改良的焊剂体系制造技术

本发明专利技术提供一种钛基焊剂，其包括二氧化钛和防潮剂。所述二氧化钛包括纯化二氧化钛，所述纯化二氧化钛含有少量或不含能够作为在焊缝金属中形成碳化物的形核部位的杂质。所述防潮化合物包括胶体金属氧化物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的来说涉及焊接领域，更详细地说涉及具有优良的焊道形成特性的焊条，甚至更详细地说涉及降低引入焊道的杂质含量的焊剂体系。
技术介绍
在电弧焊接领域，焊接工艺的主要类型为使用实心焊丝的气体保护金属极电弧焊(GMAW)或使用金属药芯焊丝的气体保护金属极电弧焊(GMAW-C)、气体保护药芯焊丝电弧焊(FCAW-G)、自保护药芯焊丝电弧焊(FCAW-S)、焊条电弧焊(SMAW)和埋弧焊(SAW)。在这些工艺中，使用实心焊丝或金属药芯焊条进行的气体保护金属极电弧焊在连接或被覆金属部件中的应用日益增加，这类焊接工艺因其使生产率和通用性提高而日益普及。所述生产率和通用性提高是由于气体保护金属极电弧焊(GMAW&GMAW-C)中焊接焊条的连续特性，气体保护金属极电弧焊的生产率显著高于焊条电弧焊(SMAW)。而且，这些焊条产生的焊缝外观良好、几乎没有熔渣，因此节省了关于清洁焊缝和去除熔渣的时间和费用，而这正是其它焊接工艺中经常面临的问题。用实心或药芯焊条进行的气体保护金属极电弧焊中，保护气体用于在焊接过程中保护焊缝不受空气污染。实心焊条适当地掺杂配料，与保护气相结合形成具有良好物理和机械性能的无孔焊缝。在药芯焊条中，这些配料在内部，在金属外皮的芯部(填充物)中，并发挥与在实心焊条中相似的作用。实心和药芯焊条被设计成为，在适当的气体保护条件下提供具有屈服强度、抗拉强度、延性和冲击强度的实心、基本上无孔的焊缝，以便在最终的应用中令人满意地使用。这些焊条还被设计成减少在焊接过程中产生的熔渣量。作为实芯焊丝的替代品，药芯焊条因其在焊接加工结构部件中的高生产率而得到越来越多的应用。药芯焊条是复合焊条，由被金属外皮包围的药芯(填充物)材料构成。药芯主要由金属粉末和焊剂成分构成，药芯有助于电弧的稳定性、焊缝的润湿性和外观等，因此焊缝能获得良好的物理和机械性能。药芯焊条通过下述方法制成将药芯材料的各成分混合，沉积在成型的条带(formed strip)内，随后封闭并拉拔该条带达到最终直径。与实心焊条相比，药芯焊条具有更高的沉积速率，并具有更宽、更一致的焊缝渗入轮廓(weld penetration profile)。此外，与实心焊条相比，它们还具有良好的电弧行为，与实心焊条相比，产生的烟雾和飞溅更少，并赋予焊接沉积物更好的润湿性能。在埋弧焊中，在裸露金属焊条和待加工金属之间使用电弧进行加热，发生接合。焊缝被颗粒状或易熔材料或焊剂所覆盖。焊接操作通过如下方式开始引发焊剂下的电弧以产生热量来熔化周围的焊剂，从而使其形成表面下的导电池，该导电池由于持续电流的流动而保持流动性。焊条末端和其下方的工件熔化，熔融的填充物金属从焊条沉积到工件上。熔融的填充物金属取代焊剂池而形成焊缝。在焊条电弧焊中，焊剂覆层代替焊剂疏松的颗粒状覆层而起到保护作用。在焊接领域中，为了开发出以预定方式发挥作用的具有预定焊剂组分的焊剂组合物，曾进行了大量努力。已开发出大量组合物用作电弧焊的焊剂。在电弧焊中使用焊剂是为了控制电弧的稳定性、调整焊缝金属组成、以及保护不受空气污染。电弧的稳定性一般通过调整焊剂的组成来控制。因此希望焊剂混合物中具有充分发挥等离子载荷子作用的物质。焊剂还通过提供在金属中更易熔的杂质以及提供与这些杂质相结合且优先于金属形成熔渣的物质来调整焊缝金属的组成。可以加入其它物质以降低熔渣的熔点、提高熔渣的流动性，并作为焊剂颗粒的粘结剂。药芯焊条一般用于钢基金属的电弧焊。在高焊接速度下，上述焊条通常在单焊道和多焊道中产生高强度焊缝。这些焊条被配制成能提供实心的、基本上无孔的焊道，所述焊道的抗拉强度、延性和冲击强度满足多种应用的理想的最终用途。形成焊缝金属过程中面临的众多难题之一是减少焊道中扩散氢的量。扩散氢是一种已知的引起焊道裂纹的原因。大量研究已经表明，焊剂体系中的含水量提高将导致焊缝金属中扩散氢的量增加。在焊接过程中，热量使水蒸发并分离，放出能溶于金属的氢气。焊缝金属中的氢气能导致氢致裂纹，最终使焊缝不利地失效。氢脆是一种在室温下由于钢中氢的存在使得钢的延性降低和裂纹敏感性提高的现象。在高于-100EC和低于150EC的温度下，只要硬钢中存在足够的氢和应力，在某种程度上就可以发生氢致裂纹。硅酸钠和硅酸钾通常用作电弧稳定剂，有时用于焊剂组分的粘结剂体系中。已知硅酸钾具有高的产生水分的倾向。形成焊缝金属过程中的另一个难题是控制焊缝金属中杂质的含量和影响。许多焊剂组分来自天然来源，因此在这类组分中会含有杂质。一种常见的焊剂组分是二氧化钛(TiO2)。这种组分通常以金红石形态加入到焊剂体系中。全世界有多种不同的金红石源。这些金红石源中的每一种都包括不同含量和种类的杂质。在金红石占据焊剂体系很大比例的焊剂体系中，这些杂质会不利地影响得到的焊缝金属。例如，许多形态的金红石含有少量的铌和/或钒。少量的这两种组分能在焊缝金属中形成碳化物，从而提高焊缝金属的脆性。碳化物形成还会使焊缝金属受到高应力，这会导致焊缝金属断裂、同时焊缝金属的冲击韧性下降。焊缝金属中形成碳化物对于多焊道焊接特别不利。鉴于焊缝体系的目前状况，需要一种具有低含水量、低杂质含量的焊剂体系以便形成高质量焊道。
技术实现思路
本专利技术涉及焊剂，更详细地说涉及一种抵抗水吸收并具有低杂质含量的焊剂。本专利技术的焊剂体系可以用于所有类型的焊接，例如埋弧焊和焊条电弧焊。该焊剂体系可以涂覆在焊接焊条上、插入金属焊条药芯内、和/或制成颗粒状焊剂。本专利技术的焊剂体系详细地说涉及二氧化钛基焊剂体系。该焊剂体系中的二氧化钛含量通常至少为焊剂体系的约4wt％，一般为焊剂体系的约5-90wt％，更一般地为焊剂体系的约10-60wt％，甚至更一般地为焊剂体系的约10-40wt％；但也可以采用其它重量百分比。选择该二氧化钛基焊剂体系中的二氧化钛使得焊剂体系中的至少一部分二氧化钛包括纯化的二氧化钛。本专利技术的焊剂体系还包括一种防潮化合物以降低焊剂体系中的水分产生。已经发现使用同时包含纯化二氧化钛以及防潮化合物的焊剂体系能够克服许多关于焊缝金属中存在不需要的氢含量、以及焊缝金属具有不需要的杂质含量的以往问题。在本专利技术的另一个和/或可选择的非限制性方面，焊剂体系中的二氧化钛包括约5％的纯化二氧化钛。在二氧化钛基焊剂体系中使用纯化二氧化钛导致减少焊接过程中传递到焊缝金属中的杂质含量。二氧化钛的天然来源中的少量杂质会在焊缝金属中产生高应力，特别是在多焊道焊接过程中。这些少量杂质会导致在焊缝金属中过早产生裂纹和/或降低焊缝金属的冲击韧性。上述对于焊缝金属的不利影响一部分归因于焊缝金属中形成碳化物。多种类型的金属例如但不限于Nb和V能够在焊缝金属中形成这类碳化物的形核部位(nucleation sites)。仅仅需要很少量的这些金属作为形核部位。在钛基焊剂体系中，焊剂体系中的钛含量可以很高。因而即使二氧化钛包含很少量的杂质，焊剂体系中的大量二氧化钛中也会存在足量的这些杂质，这些杂质将在焊接过程中转移到焊缝金属中，从而作为焊缝金属中形成碳化物的形核部位。为了解决这个杂质问题，焊剂体系中包含的一部分或全部氧化钛为纯化二氧化钛。通常所述纯化二氧化钛包括低于约5wt％的能在焊缝金属中作为形成碳化物形核部位的杂质，一般地包括低于约1w本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊剂，包括二氧化钛和防潮剂，所述氧化钛包括纯化二氧化钛，所述防潮化合物包括胶体金属氧化物，所述胶体金属氧化物的平均粒径低于约８００ｎｍ，所述纯化二氧化钛包括低于约５ｗｔ％的能够在焊缝金属中作为形成碳化物的形核部位的杂质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：尼克希尔U卡罗高，
申请(专利权)人：林肯环球公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]