules <SEP> en <SEP> métal <SEP> dur <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 60%
<tb>  Alliage <SEP> mère <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 35 <SEP> %
<tb>  Flux <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 3 <SEP> '%
<tb>  Alliage <SEP> cuivre-lithium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 2%       L'alliage cuivre-lithium sert de désoxydant  et améliore la fluidité de l'alliage mère. Le type  de     flux    varie suivant l'alliage mère utilisé.

   Les  flux du type borates agissent très bien, par  exemple, avec les alliages mères     cuivre-nickel-          zinc    avec ou sans adjonction d'argent et les al  liages au nickel. Les     flux    du type fluorures con  viennent mieux aux alliages mères     cuivre-alumi-          nium.    On peut aussi ajouter au mélange de par-           ticules    dures et<B>de</B> flux des terres rares desti  nées à améliorer les caractéristiques de coulée  de la baguette.  



  La nouvelle structure obtenue par le présent  procédé     fournit    un revêtement dur présentant  diverses caractéristiques avantageuses. Les ba  guettes dont le tube est en alliage mère     cuivre-          nickel-zinc    avec ou sans adjonction d'argent  peuvent s'appliquer le plus     facilement    au moyen  du chalumeau     oxy-acétylénique.    Les baguettes  dont le tube est en     alliage    mère au bronze  d'aluminium ou au nickel peuvent s'appliquer  facilement au moyen du chalumeau     oxy-acé-          tylénique,    de l'arc au carbone, de l'arc en atmo  sphère neutre ou par électrodes métalliques.

    Dans la plupart des cas, le revêtement peut être  déposé à température relativement basse. Cela  facilite le dépôt et empêche tout dommage au  dépôt et au métal de base. L'enrobage intégral  des particules dures dans l'alliage mère du tube  au moment même de l'utilisation facilite le  dépôt d'un revêtement suffisamment homogène  sans qu'il y ait besoin de   puddler   pendant  ou d'usiner après le dépôt.



  Process for preparing a welding rod for hard coating and rod obtained by this process The present invention relates to a process for preparing a compound welding rod intended for depositing hard, wear-resistant coatings or overlays. and abrasion.



  A composition intended to produce hard coatings or reloads should be strong and hard and provide coatings which remain firmly bonded to the base metal under the most severe conditions of use. The welding rods must be able to withstand long storage without damage.



  The invention provides rods of hard sou having the above qualities.



  Patent No. 318254 already describes a process in which hard particles are packed in a tubular mold and the mold is heated to the melting temperature of a mother alloy which is then introduced into the mold so that it melts, oozes through hard particles and coats them intimately.



  According to the present invention, an intimate mixture of hard particles and a flux suitable for the mother alloy is packed in a tubular mold of the mother alloy and the tube is mechanically closed at its two ends so as to enclose the tube. mixture that is there.



  When using the rod thus obtained, the tubular casing plays the role of the parent alloy of patent No. 318254: it melts under the action of heat and mixes intimately, thus say in the nascent state, with the molten stream and the hard particles that are so to speak in suspension in the molten stream. This results in a supply of metal consisting of hard particles intimately coated in the mother alloy.



  The welding rod thus obtained can undergo a very long storage, because the hard particles intimately mixed with the flux are preserved from corrosion and from any attack by atmospheric agents by the casing in the parent alloy.



  Other materials such as deoxidizers can be mixed with the hard particles and the flux before the mixture is introduced and settled into the tube.



  The tube may have a circular cross section, but also any suitable section, for example square or rectangular.



  The tube can be closed beforehand at one of its ends or it can be, for filling, provided with a stopper which is removed after having closed the end left open, and inverted the tube to close in turn the other end. Various kinds of hard particles can be used in the wand; tungsten, boron, vanadium and silicon carburetors are particularly suitable for the production of coatings or top-ups with high resistance to wear and abrasion. High melting temperature cobalt-based alloys and nickel-based alloys give the coating better shock absorption properties than carbide particles.

   As a suitable cobalt alloy, mention may be made of an alloy containing: 1.0 to 2.5% carbon, 28 to 35% chromium,

      4 to 13% tungsten and the rest cobalt.

   As a high melting temperature nickel alloy, there may be mentioned, for example, an alloy containing: 10 to 15% chromium, 1 to 3% boron, 5 to 4% silicon, and the remainder of nickel.



  The type of particles used may vary depending on the properties expected from the coatings to be obtained: carbide particles give harder coatings, those of cobalt and nickel alloys give better corrosion resistance.



  The nature of the mother alloy which constitutes the tube can also vary according to the services expected from the coatings or recharges. For general purpose rods, copper-nickel-zinc alloys such as those which have been described in Swiss Patents Nos. 298973 and 300088 can be advantageously used as the parent alloy.

   It is also possible, advantageously, to use copper-nickel-zinc alloys with the addition of silver, for example with 0.5 to 3% silver by weight. The rods thus formed provide coatings of hard particles suspended or coated in a semi-hard master alloy, for example for drilling tools in general.



  For some applications in drilling tools for particularly hard and abrasive rocks, a stronger mother alloy must be used, for example an aluminum bronze, such as a copper-aluminum alloy containing 8 to 10% by weight of aluminum. . Where high resistance to abrasion, heat and / or corrosion is required, a nickel base alloy can be used for the mother alloy tube.

   Such a particularly advantageous alloy is a nickel-boron-chromium-silicon alloy containing varying proportions of carbon, for example an alloy containing:

       60 to 80% nickel, 10 to 20% chromium, 2 to 5% boron and 0.5 to 6% silicon. The amount of hard particles relative to the parent alloy can also vary widely depending on the uses for which the rod is used.

   Experience has shown that 5% by weight of hard particles coated in 95% by weight of parent alloy is sufficient to provide a coating with exceptional wear and abrasion resistance properties. .

    Excellent results have been obtained with rods containing 20 to 70% by weight of master alloy and 70 to 20% hard particles.



  The size of the hard particles can also vary very widely depending on the end use of the rod. Experience has shown that it is possible to use hard particles of up to 10 mm in their largest dimension and conversely particles fine enough to pass through a 325 mesh sieve.



  A rod having advantageous characteristics can have the following composition
EMI0002.0130
  
    <I> in <SEP> weight </I>
<tb> Particles <SEP> in <SEP> metal <SEP> hard <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 60%
<tb> Parent <SEP> alloy <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 35 <SEP>%
<tb> Stream <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 3 <SEP> '%
<tb> Copper-lithium <SEP> alloy <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 2% The copper-lithium alloy acts as a deoxidizer and improves the fluidity of the parent alloy. The type of flux varies depending on the parent alloy used.

   Fluxes of the borate type work very well, for example, with copper-nickel-zinc master alloys with or without the addition of silver and nickel alloys. Fluoride-type fluxes are best suited to copper-aluminum master alloys. It is also possible to add to the mixture of hard particles and <B> of </B> rare earths intended to improve the casting characteristics of the rod.



  The novel structure obtained by the present process provides a hard coating exhibiting various advantageous characteristics. The rods whose tube is in copper-nickel-zinc mother alloy with or without the addition of silver can be applied most easily by means of the oxy-acetylene torch. Rods whose tube is in aluminum bronze or nickel mother alloy can be easily applied by means of the oxy-acetylene torch, carbon arc, arc in neutral atmosphere or by electrodes. metallic.

    In most cases, the coating can be deposited at relatively low temperature. This facilitates deposition and prevents damage to the deposit and the base metal. The integral coating of the hard particles in the tube mother alloy at the same time of use facilitates the deposition of a sufficiently homogeneous coating without the need for puddling during or machining after deposition.

 

Claims (1)

REVENDICATION I Procédé de préparation d'une baguette de soudure composée pour revêtements durs, com prenant des particules dures et un alliage mère, caractérisé en ce qu'on tasse dans un moule tu bulaire en alliage mère un mélange intime de particules dures et d'un flux approprié à l'al liage mère et l'on ferme mécaniquement le tube à ses deux extrémités de façon à enfermer le mélange qui s'y trouve. REVENDICATION II Baguette de soudure pour revêtements durs obtenue par le procédé suivant la revendica tion I, caractérisée par un tube fermé en alliage mère contenant un mélange intime tassé de par ticules dures et de flux. SOUS-REVENDICATIONS 1. CLAIM I Process for preparing a compound solder rod for hard coatings, comprising hard particles and a parent alloy, characterized in that an intimate mixture of hard particles and parent alloy is packed into a bular mold of the parent alloy. flow suitable for the mother alloy and the tube is mechanically closed at both ends so as to enclose the mixture therein. CLAIM II Weld rod for hard coatings obtained by the process according to claim I, characterized by a closed tube of mother alloy containing an intimate mixture packed with hard particles and flux. SUB-CLAIMS 1. Baguette de soudure suivant la revendi cation II, caractérisée en ce que l'alliage mère est un alliage cuivre-nickel-zinc. 2. Baguette de soudure suivant la revendi cation II, caractérisée en ce que l'alliage mère est un alliage cuivre-nickel-zinc-argent conte- nant 0,5 à 3 @% en poids d'argent. 3. Welding rod according to claim II, characterized in that the parent alloy is a copper-nickel-zinc alloy. 2. Welding rod according to claim II, characterized in that the parent alloy is a copper-nickel-zinc-silver alloy containing 0.5 to 3% by weight of silver. 3. Baguette de soudure suivant la revendi cation II, caractérisée en ce que l'alliage mère comprend un bronze d'aluminium contenant 8 à 10 % en poids d'aluminium. 4. Welding rod according to claim II, characterized in that the parent alloy comprises an aluminum bronze containing 8 to 10% by weight of aluminum. 4. Baguette de soudure suivant la revendi cation II, caractérisée en ce que l'alliage mère comprend un alliage contenant en poids 60 à 80 % de nickel, 10 à 20'% de chrome, 2 à 6 % de bore et 0,5 à 6 % de silicium. 5. Welding rod according to claim II, characterized in that the parent alloy comprises an alloy containing by weight 60 to 80% nickel, 10 to 20% chromium, 2 to 6% boron and 0.5 to 6 % silicon. 5. Baguette de soudure suivant la revendi cation II, caractérisée en ce que les particules dures comprennent un carbure de tungstène. 6. Baguette de soudure suivant la revendica tion II, caractérisée en ce que les particules dures comprennent du carbure de bore. 7. Baguette de soudure suivant la revendi cation II, caractérisée en ce que les particules dures comprennent du carbure de vanadium. 8. Baguette suivant la revendication II, ca ractérisée en ce que les particules dures com prennent du carbure de silicium. 9. Baguette de soudure suivant la revendi cation II, caractérisée en ce que les particules dures comprennent un alliage au cobalt. 10. Welding rod according to claim II, characterized in that the hard particles comprise a tungsten carbide. 6. Welding rod according to claim II, characterized in that the hard particles comprise boron carbide. 7. Welding rod according to claim II, characterized in that the hard particles comprise vanadium carbide. 8. Rod according to claim II, characterized in that the hard particles comprise silicon carbide. 9. Welding rod according to claim II, characterized in that the hard particles comprise a cobalt alloy. 10. Baguette suivant la revendication II, caractérisée en ce que les particules dures com prennent un alliage au nickel à point de fusion élevé. 11. Baguette de soudure suivant la revendi cation II, caractérisée en ce que le mélange de particules dures et de flux contient en outre un alliage cuivre-lithium, Rod according to claim II, characterized in that the hard particles comprise a high melting point nickel alloy. 11. Welding rod according to revendi cation II, characterized in that the mixture of hard particles and flux further contains a copper-lithium alloy, la composition globale de la baguette étant en poids de 60 % de parti- cules dures, 3 % de flux, the overall composition of the rod being by weight 60% of hard particles, 3% of flux, 2'% d'alliage cuivre- lithium et 35 % d'alliage mère. 12. Baguette de soudure suivant la revendi cation II, caractérisée en ce que le mélange de particules dures et de flux contient en outre des terres rares. 13. 2% copper-lithium alloy and 35% parent alloy. 12. Welding rod according to revendi cation II, characterized in that the mixture of hard particles and flux further contains rare earths. 13. Baguette de soudure suivant la reven dication II, caractérisée en ce qu'elle contient de 20 à 70 % en poids d'alliage mère et de 70 à 20 % en poids de particules dures. 14. Welding rod according to claim II, characterized in that it contains 20 to 70% by weight of parent alloy and 70 to 20% by weight of hard particles. 14. Baguette de soudure suivant la revendi cation II, caractérisée en ce que les particules dures ont une taille comprise entre celle leur permettant de passer au tamis de 325 mailles et celle dans laquelle leur plus grande dimen sion est de 10 mm. Welding rod according to claim II, characterized in that the hard particles have a size between that allowing them to pass through a 325 mesh screen and that in which their largest dimension is 10 mm.
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