專利名稱：炻瓷質(zhì)堇青石固溶體焊接襯墊材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種堇青石固溶體焊接陶瓷材料，具體為一種炻瓷質(zhì)堇青石固溶體焊接襯 墊材料。
背景技術(shù)：
目前用于C02氣體保護(hù)自動/半自動焊接的襯墊材料，主要是各種規(guī)格的陶質(zhì)焊接襯墊，都屬于MgO-AL203-Si02系堇青石陶瓷材料。由于堇青石結(jié)構(gòu)疏松，離子排列不 緊密，晶格內(nèi)有較大的孔腔，難燒結(jié)，大部分廠家生產(chǎn)的陶質(zhì)焊接襯墊產(chǎn)品的吸水率很 高。由于吸水率高，其產(chǎn)品材質(zhì)儲存、久置在空氣中而導(dǎo)致吸潮率高，在焊接中因吸潮 容易產(chǎn)生焊接氣泡，焊縫表面出現(xiàn)壓抗等焊接問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有MgO-AL20rSi02系堇青石焊接襯墊材料結(jié)構(gòu)疏 松，離子排列不緊密，晶格內(nèi)有較大的孔腔，難燒結(jié)，吸潮率高。本發(fā)明的技術(shù)方案是炻瓷質(zhì)堇青石固溶體焊接襯墊材料，以MgO-AL2Cb-Si02系 堇青石為基料，含陽離子的原料為添加劑，所述陽離子的半徑小于Mg離子半徑，基料 和添加劑粉碎、均勻混合后，在1280'C以上的高溫下燒結(jié)形成間隙型堇青石固溶體，其 中添加劑的陽離子含量為基料重量的3—7%。本發(fā)明添加劑所含的陽離子要填充到堇青石晶格中，其半徑至少要小于Mg+2， Li+ 和P"半徑小，且它們的化學(xué)性質(zhì)有助于堇青石的致密化，另外從材料的獲得和成本考慮，添加劑優(yōu)選鋰瓷石或鋰瓷石和磷灰石的混合物，選用陶瓷級鋰瓷石、磷灰石。鋰瓷 石本身含有少量熔劑，可以略微降低堇青石熔點(diǎn)，促進(jìn)堇青石致密化，磷灰石可促進(jìn)堇 青石基料的低溫合成，添加時(shí)鋰瓷石重量為基料的10—15%，磷灰石重量為基料的3 — 7%。本發(fā)明中使用的MgO-AL203-Si02系堇青石的成分重量配比為高嶺土 35—40%， 熟礬石粉25 — 30%，生滑石粉15—20%，鎂質(zhì)粘土15_20%。其中高嶺土可以是2—4 種高嶺土的混合，由于本發(fā)明中MgO-AL203-Si02系堇青石的配比為本領(lǐng)域公知技術(shù)，不再詳述。
生產(chǎn)本發(fā)明材料時(shí)，工藝步驟與現(xiàn)有MgO-AL203-Si02系堇青石焊接襯墊材料的燒 制工藝相同。按配比將基料各成分和添加劑同時(shí)投入球磨機(jī)粉碎，球磨細(xì)度范圍控制在 250目篩余0.05 — 1%，之后放出泥漿并不斷攪拌，壓濾成泥餅并干燥，再把泥餅打粉， 陳腐，造粒，成型，然后入窯在128(TC以上的溫度中燒結(jié)，即可得到炻瓷質(zhì)的堇青石固 溶體焊接襯墊材料。本發(fā)明針對堇青石晶格孔腔大的特點(diǎn)，將陽離子半徑較小的原料填充到堇青石孔腔 中，形成間隙型堇青石固溶體，減小了堇青石孔腔間隙，降低了吸水率，使原陶質(zhì)堇青 石成為炻瓷質(zhì)，從而降低了吸潮率，低于0.04%，遠(yuǎn)低于陶質(zhì)材料《0.4%的吸潮率，由 于配方和工藝未超出原陶質(zhì)堇青石襯墊制造工藝范圍，僅在原配方基礎(chǔ)上增加了少量添 加劑，本發(fā)明炻瓷質(zhì)堇青石仍有良好的耐熱震性和脫渣效果，耐火度達(dá)143(TC，達(dá)到了 陶質(zhì)材料^130(TC的標(biāo)準(zhǔn)，且有更高的機(jī)械強(qiáng)度，能夠有效避免因襯墊材質(zhì)吸潮而產(chǎn)生 的焊接氣泡和焊縫表面壓抗等焯接問題。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明運(yùn)用硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)理論和工藝，根據(jù)MgO-AL203-Si02系堇青石的原料組 成計(jì)算出其礦物組成的理論值，添加適量的小半徑陽離子添加劑，填充到堇青石的晶格 孔腔，使其成為較致密的間隙型固溶體，即利用了堇青石的低膨脹性，保持其良好的耐 熱性，又使疏松的晶格致密化。本發(fā)明MgO-AL203-Si02系堇青石的配置屬于現(xiàn)有工藝，本發(fā)明使用的重量配比為 高嶺土 35—40%，熟礬石粉25 — 30%，生滑石粉15—20%，鎂質(zhì)粘土15—20%。因?yàn)?要填充堇青石的晶格孔腔，添加劑所含的陽離子半徑至少要小于Mg+2，如V"， Ti+4， Li+， P"等，本發(fā)明選用的Li+， P+s是較易獲得的原料，其半徑均小于拊8+2， P"半徑 還小于Al"和Si+4，均可以很好的填充到晶格孔腔中。因此添加劑可選擇含Li+， P+5 的原料，如鋰瓷石，磷灰石，鋰輝石，磷鋁石等。由于鋰瓷石本身還含有少量熔劑，可 以略微降低堇青石熔點(diǎn)，促進(jìn)堇青石致密化，磷灰石有助于促進(jìn)堇青石的低溫合成，另 外從成本考慮，添加劑選擇鋰瓷石和磷灰石，以陶瓷級品質(zhì)為佳，添加時(shí)，鋰瓷石重量 為堇青石基料的10—15%，磷灰石為3—7%，陽離子總含量為堇青石基料的3—7%。本發(fā)明焊接襯墊的工藝步驟與現(xiàn)有工藝基本相同，將堇青石基料配料和添加劑共同 粉碎，細(xì)度250目篩余0.05 — 1%，放出泥漿并不斷攪拌，壓濾成泥餅并干燥，再把泥 餅打粉，陳腐，造粒，成型，然后入窯在1280。C以上的溫度中燒結(jié)，即可得到炻瓷質(zhì)的
堇青石固溶體焊接襯墊材料。基料和添加劑也可直接在市場上購買已粉碎好的成品，按比例配料，混合均化，經(jīng) 陳腐，造粒，成型，然后入窯在1280。C以上的溫度中燒結(jié)，即可得到炻瓷質(zhì)的堇青石固溶體焊接襯墊材料。本發(fā)明中堇青石的配料高嶺土可以是2—4種高嶺土的混合，如蘇州土、大同土、 焦寶石、木節(jié)土等，其選用屬本領(lǐng)域公知技術(shù)，下面是幾個(gè)具體實(shí)施例。堇青石基料重量配比高嶺土37%，熟礬石粉28%，生滑石粉18%，鎂質(zhì)粘土17 %;添加重量為基料10%的鋰瓷石和7%的磷灰石，投入球磨機(jī)共同粉碎，細(xì)度250目 篩余0.2 — 0.3%，放出泥漿并不斷攪拌，壓濾成泥餅并干燥，再把泥餅打粉，按照現(xiàn)有 焊接襯墊制造工藝陳腐，造粒，成型，然后入窯在128(TC以上的溫度中燒結(jié)，即可得到 炻瓷質(zhì)的堇青石固溶體焊接襯墊材料。經(jīng)焊接性能測試，焊縫表面成型均勻，平滑向母 材過渡，無明顯咬邊、焊瘤、裂縫等缺陷，焊縫X射線探傷檢査熔合良好，未發(fā)現(xiàn)缺陷。堇青石基料重量配比高嶺土35%，熟礬石粉30%，生滑石粉15%，鎂質(zhì)粘土20 %;添加重量為基料15%的鋰瓷石和3%的磷灰石，投入球磨機(jī)共同粉碎，細(xì)度250目 篩余0.2 — 1%,放出泥漿并不斷攪拌，壓濾成泥餅并干燥，再把泥餅打粉，按照現(xiàn)有焊 接襯墊制造工藝陳腐，造粒，成型，然后入窯在128(TC以上的溫度中燒結(jié)，即可得到炻 瓷質(zhì)的堇青石固溶體焊接襯墊材料。經(jīng)焊接性能測試，焊縫表面成型均勻，平滑向母材 過渡，無明顯咬邊、焊瘤、裂縫等缺陷，焊縫X射線探傷檢査熔合良好，未發(fā)現(xiàn)缺陷。堇青石基料重量配比高嶺土40%，熟礬石粉25%，生滑石粉15%，鎂質(zhì)粘土20 %;添加重量為基料15%的鋰瓷石，投入球磨機(jī)共同粉碎，細(xì)度250目篩余0.2 — 0.3%， 放出泥漿并不斷攪拌，壓濾成泥餅并干燥，再把泥餅打粉，按照現(xiàn)有焊接襯墊制造工藝 陳腐，造粒，成型，然后入窯在1280。C以上的溫度中燒結(jié)，即可得到炻瓷質(zhì)的堇青石固 溶體焊接襯墊材料。經(jīng)焊接性能測試，焊縫表面成型均勻，平滑向母材過渡，無明顯咬 邊、焊瘤、裂縫等缺陷，焊縫X射線探傷檢査熔合良好，未發(fā)現(xiàn)缺陷。堇青石基料重量配比高嶺土40%，熟礬石粉30%，生滑石粉15%，鎂質(zhì)粘土15 %;添加重量為基料10—15%的磷鋁石，投入球磨機(jī)共同粉碎，細(xì)度250目篩余0.05
一0.2%，放出泥漿并不斷攪拌，壓濾成泥餅并干燥，再把泥餅打粉，按照現(xiàn)有焊接襯墊 制造工藝陳腐，造粒，成型，然后入窯在1280。C以上的溫度中燒結(jié)，即可得到炻瓷質(zhì)的 堇青石固溶體焊接襯墊材料。經(jīng)焊接性能測試，焊縫表面成型均勻，平滑向母材過渡， 無明顯咬邊、焊瘤、裂縫等缺陷，焊縫X射線探傷檢查熔合良好，未發(fā)現(xiàn)缺陷。從市場上采購細(xì)度在250目篩余0.2_0.3%的基料及添加劑原料，按重量比高嶺土 37%，熟礬石粉28%，生滑石粉18%，鎂質(zhì)粘土17%配置基料；加入重量為基料10% 的鋰瓷石和7%的磷灰石，所有粉料配料，混合均化，再按照現(xiàn)有焊接襯墊制造工藝陳 腐，造粒，成型，然后入窯在128(TC以上的溫度中燒結(jié)，即可得到炻瓷質(zhì)的堇青石固溶 體焊接襯墊材料。經(jīng)焊接性能測試，焊縫表面成型均勻，平滑向母材過渡，無明顯咬邊、 焊瘤、裂縫等缺陷，焊縫X射線探傷檢査熔合良好，未發(fā)現(xiàn)缺陷。
權(quán)利要求
1、炻瓷質(zhì)堇青石固溶體焊接襯墊材料，其特征是以MgO-AL2O3-SiO2系堇青石為基料，含陽離子的原料為添加劑，所述陽離子的半徑小于Mg離子半徑，基料和添加劑粉碎、均勻混合后，在1280℃以上的高溫下燒結(jié)形成間隙型堇青石固溶體，其中添加劑的陽離子含量為基料重量的3-7％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的炻瓷質(zhì)堇青石固溶體焊接襯墊材料，其特征是堇青石基 料成分的重量配比為高嶺土 35—40%，熟礬石粉25 — 30%，生滑石粉15—20%，鎂 質(zhì)粘土 15_20%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的炻瓷質(zhì)堇青石固溶體焊接襯墊材料，其特征是堇青石基 料重量配比為高嶺土37%，熟礬石粉28%，生滑石粉18%,鎂質(zhì)粘土17%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的炻瓷質(zhì)堇青石固溶體焊接襯墊材料，其特征是 添加劑使用鋰瓷石或鋰瓷石和磷灰石的混合物。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的炻瓷質(zhì)堇青石固溶體焊接襯墊材料，其特征是選用陶瓷 級鋰瓷石、磷灰石。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的炻瓷質(zhì)堇青石固溶體焊接襯墊材料，其特征是添加的鋰 瓷石重量為基料的10—15%，磷灰石重量為基料的0—7%。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的炻瓷質(zhì)堇青石固溶體焊接襯墊材料，其特征是添加的鋰 瓷石重量為基料的10_15%，磷灰石重量為基料的0—7%。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的炻瓷質(zhì)堇青石固溶體焊接襯墊材料，其特征是添加的鋰 瓷石重量為基料的10%，磷灰石重量為基料的7%。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的炻瓷質(zhì)堇青石固溶體焊接襯墊材料，其特征是 基料和添加劑球磨粉碎細(xì)度為250目篩余0.05 — 1%。
10、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的炻瓷質(zhì)堇青石固溶體焊接襯墊材料，其特征是基料和添 加劑球磨粉碎細(xì)度為250目篩余0.05_1%。
全文摘要
炻瓷質(zhì)堇青石固溶體焊接襯墊材料，以MgO-AL₂O₃-SiO₂系堇青石為基料，含陽離子的原料為添加劑，高溫?zé)Y(jié)形成間隙型堇青石固溶體。本發(fā)明針對堇青石晶格孔腔大的特點(diǎn)，將陽離子半徑較小的原料填充到堇青石孔腔中，減小了堇青石孔腔間隙，降低了吸水率，使原陶質(zhì)堇青石成為炻瓷質(zhì)，從而降低了吸潮率，低于0.04％，遠(yuǎn)低于陶質(zhì)材料≤0.4％的吸潮率，由于配方和工藝未超出原陶質(zhì)堇青石襯墊制造工藝范圍，本發(fā)明炻瓷質(zhì)堇青石仍有良好的耐熱震性和脫渣效果，耐火度達(dá)1430℃，達(dá)到了陶質(zhì)材料≥1300℃的標(biāo)準(zhǔn)，且有更高的機(jī)械強(qiáng)度，能夠有效避免因襯墊材質(zhì)吸潮而產(chǎn)生的焊接氣泡和焊縫表面壓抗等焊接問題。
文檔編號C04B35/195GK101157547SQ20071013214
公開日2008年4月9日 申請日期2007年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月11日
發(fā)明者俞秋玉, 鄧卿水 申請人:高淳縣水秀焊接材料廠