一种低吸潮性埋弧焊烧结焊剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低吸潮性埋弧焊烧结焊剂及其制备方法，按重量百分比计：萤石13‑28%、铝矾土16‑20%、镁砂20‑28%、大理石28‑45%、硅灰石17‑20%、金红石3‑6%、锆英砂0.1‑1.2%、聚乙烯醇3‑6%、铬绿1.2‑3.6%、碳酸钠2‑8%、金属镍3‑6%、金属锰2‑5%、稀土氧化物1‑3%；通过利用对焊剂渣系的调整、焊缝合金过渡的方式以及制造工艺的改进，提供了一种低吸潮性低温冲击韧性优良的埋弧焊烧结焊剂。

A sintered flux for submerged arc welding with low moisture absorption and its preparation method

The invention relates to a low moisture absorption submerged arc welding sintering flux and its preparation method, according to weight percentage: fluorite 13 28%, bauxite 16 20%, bauxite 16 20%, magnite 20 28%, marmarble 28 45%, marmarmarmarmarmarmarlite 28 8209 45%, wowollastonit17 20%, rutile 3 6%, Zirconite 0.1 1 1 1.1 1 1 1.2%, polyvinyl alcohol 3 8209 6%, chrome 1.2.6%, 3.6% 3.6%, sodium carbonate 2 8209 8%, Nickel 3 8209 6%, nickel metal nickel 3 3 8209 6%,% A sintered flux with low moisture absorption and low impact toughness for submerged arc welding (SAW) was provided by adjusting flux slag system, changing the way of welding suture gold and improving the manufacturing process.

【技术实现步骤摘要】
一种低吸潮性埋弧焊烧结焊剂及其制备方法
本专利技术涉及一种埋弧焊用烧结焊剂，特别涉及一种低吸潮性埋弧焊烧结焊剂及其制备方法。
技术介绍
烧结焊剂性能优越，目前对它的研究和应用也越来越广泛，但由于其成分和结构特点，烧结焊剂在制造、储存及使用过程中的强吸潮倾向是多年以来阻碍其推广应用的重要因素。烧结焊剂的抗吸潮性远不如熔炼焊剂，两者的制造工艺不同，因而具有不同的微观结构和性能，熔炼焊剂经过高温熔炼，焊剂表面包覆了一层致密的玻璃态物质，有效隔离了水分和焊剂的作用。烧结焊剂采用较低温度的烧结工艺，虽然经过高温传质过程而逐渐致密化，但通常情况下烧结焊剂颗粒的强度和致密度仍然不理想，具有较大的比表面积，焊剂成分中所含有的易吸潮成分与水蒸气的作用强，吸潮倾向大，并且焊剂颗粒易破碎粉化；因此烧结焊剂的抗吸潮性差，是其本身的固有缺陷；为了改善烧结焊剂的抗吸潮性，目前国外在其制造工艺上采取了优化措施，即把烧结焊剂放于CO2的气氛中烧结，虽然有一定效果，但该烧结工艺的成本过高。烧结焊剂的强吸湿倾向对其使用性能和工艺性能有很大的危害，当烧结焊剂储存条件或烘干工艺不合格，其中的水分难以消去，从而参与焊接过程中焊缝金属的冶金反应，将使焊缝中扩散氢的含量增加，危害焊缝的韧性，同时，在焊接过程中高温条件下，焊剂中所结合的水将急剧蒸发，形成的水蒸气对熔融的焊接熔池产生力的作用，容易产生压铁水的现象，使得焊缝的成形性变差；另外，烧结焊剂吸湿后易产生焊剂颗粒的粉化现象，这不仅使焊剂的松装比发生变化，影响焊剂的用量和焊接过程中的透气性，同时颗粒的粉化导致焊剂成分的波动增加，进而影响焊缝成分的不均匀性；为了降低烧结焊剂强吸湿倾向的危害，必须控制其储存条件以降低焊剂与水蒸气的直接接触，提高烘干温度和保温时间以尽量去除已经吸附的水分，同时烘于后的焊剂为防止再次吸潮不能长时间放置，这些措施在很大程度上影响了烧结焊剂的使用性能和焊接工艺成本。另外，随着埋弧烧结焊剂的应用越来越广泛，特别是在腐蚀环境中的应用，要求了埋弧烧结焊剂形成的焊缝不仅需要焊接接头的有足够的强韧性，还要有足够的耐腐蚀性能，目前国内的烧结焊剂，对于如何提高熔覆金属的低温冲击韧性，目前还没有很直接的方法。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术烧结焊剂容易吸潮导致焊缝含氢量高、焊缝低温冲击韧性不足的缺陷，通过利用对焊剂渣系的调整、焊缝合金过渡的方式以及制造工艺的改进，提供了一种低吸潮性低温冲击韧性优良的埋弧焊烧结焊剂及其制备方法。一种低吸潮性埋弧焊烧结焊剂，按重量百分比计：萤石13-28%、铝矾土16-20%、镁砂20-28%、大理石28-45%、硅灰石17-20%、金红石3-6%、锆英砂0.1-1.2%、聚乙烯醇3-6%、铬绿1.2-3.6%、碳酸钠2-8%、金属镍3-6%、金属锰2-5%、稀土氧化物1-3%。进一步地，烧结焊剂成分为：萤石18-28%、铝矾土17-20%、镁砂20-28%、大理石28-30%、硅灰石17-20%、金红石3-6%、锆英砂0.1-1.2%、聚乙烯醇3-6%、铬绿1.2-3.6%、碳酸钠2-8%、金属镍3-6%、金属锰2-3%、稀土氧化物1-2%。萤石：CaF2≥94%，SiO2≤4.0%，S≤0.04%，P≤0.04%；镁砂：MgO≥96%，SiO2≤1.5%，S≤0.04%，P≤0.04%；铝钒土：Al2O3≥85%，CaO≤0.6%，SiO2≤10%，TiO2≤4.5%，S≤0.06%，P≤0.06%；硅灰石：CaO：40%-50%，SiO2：48%-52%；金红石：TiO2≥87.0%，S≤0.04%，P≤0.04%；锆英砂：ZrO2≥60%，SiO2≥25%，C≤0.1%，S≤0.05%，P≤0.05%；金属镍：Ni≥99.9%，C≤0.02%，S≤0.005%，P≤0.01%，粒度：200目；金属锰：Mn≥99.9%，C≤0.02%，S≤0.005%，P≤0.01%，粒度：200目；CaF2是一种碱性氧化物，在焊剂中属于造渣剂、稀释剂，在焊接中发生分解反应（1）CaF2+H20-→CaO+2HF，CaF2+[H]→CaF+HF，CaF2+2H→Ca+2HF，生成在高温下比较稳定的氢化物HF和[OH]，它们不溶于液态钢，急剧降低钢中的含量，CaF2+[O]→CaO+2[F]；生成的[F]捕捉熔渣中还原反应产生的[O]，抑制[O]向熔敷金属中过渡，从而降低熔敷金属中的[O]氧含量，改善焊缝的塑性和韧性；增加焊剂成分中CaF2的含量会有效地降低熔渣与熔池中的氢含量，提高其抗气孔性能，CaF2可降低熔渣的粘度，利于S2-的扩散，更易形成挥发物SF6，进而有利于脱硫。SiO2是一种酸性物质，降低焊剂的碱度，在焊剂中与CaF2合理搭配，采用高SiO2与低CaF2配比或高CaF2与低SiO2，会使焊缝有优良的抗气孔性能；SiO2参与造渣，调整熔渣的凝固点、表面张力和高温粘度，对焊缝成型的控制非常重要；但焊剂中SiO2含量过高易造成焊丝烧损过度，严重降低焊剂的碱度，是焊缝的回Si增加，低温冲击韧性下降；另外SiO2与CaO高温下可生成可调节熔渣流动性的化合物。MgO是一种强碱性氧化物，也是一种良好的造渣剂，熔点2852℃，沸点3600℃，在碱性渣系中，它可以提高焊缝金属的冲击韧性，降低扩散氢含量；但它的熔点过高，会增大熔渣粘度，提高熔渣的凝固温度，降低渣的流动性；加入太多会影响焊缝的成形和脱渣性；在熔池反应时可用于降低CaF2和SiO2反应生成的SiF4等其体，防止产生电弧，从而达到稳定电弧的效果；若在焊剂中加入轻质氧化镁，则有利于降低焊缝表面的比表面积进而降低焊缝的吸潮量。CaO是稳定的碱性氧化物，是高碱度烧结焊剂的主要造渣剂，在焊剂中起造渣和提高焊剂碱度的作用，它能有效的提高焊剂抗大电流的能力，在熔池反应中与S、P的结合能力较强，可以排除焊缝金属中S、P的含量；但由于CaO的Al值与金属Al值非常接近，它在高温液态下雨表层形成齿状耦合，延长熔渣与液态金属共存的时间，极大的影响焊缝成形和脱渣性；CaO易与SiO2形成CaO（SiO2）n的多元络合物，降低CaO的活度，提高熔渣的al值，有效的改善脱渣性。A12O3是两性氧化物，熔点2050℃，沸点3000℃，作为在焊剂中常用的玻璃体造渣材料，具有调整熔渣电导率、提高电弧集中性的作用；A12O3是熔渣粘度的调整剂，能调整熔渣的流动性，具有增大熔渣表面张力的作用，焊剂中A12O3含量增加愈多，焊缝鱼鳞波纹愈细小，脱渣愈容易，但过高会使焊缝中易产生气孔和麻点，渣壳变硬，影响焊缝成形和质量，A12O3含量过低又使焊缝表面凹凸不平，影响成形。TiO2的加入可降低焊缝熔渣的熔化温度，进而改善熔渣的流动性，促使焊缝金属中的还原产物聚集并排除到熔渣中，有助于消除焊缝中的气孔。ZrO2的两种晶体类型在从高温到低温变化时，即由正方晶体到单斜晶体转变时，可以调整焊剂与母材的线膨胀系数来改善焊缝的脱渣性，高碱性焊剂尤为明显。聚乙烯醇（PVA）是一种常用的强力有机粘接剂，具有良好的粘接性和成膜性、无毒无污染、价格便宜、使用方便等特点，PVA在作为粘接剂使用时，将一定量的PVA粉末溶解在一定温度的蒸馏水中加热搅拌至全部溶解，溶度为3.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低吸潮性埋弧焊烧结焊剂，其特征在于，所述埋弧焊烧结焊剂按重量百分比计：萤石 13‑28%、铝矾土16‑20%、镁砂20‑28%、大理石28‑45%、硅灰石17‑20%、金红石3‑6%、锆英砂0.1‑1.2%、聚乙烯醇3‑6%、铬绿1.2‑3.6%、碳酸钠2‑8%、金属镍3‑6%、金属锰2‑5%、稀土氧化物1‑3%。

【技术特征摘要】
1.一种低吸潮性埋弧焊烧结焊剂，其特征在于，所述埋弧焊烧结焊剂按重量百分比计：萤石13-28%、铝矾土16-20%、镁砂20-28%、大理石28-45%、硅灰石17-20%、金红石3-6%、锆英砂0.1-1.2%、聚乙烯醇3-6%、铬绿1.2-3.6%、碳酸钠2-8%、金属镍3-6%、金属锰2-5%、稀土氧化物1-3%。2.根据权利要求1所述的焊剂，其特征在于：焊剂组分为：萤石18-28%、铝矾土17-20%、镁砂20-28%、大理石28-30%、硅灰石17-20%、金红石3-6%、锆英砂0.1-1.2%、聚乙烯醇3-6%、铬绿1.2-3.6%、碳酸钠2-8%、金属镍3-6%、金属锰2-3%、稀土氧化物1-2%。3.根据权利要求1所述的焊剂，其特征在于：萤石：CaF2≥94%，SiO2≤4.0%，S≤0.04%，P≤0.04%；镁砂：MgO≥96%，SiO2≤1.5%，S≤0.04%，P≤0.04%；铝钒土：Al2O3≥85%，CaO≤0.6%，SiO2≤10%，TiO2≤4.5%，S≤0.06%，P≤0.06%；硅灰石：CaO：40%-50%，SiO2：48%-52%；金红石：TiO2≥87.0%，S≤0.04%，P≤0.04%；锆英砂：ZrO2≥60%，SiO2≥25%，C≤0.1%，S≤0.05%，P≤0.05%；金属镍：Ni≥99.9%，C≤0.02%，S≤0.005%，P≤0.01...

【专利技术属性】
技术研发人员：荆建军，武静，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东,44