本发明属于焊接材料，具体涉及一种钢-钢滑动摩擦面增材制造/再制造耐磨层用焊丝。
背景技术：
1、钢-钢滑动摩擦常见于大型设备如机床等的导轨与滑块配合等部位，其工作时有两个面或三个面或四个面接触配合，相对运动时多为直线运动，其两种钢制工件（导轨与滑块）间的摩擦为钢-钢滑动摩擦。这种装置的工作轨迹多为往复运动，要求为：①工件要求有一定的耐冲击韧性不易发生断裂；②两工件间的配合精密，如磨损量过大需及时修复。
2、目前制备导轨及滑块的材料，均由过去的高铬铸铁（冲击韧性差易发生断裂）转变为低碳钢或低合金钢制造母体，然后在母体表面增材制造进行强化处理，这样既能保证工件整体的韧性又能使表面硬度高耐磨性好，在工件使用一段时间后如果钢-钢接触面磨损较大后，还可以拆下工件对其进行耐磨修复再制造，生产效率高，经济效益好。
3、在对钢-钢滑动摩擦面进行增材制造（母材制备好后在表面进行堆焊耐磨层）/再制造（工件使用一段时间后表面耐磨层磨损严重，拆下后进行堆焊修复）耐磨层的过程中，经常采用药芯焊丝进行耐磨堆焊，为了提高耐磨性一般会在药芯粉中加入硬质相（如立方氮化硼），堆焊后形成的耐磨层中有硬质相的存在会提高其耐磨性。存在的问题是：在钢-钢滑动摩擦时，耐磨层中存在的硬质相会对另一方母体造成损害。
技术实现思路
1、本发明提供一种钢-钢滑动摩擦面增材制造/再制造耐磨层用焊丝，解决的技术问题是：利用药芯焊丝堆焊形成的含立方氮化硼的两个互相接触的耐磨层相对运动产生滑动摩擦时，如何减小一方对另一方母体的损害。
2、本发明采用如下技术方案：
3、一种钢-钢滑动摩擦面增材制造/再制造耐磨层用焊丝，包括外皮和药芯，外皮呈o形包裹在药芯外部，制备过程为：配料→混粉→将冷轧低碳钢带弯成u形→将混好的药芯粉加入到钢带u形槽中→将u形钢带合成o形→拉拔。
4、所述药芯的填充率为30%-38%；
5、所述外皮采用冷轧低碳钢带制备，冷轧低碳钢带的厚度为0.5mm-1.0mm.
6、所述药芯的化学成分及用量按质量分数计：改性氮化硼颗粒6.0%-9.0%，feba20si45粉2.5%-3.6%，femn82c1.5粉1.8%-2.5%，fecr65c1.0粉1.5%-2.5%，feb20c0.5粉1.0%-2.0%，feni40lc粉1.2%-2.2%，femo60-a粉2.0%-3.2%，na2co3粉3.0%-4.2%，tio2粉2.0%-3.0%，ceo2粉1.0%-2.0%，cao粉1.2%-1.8%，caf2粉2.0%-3.2%，余量为fht100·25铁粉。
7、所述药芯的化学成分及用量按质量分数计：改性氮化硼颗粒7.0%-8.0%，feba20si45粉2.8%-3.3%，femn82c1.5粉2.0%-2.3%，fecr65c1.0粉1.8%-2.2%，feb20c0.5粉1.3%-1.7%，feni40lc粉1.5%-1.9%，femo60-a粉2.4%-2.8%，na2co3粉3.4%-3.8%，tio2粉2.3%-2.7%，ceo2粉1.3%-1.7%，cao粉1.4%-1.6%，caf2粉2.4%-2.8%，余量为fht100·25铁粉。
8、所述药芯的化学成分及用量按质量分数计：改性氮化硼颗粒7.5%，feba20si45粉3.0%，femn82c1.5粉2.1%，fecr65c1.0粉2.0%，feb20c0.5粉1.5%，feni40lc粉1.7%，femo60-a粉2.6%，na2co3粉3.6%，tio2粉2.5%，ceo2粉1.5%，cao粉1.5%，caf2粉2.6%，余量为fht100·25铁粉。
9、所述的改性氮化硼颗粒由立方氮化硼颗粒、镀镍层、六方氮化硼颗粒组成，立方氮化硼颗粒表面有镀镍层，镀镍层上负载有六方氮化硼颗粒，所述立方氮化硼颗粒的粒径为50μm-75μm，所述镀镍层的厚度为30nm-50nm，所述六方氮化硼颗粒的粒径为40nm-60nm。
10、所述feba20si45粉、femn82c1.5粉、fecr65c1.0粉、feb20c0.5粉、feni40lc粉、femo60-a粉、na2co3粉、tio2粉、ceo2粉、cao粉、caf2粉3.0%-4.2%、fht25·100铁粉的60目通过率为100%且150目通过率为0。
11、feba20si45粉为yb/t 5358中的牌号；
12、femn82c1.5粉为gb/t 3795中的牌号；
13、fecr65c1.0粉为gb/t 5683中的牌号；
14、feb20c0.5粉为gb/t 5682中的牌号，feb20c0.5a和feb20c0.5b均可；
15、feni40lc粉为gb/t 25049中的牌号；
16、femo60-a粉为gb/t 3649中的牌号；
17、fht100·25铁粉为yb/t 5138中的牌号。
18、所述焊丝直径为3.2mm-8.0mm。
19、所述改性氮化硼颗粒的制备方法如下：
20、（1）将浓h2so4和h2o2混合（体积比3：1）制得体积为v的液体并移入双颈瓶中，边搅拌边加入体积为0.1v的纳米六方氮化硼，加完纳米六方氮化硼后再搅拌15-25min制成混合液，然后将混合液移至离心管中在11000r/min的离心速率下离心处理20-35min，得到固体a，将固体a超声分散，洗涤，并在105-115℃下烘干60-75min，得到固体b，固体b的体积记为g；
21、（2）将无水乙醇和h2o混合（体积比为10：1）成体积为10g的溶液，将体积为g的固体b加入该溶液中，进行超声分散，再向其中加入0.12g的γ-巯丙基甲级二甲氧基硅烷和0.75g的氨水，在20-30℃下搅拌60-80min，在10000r/min的离心速率下离心处理15min后得到固体c；
22、（3）对粒径为50μm-75μm的立方氮化硼进行表面化学镀镍处理，得到镀镍立方氮化硼，镀镍层的厚度为30nm-50nm；
23、（4）将固体c经超声分散到体积为10g的无水乙醇中，向其加入体积为v的镀镍立方氮化硼颗粒，充分搅拌60-80min，在5000r/min的离心速率下离心处理20min后得到固体d，固体d即为所述改性氮化硼颗粒。
24、本发明具有以下有益技术效果：
25、利用本发明焊丝进行钢-钢滑动摩擦面增材制造/再制造耐磨层的堆焊时，得到的耐磨层中硬质相立方氮化硼颗粒的周围附着多个纳米级别的六方氮化硼颗粒，六方氮化硼的晶体结构具有类似的石墨层状结构（又称白色石墨）。当两个钢-钢耐磨层相对滑动运动时，纳米六方氮化硼颗粒对两个钢-钢层之间的摩擦具有很好的润滑作用，大大减小了一方耐磨层中硬质相立方氮化硼对另一方母体的损害，有效延长了耐磨层的使用周期。实验表明：利用本发明的焊丝制备的耐磨层的使用寿命比未采用本发明焊丝制备的耐磨层磨损0.3mm的用时增大，由24h提调到77h。
26、本发明的核心在于将纳米立方氮化硼负载在微米级的立方氮化硼颗粒上，然后加入到焊丝的药芯粉中，堆焊后形成的耐磨层中的立方氮化硼颗粒周围附着多个纳米六方氮化硼，耐磨层工作时钢-钢滑动摩擦面间因纳米六方氮化硼颗粒良好的润滑作用，增加了耐磨层的使用寿命。
27、实施例1：
28、一种钢-钢滑动摩擦面增材制造/再制造耐磨层用焊丝，包括外皮和药芯，外皮呈o形包裹在药芯外部，制备过程为：配料→混粉→将冷轧低碳钢带弯成u形→将混好的药芯粉加入到钢带u形槽中→将u形钢带合成o形→拉拔。
29、药芯的填充率为34%。
30、外皮采用冷轧低碳钢带制备，冷轧低碳钢带的厚度为0.8mm。
31、药芯的化学成分及用量按质量分数计：改性氮化硼颗粒7.5%，feba20si45粉3.0%，femn82c1.5粉2.1%，fecr65c1.0粉2.0%，feb20c0.5粉1.5%，feni40lc粉1.7%，femo60-a粉2.6%，na2co3粉3.6%，tio2粉2.5%，ceo2粉1.5%，cao粉1.5%，caf2粉2.6%，余量为fht100·25铁粉。
32、改性氮化硼颗粒由立方氮化硼颗粒、镀镍层、六方氮化硼颗粒组成，立方氮化硼颗粒表面有镀镍层，镀镍层上负载有六方氮化硼颗粒，立方氮化硼颗粒的粒径为50μm-75μm，镀镍层的厚度为30nm-50nm，六方氮化硼颗粒的粒径为40nm-60nm；
33、feba20si45粉、femn82c1.5粉、fecr65c1.0粉、feb20c0.5粉、feni40lc粉、femo60-a粉、na2co3粉、tio2粉、ceo2粉、cao粉、caf2粉3.0%-4.2%、fht100·25铁粉的60目通过率为100%且200目通过率为0。
34、feba20si45粉为yb/t 5358中的牌号；
35、femn82c1.5粉为gb/t 3795中的牌号；
36、fecr65c1.0粉为gb/t 5683中的牌号；
37、feb20c0.5粉为gb/t 5682中的牌号，采用feb20c0.5b；
38、feni40lc粉为gb/t 25049中的牌号；
39、femo60-a粉为gb/t 3649中的牌号；
40、fht100·25铁粉为yb/t 5138中的牌号。
41、焊丝直径为6.0mm。
42、改性氮化硼颗粒的制备方法如下：
43、（1）将浓h2so4和h2o2混合（体积比3：1）制得体积为v的液体并移入双颈瓶中，边搅拌边加入体积为0.1v的纳米六方氮化硼（粒径为40nm-60nm），加完纳米六方氮化硼后再搅拌15-25min制成混合液，然后将混合液移至离心管中在11000r/min的离心速率下离心处理20-35min，得到固体a，将固体a超声分散，洗涤，并在105-115℃下烘干60-75min，得到固体b，固体b的体积记为g；
44、（2）将无水乙醇和h2o混合（体积比为10：1）成体积为10g的溶液，将体积为g的固体b加入该溶液中，进行超声分散，再向其中加入0.12g的γ-巯丙基甲级二甲氧基硅烷和0.75g的氨水，在20-30℃下搅拌60-80min，在10000r/min的离心速率下离心处理15min后得到固体c；
45、（3）对粒径为50μm-75μm的立方氮化硼进行表面化学镀镍处理，得到镀镍立方氮化硼，镀镍层的厚度为30nm-50nm；
46、（4）将固体c经超声分散到体积为10g的无水乙醇中，向其加入体积为v的镀镍立方氮化硼颗粒，充分搅拌60-80min，在5000r/min的离心速率下离心处理20min后得到固体d，固体d即为所述改性氮化硼颗粒。
47、实施例2：
48、一种钢-钢滑动摩擦面增材制造/再制造耐磨层用焊丝，包括外皮和药芯，外皮呈o形包裹在药芯外部，制备过程为：配料→混粉→将冷轧低碳钢带弯成u形→将混好的药芯粉加入到钢带u形槽中→将u形钢带合成o形→拉拔。
49、药芯的填充率为38%。
50、外皮采用冷轧低碳钢带制备，冷轧低碳钢带的厚度为1.0mm。
51、药芯的化学成分及用量按质量分数计：改性氮化硼颗粒9.0%，feba20si45粉3.6%，femn82c1.5粉2.5%，fecr65c1.0粉2.5%，feb20c0.5粉2.0%，feni40lc粉2.2%，femo60-a粉3.2%，na2co3粉4.2%，tio2粉3.0%，ceo2粉2.0%，cao粉1.8%，caf2粉3.2%，余量为fht100·25铁粉。
52、改性氮化硼颗粒的制备方法按实施例1进行。
53、feba20si45粉、femn82c1.5粉、fecr65c1.0粉、feb20c0.5粉、feni40lc粉、femo60-a粉、na2co3粉、tio2粉、ceo2粉、cao粉、caf2粉3.0%-4.2%、fht fht100·25铁粉的60目通过率为100%且200目通过率为0。
54、feba20si45粉为yb/t 5358中的牌号；
55、femn82c1.5粉为gb/t 3795中的牌号；
56、fecr65c1.0粉为gb/t 5683中的牌号；
57、feb20c0.5粉为gb/t 5682中的牌号，采用feb20c0.5a；
58、feni40lc粉为gb/t 25049中的牌号；
59、femo60-a粉为gb/t 3649中的牌号；
60、fht100·25铁粉为yb/t 5138中的牌号。
61、焊丝直径为8.0mm。
62、实施例3：
63、一种钢-钢滑动摩擦面增材制造/再制造耐磨层用焊丝，包括外皮和药芯，外皮呈o形包裹在药芯外部，制备过程为：配料→混粉→将冷轧低碳钢带弯成u形→将混好的药芯粉加入到钢带u形槽中→将u形钢带合成o形→拉拔。
64、所述药芯的填充率为30%。
65、所述外皮采用冷轧低碳钢带制备，冷轧低碳钢带的厚度为0.5mm。
66、所述药芯的化学成分及用量按质量分数计：改性氮化硼颗粒6.0%，feba20si45粉2.5%，femn82c1.5粉1.8%，fecr65c1.0粉1.5%，feb20c0.5粉1.0%，feni40lc粉1.2%，femo60-a粉2.0%，na2co3粉3.0%，tio2粉2.0%，ceo2粉1.0%，cao粉1.2%，caf2粉2.0%，余量为fht100·25铁粉。
67、改性氮化硼颗粒的制备方法按实施例1进行。
68、feba20si45粉、femn82c1.5粉、fecr65c1.0粉、feb20c0.5粉、feni40lc粉、femo60-a粉、na2co3粉、tio2粉、ceo2粉、cao粉、caf2粉3.0%-4.2%、fht fht100·25铁粉的60目通过率为100%且200目通过率为0。
69、feba20si45粉为yb/t 5358中的牌号；
70、femn82c1.5粉为gb/t 3795中的牌号；
71、fecr65c1.0粉为gb/t 5683中的牌号；
72、feb20c0.5粉为gb/t 5682中的牌号，采用feb20c0.5a；
73、feni40lc粉为gb/t 25049中的牌号；
74、femo60-a粉为gb/t 3649中的牌号；
75、fht100·25铁粉为yb/t 5138中的牌号。
76、焊丝直径为3.2mm。
77、对比例1：
78、与实施例1基本相同，其区别在于将药芯化学成分中的改性氮化硼颗粒换成相应质量的粒径为50μm-75μm的立方氮化硼（表面镀镍）。
79、对比例2：
80、与实施例1基本相同，其区别在于将药芯化学成分中的改性氮化硼颗粒换成相应质量的粒径为50μm-75μm的立方氮化硼（表面镀镍）与粒径为40nm-60nm的六方氮化硼颗粒，其中立方氮化硼六方氮化硼质量比为10：3，两者未耦合在一起。
81、对比例3：
82、与实施例1基本相同，其区别在于将药芯化学成分中的改性氮化硼颗粒换成相应质量的粒径为40nm-60nm的六方氮化硼颗粒。
83、对比例4：
84、与实施例1基本相同，其区别在于药芯化学成分中无改性氮化硼颗粒。
85、对比例5：
86、与实施例1基本相同，其区别在于将药芯化学成分中的改性氮化硼颗粒换成相应质量的粒径为40nm-60nm的立方氮化硼颗粒。
87、对比例6：
88、与实施例1基本相同，其区别在于药芯化学成分中的“feba20si45粉、femn82c1.5粉、fecr65c1.0粉、feb20c0.5粉、feni40lc粉、femo60-a粉、na2co3粉、tio2粉、ceo2粉、cao粉、caf2粉3.0%-4.2%、fht fht100·25铁粉的200目通过率为30%。
89、对比例7：
90、与实施例1基本相同，其区别在于药芯化学成分中的改性氮化硼颗粒制备过程中表面不镀镍。
91、将实施例和对比例制备的药芯焊丝对q235板材进行堆焊，对堆焊后的合金层进行磨损试验，测量磨损0.3mm所用的时间。实施例1-3和对比例1-7每例进行5次实验后取5个结果的平均值，结果如表1所示。
92、
93、1）从实施例1-3可以看出：采用本发明的技术方案制备的药芯焊丝形成的堆焊合金，因为有类石墨的六方氮化硼脱落后作为润滑剂的存在，其耐磨性好。
94、2）从对比例1-7可以看出：
95、①药芯化学成分中只有普通立方氮化硼，则对另一方的损害大，堆焊合金的耐磨性差。
96、②药芯化学成分中的立方氮化硼与六方氮化硼颗粒未耦合在一起，六方氮化硼颗粒对立方氮化硼的润滑作用不显著，堆焊合金的耐磨性较差。
97、③药芯化学成分中只有六方氮化硼颗粒，有一定的润滑作用，但无硬质相立方氮化硼增加合金硬度，堆焊合金的耐磨性差。
98、④药芯化学成分中无立方氮化硼颗粒，也无六方氮化硼颗粒，无硬质相增大硬度也无自润滑作用，堆焊合金的耐磨性差。
99、⑤药芯化学成分中的纳米立方氮化硼虽然对基体有一定的强化作用，但因为纳米尺寸效应，其在混粉过程中极易团聚，在磨损过程中易大块脱落，堆焊合金的耐磨性差。
100、⑥药芯粉中的除改性立方氮化硼颗粒外如果粒径大于200目的药粉数量达到一定值，则因其尺寸较小，混粉时容易团聚，堆焊时冶金反应不均匀，耐磨层性能不均匀，耐磨性差。
101、⑦改性立方氮化硼颗粒如果不先进行表面镀镍，则无法与耦合有巯基的纳米六方氮化硼结合，达不到本发明的目的，堆焊层的耐磨性差。
1.钢-钢滑动摩擦面增材制造/再制造耐磨层用焊丝，包括外皮和药芯，外皮呈o形包裹在药芯外部，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的钢-钢滑动摩擦面增材制造/再制造耐磨层用焊丝，其特征在于：所述药芯的化学成分及用量按质量分数计：改性氮化硼颗粒7.0%-8.0%，feba20si45粉2.8%-3.3%，femn82c1.5粉2.0%-2.3%，fecr65c1.0粉1.8%-2.2%，feb20c0.5粉1.3%-1.7%，feni40lc粉1.5%-1.9%，femo60-a粉2.4%-2.8%，na2co3粉3.4%-3.8%，tio2粉2.3%-2.7%，ceo2粉1.3%-1.7%，cao粉1.4%-1.6%，caf2粉2.4%-2.8%，余量为fht100·25铁粉。
3.根据权利要求1或2所述的钢-钢滑动摩擦面增材制造/再制造耐磨层用焊丝，其特征在于：所述药芯的化学成分及用量按质量分数计：改性氮化硼颗粒7.5%，feba20si45粉3.0%，femn82c1.5粉2.1%，fecr65c1.0粉2.0%，feb20c0.5粉1.5%，feni40lc粉1.7%，femo60-a粉2.6%，na2co3粉3.6%，tio2粉2.5%，ceo2粉1.5%，cao粉1.5%，caf2粉2.6%，余量为fht100·25铁粉。
4.根据权利要求1所述的钢-钢滑动摩擦面增材制造/再制造耐磨层用焊丝，其特征在于，其特征在于，所述焊丝直径为3.2mm-8.0mm。
5.一种如权利要求1所述的钢-钢滑动摩擦面增材制造/再制造耐磨层用焊丝，其特征在于，制备过程为：配料→混粉→将冷轧低碳钢带弯成u形→将混好的药芯粉加入到钢带u形槽中→将u形钢带合成o形→拉拔。
