焊剂组合物和用于焊接金属的相应方法技术

本发明专利技术涉及焊剂，所述焊剂包含钛酸盐和选自铌氧化物、碱金属铌酸盐、及其混合物的纳米颗粒铌化合物。颗粒铌化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】焊剂组合物和用于焊接金属的相应方法
[0001]本专利技术涉及金属基材的焊接，特别是在其中金属基材中的至少一者为钢基材的情况下。本专利技术还涉及用于改善焊缝品质的焊剂的组合物。该焊剂可以包含在待局部施加在钢基材上的溶液中以形成预涂层或者其可以包含在待用作预涂层的替代物的粉芯焊丝中。本专利技术还涉及用于制造焊接接头的相应方法。该方法特别好地适用于建筑、造船、交通运输行业(铁路和汽车)、能量相关结构、油气和海上工业。
[0002]公知的是用诸如以下的不同焊接技术来焊接金属基材：气体保护金属极电弧焊(Gas Metal Arc Welding，GMAW)、也称为钨极惰性气体保护焊(Tungsten Inert Gas Welding，TIGW)的气体保护钨极电弧焊(Gas Tungsten Arc Welding，GTAW)、埋弧焊(Submerged Arc Welding，SAW)、激光束焊接(Laser Beam Welding，LBW)、也称为窄坡口焊接的窄间隙焊接、激光电弧复合焊。该焊接可以借助于焊剂来完成以增强在基材中的熔透。这种焊剂不同于主要用于在焊接期间保护焊接区免于氧化的可能的保护焊剂。
[0003]还已知的是用填充焊丝焊接金属基材，特别是当间隙已被填充时。填充焊丝可以从侧面为焊缝给料(如在气体保护钨极电弧焊和激光焊接中)或者其可以为自耗电极(如在埋弧焊、气体保护金属极电弧焊、气体保护粉芯焊丝电弧焊、窄间隙焊接和复合激光焊接中，其中电弧头为气体保护金属极电弧)。在一些情况下，填充焊丝呈粉芯焊丝，即为中空的并且填充有包含改善性能的组分的焊剂的形式。
[0004]专利申请WO00/16940公开了使用钛酸盐例如Na2Ti3O7或K2TiO3实现了深熔透气体保护钨极电弧焊。将钛酸盐作为焊剂的一部分或作为填充焊丝的一部分添加至熔池中以在碳钢、铬
‑
钼钢、不锈钢以及基于镍的合金中提供深的熔透焊缝。WO00/16940的钛酸盐化合物以约325目或更细的高纯度粉末的形式使用，325目对应于44μm。为了控制电弧偏吹、焊道一致性以及焊件的熔渣和表面外观，可以向基于钛酸盐的填充焊丝中任选地添加各种另外的组分，包括过渡金属氧化物，例如TiO、TiO2、Cr2O3和Fe2O3、二氧化硅、硅化锰、氟化物和氯化物。焊剂中的所有化合物具有微米尺寸。
[0005]虽然用WO00/16940中公开的焊剂改善了熔透，但熔透对于钢基材不是最佳的。
[0006]因此，需要改善钢基材中的焊缝熔透并因此改善焊接的钢基材的机械特性。还需要提高焊接的沉积速率和生产率。
[0007]为此目的，本专利技术涉及焊剂，所述焊剂包含钛酸盐和选自铌氧化物、碱金属铌酸盐、及其混合物的纳米颗粒铌化合物。
[0008]根据本专利技术的焊接还可以具有单独或组合考虑的以下列出的任选特征：
[0009]‑
纳米颗粒铌化合物选自NbO、NbO2和Nb2O5、及其混合物。
[0010]‑
焊剂中的纳米颗粒铌化合物的百分比低于或等于80重量％，
[0011]‑
焊剂中的纳米颗粒铌化合物的百分比为2重量％至30重量％，
[0012]‑
纳米颗粒铌的纳米颗粒的尺寸为5nm至150nm，
[0013]‑
钛酸盐选自：Na2Ti3O7、NaTiO3、K2TiO3、K2Ti2O5、MgTiO3、SrTiO3、BaTiO3、CaTiO3、FeTiO3和ZnTiO4、及其混合物，
[0014]‑
焊剂中的钛酸盐的百分比高于或等于45重量％，
[0015]‑
钛酸盐的直径为1μm至40μm，
[0016]‑
焊剂还包含选自TiO2、SiO2、ZrO2、Y2O3、Al2O3、MoO3、CrO3、CeO2、La2O3、及其混合物中的至少一种另外的纳米颗粒氧化物，
[0017]‑
焊剂还包含选自微颗粒氧化物和/或微颗粒氟化物中的微颗粒化合物，
[0018]‑
焊剂还包含选自由CeO2、Na2O、Na2O2、NaBiO3、NaF、CaF2、冰晶石(Na3AlF6)、及其混合物组成的列表中的微颗粒化合物，
[0019]‑
焊剂还包含溶剂，
[0020]‑
焊剂包含1g/L至200g/L的纳米颗粒铌化合物，
[0021]‑
焊剂包含100g/L至500g/L的钛酸盐，
[0022]‑
焊剂还包含粘结剂前体。
[0023]本专利技术还涉及用于制造预涂覆钢基材的方法，所述方法包括将根据本专利技术的焊剂至少部分地沉积在钢基材上的步骤。
[0024]本专利技术还涉及预涂覆钢基材，其能够通过根据本专利技术的方法获得，至少部分地涂覆有包含钛酸盐和选自铌氧化物、碱金属铌酸盐、及其混合物的纳米颗粒铌化合物的预涂层。
[0025]本专利技术还涉及用于制造焊接接头的方法，所述方法包括以下顺序步骤：
[0026]I.提供至少两个金属基材，其中至少一个金属基材为根据本专利技术的预涂覆钢基材，以及
[0027]II.对至少两个金属基材进行焊接。
[0028]本专利技术还涉及包含本专利技术的焊剂的粉芯焊丝。
[0029]本专利技术还涉及用于制造焊接接头的方法，所述方法包括用根据本专利技术的粉芯焊丝对钢材进行电弧焊接或激光焊接。
[0030]本专利技术还涉及用于制造焊接接头的方法，所述方法包括以下顺序步骤：
[0031]I.提供至少两个金属基材，其中至少一个金属基材为钢基材，以及
[0032]II.在焊接头的前面将根据本专利技术的焊剂同时施加在至少两个金属基材上的同时用焊接头对至少两个金属基材进行焊接。
[0033]定义了以下术语：
[0034]‑
纳米颗粒为尺寸为1纳米(nm)至200纳米(nm)的颗粒，术语“纳米颗粒”是指呈上述范围内的纳米颗粒的形式的化合物。
[0035]‑
钛酸盐是指包含钛、氧和至少一种另外的元素例如碱金属元素、碱土元素、过渡金属元素或金属元素的无机化合物。所述无机化合物可以呈其盐的形式。
[0036]‑“
涂覆”意指钢基材至少局部地经预涂层覆盖。覆盖可以例如限于钢基材将被焊接的区域。“涂覆”包含性地包括“直接在
……
上”(其间没有设置中间材料、元件或空间)和“间接在
……
上”(其间设置有中间材料、元件或空间)。例如，对钢基材进行涂覆可以包括将预涂层直接施加在基材上其间不具有中间材料/元件，以及将预涂层间接施加在基材上其间具有一个或更多个中间材料/元件(例如抗腐蚀涂层)。
[0037]不希望受到任何理论的束缚，认为焊剂和相应的预涂层和粉芯焊丝主要改变熔池物理性质。看来在本专利技术中，不仅化合物的性质，而且等于或低于100nm的氧化物颗粒的尺寸改变了熔池物理特性。
[0038]实际上，焊剂被熔融并且以溶解的物质的形式并入熔融金属中，以及如果焊接技术涉及电弧，则以电离的物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种焊剂，包含钛酸盐和选自铌氧化物、碱金属铌酸盐、及其混合物的纳米颗粒铌化合物。2.根据权利要求1所述的焊剂，其中所述纳米颗粒铌化合物选自NbO、NbO2和Nb2O5、及其混合物。3.根据权利要求1或2中任一项所述的焊剂，其中所述焊剂中的所述纳米颗粒铌化合物的百分比低于或等于80重量％。4.根据权利要求1至3中任一项所述的焊剂，其中所述焊剂中的所述纳米颗粒铌化合物的百分比为2重量％至30重量％。5.根据权利要求1至4中任一项所述的焊剂，其中所述纳米颗粒铌的纳米颗粒的尺寸为5nm至150nm。6.根据权利要求1至5中任一项所述的焊剂，其中所述钛酸盐选自：Na2Ti3O7、NaTiO3、K2TiO3、K2Ti2O5、MgTiO3、SrTiO3、BaTiO3、CaTiO3、FeTiO3和ZnTiO4、及其混合物。7.根据权利要求1至6中任一项所述的焊剂，其中所述焊剂中的钛酸盐的百分比高于或等于45重量％。8.根据权利要求1至7中任一项所述的焊剂，其中所述钛酸盐的直径为1μm至40μm。9.根据权利要求1至8中任一项所述的焊剂，还包含选自TiO2、SiO2、ZrO2、Y2O3、Al2O3、MoO3、CrO3、CeO2、La2O3、及其混合物中的至少一种另外的纳米颗粒氧化物。10.根据权利要求1至9中任一项所述的焊剂，还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔瓦罗，
申请(专利权)人：韦尔迪西奥解决方案AIE公司，
类型：发明
国别省市：