鎳基帶極埋弧焊用燒結(jié)焊劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于焊接材料領(lǐng)域，特別涉及一種鎳基帶極埋弧焊用燒結(jié)焊劑。該焊劑主 要配合鎳基焊帶，在尿素設(shè)備、核容器、煤化工設(shè)備等大型容器內(nèi)壁表面堆焊鎳基耐蝕防護(hù) 層。
【背景技術(shù)】
[0002] 腐蝕是機(jī)械零部件3種主要失效方式（磨損、腐蝕和疲勞）之一。金屬腐蝕是金屬 材料表面由于受到周圍介質(zhì)的作用而發(fā)生狀態(tài)變化并轉(zhuǎn)變成新相或其它物質(zhì)，從而使設(shè)備 逐漸遭到破壞的現(xiàn)象。腐蝕問題直接關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。腐蝕給合金材料造成的直 接損失巨大。有人統(tǒng)計(jì)每年全世界腐蝕報(bào)廢的金屬約一億噸，占年產(chǎn)量的20%~40%。而 且，隨著工業(yè)化的進(jìn)程，腐蝕問題日趨嚴(yán)重化，中國每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失不低于200 億元。為了提高設(shè)備的可靠性與使用壽命，減少材料的使用量，各行業(yè)領(lǐng)域都在重視防腐 技術(shù)和耐蝕材料的發(fā)展，以求對腐蝕進(jìn)行有效控制，提高設(shè)備的耐用度，減少材料的使用 量。
[0003] 鎳基耐蝕合金是重要的耐蝕材料，與一般不銹鋼、其它耐蝕合金、非金屬材料相 比，它們在各種腐蝕環(huán)境中，具有耐各種形式腐蝕破壞（包括全面腐蝕、局部腐蝕以及應(yīng)力 腐蝕等）的能力，并且兼有很好的力學(xué)性能及加工性能，其綜合耐蝕性能遠(yuǎn)比不銹鋼和其 它耐蝕金屬材料優(yōu)良。尤其適宜于現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)下苛刻的介質(zhì)環(huán)境。
[0004] 隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、高速發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ谘b備制造的要求也越來越高，特別 是某些大型化工設(shè)備、核容器等特殊設(shè)備，使用條件極其苛刻，普通的鋼材難以達(dá)到其使用 要求。目前，最經(jīng)濟(jì)有效的解決方法是在設(shè)備內(nèi)壁堆焊鎳基防護(hù)層。
[0005] 對于大面積堆焊而言，傳統(tǒng)的焊接方法熔敷效率低且堆焊層質(zhì)量差。在該領(lǐng)域內(nèi)， 國內(nèi)外大量采用了帶極堆焊技術(shù)，該技術(shù)在熔敷速度上比傳統(tǒng)焊接方法有了長足的進(jìn)步。 帶極堆焊中的帶極埋弧堆焊技術(shù)是用焊帶作電極，焊帶通過電弧進(jìn)給到熔池中，電弧所產(chǎn) 生的熱用來熔融焊帶、焊劑和母材，在熔池上方熔融的焊劑形成一個(gè)保護(hù)渣殼，因?yàn)槠渚哂?與母材結(jié)合好、焊接煙塵少、無裸露熔池等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。
[0006] 目前，鎳基帶極埋弧堆焊焊材主要依賴進(jìn)口，且進(jìn)口焊材有供貨周期長等諸多弊 端。國內(nèi)能夠生產(chǎn)鎳基帶極埋弧堆焊焊材的廠家非常少，而且，暫時(shí)沒有檢索到鎳基帶極埋 弧堆焊用焊劑的相關(guān)發(fā)明專利。因此，本發(fā)明提供的鎳基帶極埋弧焊用燒結(jié)焊劑意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種鎳基帶極埋弧焊用燒結(jié)焊劑。事實(shí)證明，本發(fā)明提供 的燒結(jié)焊劑焊接工藝性能優(yōu)良，其堆焊過程穩(wěn)定，熱脫渣性能好，焊道成型美觀，搭接處平 整度好，并且工藝參數(shù)適應(yīng)范圍廣。其配合鎳基合金焊帶所得堆焊層的各項(xiàng)指標(biāo)均符合相 關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和用戶技術(shù)要求，焊劑已批量生產(chǎn)應(yīng)用并受到用戶的肯定，完全可以替代進(jìn)口產(chǎn)品。
[0008] 本發(fā)明第一方面提供了一種鎳基帶極埋弧焊用燒結(jié)焊劑，其由多種組分的干粉和 粘結(jié)劑水玻璃制備而成，其特征在于，所述干粉中各組分的重量份配比為：CaF220~50重 量份、Al20320~40重量份、MgO 10~20重量份、Si025~10重量份、CaO 5~15重量份、 氟化鈉1~5重量份、氟化稀土 1~5重量份、鈮鐵合金粉1~5重量份；粘結(jié)劑為鉀鈉比 為2:1的水玻璃，其與干粉的重量比為20~30 :100。
[0009] 或者，本發(fā)明第一方面提供了一種鎳基帶極埋弧焊用燒結(jié)焊劑，其由多種組分的 干粉和粘結(jié)劑水玻璃制備而成，其特征在于，所述干粉中各組分的重量百分比為：CaF220~ 50%、A120320 ~40%、Mg0 10 ~20%、Si025 ~10%、Ca0 5 ~15%、氟化鈉 1 ~5%、氟化 稀土 1~5%、銀鐵合金粉1~5%;粘結(jié)劑為鉀鈉比為2:1的水玻璃，其加入量占干粉比重 的20~30%。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明第一方面的鎳基帶極埋弧焊用燒結(jié)焊劑，其中所述CaF2是以螢石形式 加入的。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明第一方面的鎳基帶極埋弧焊用燒結(jié)焊劑，其中所述MgO是以電熔鎂砂 形式加入的。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明第一方面的鎳基帶極埋弧焊用燒結(jié)焊劑，其中所述A1203、CaO和Si02 分別是以選自下列的材料形式加入的：剛玉、陶土、大理石、白土子、硅灰石等。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明第一方面的鎳基帶極埋弧焊用燒結(jié)焊劑，其中所述氟化鈉是一種白色 粉末，通常而言，其熔點(diǎn)993°C、沸點(diǎn)1695°C。溶于水、氫氟酸，微溶于醇，水溶液呈弱堿性。 可用在涂裝工業(yè)中作磷化促進(jìn)劑等。氟化鈉可以從市場上購得，在本發(fā)明中，如未特別說 明，所用的氟化鈉均是從市場上購得的。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明第一方面的鎳基帶極埋弧焊用燒結(jié)焊劑，其中所述氟化稀土是一種略 帶紅色的白色粉末。其由氫氧化稀土或氯化稀土水溶液與氫氟酸反應(yīng)而得。通常而言，其 熔點(diǎn)1460°C、沸點(diǎn)2300°C。通常不溶于水、鹽酸、硝酸、硫酸、能溶于高氯酸?？捎糜陔娪盎?光碳棒、探照燈碳棒等的發(fā)光材料及鋼鐵添加劑等。氟化稀土可以從市場上購得，在本發(fā)明 中，如未特別說明，所用的氟化稀土均是從市場上購得的。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明第一方面的鎳基帶極埋弧焊用燒結(jié)焊劑，其中所述鈮鐵合金粉是含Nb 60~70 %的鐵合金粉。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明第一方面的鎳基帶極埋弧焊用燒結(jié)焊劑，其中所述水玻璃為鉀鈉比為 2:1的水玻璃，其模數(shù)為2. 4~3. 5,室溫下波美度為39~45。所述水玻璃可以從市場上購 得，在本發(fā)明中，如未特別說明，所用的水玻璃均是從市場上購得的。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明第一方面的鎳基帶極埋弧焊用燒結(jié)焊劑，其是先將重量百分比（或 者按上文所述換為重量份的比例）為：CaF 220~50 %、Al20320~40 %、MgO 10~20 %、 Si025~10%、CaO 5~15%、氟化鈉1~5%、氟化稀土 1~5%、鈮鐵合金粉1~5%的 干粉混合均勻后，再加入占干粉比重為20~30%的鉀鈉比2:1的水玻璃濕混造粒，再經(jīng)過 200~350°C低溫烘干30~50min，篩分后經(jīng)過750~850°C高溫?zé)Y(jié)30~60min，再經(jīng)過 冷卻、提升、篩分、包裝而制成。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明第一方面的鎳基帶極埋弧焊用燒結(jié)焊劑，其粒度范圍為14~60目。
[0019] 本發(fā)明的任一方面的任一實(shí)施方案，可以與其它實(shí)施方案進(jìn)行組合，只要它們不 會出現(xiàn)矛盾。此外，在本發(fā)明任一方面的任一實(shí)施方案中，任一技術(shù)特征可以適用于其它實(shí) 施方案中的該技術(shù)特征，只要它們不會出現(xiàn)矛盾。
[0020] 下面對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0021] 本發(fā)明所引述的所有文獻(xiàn)，它們的全部內(nèi)容通過引用并入本文，并且如果這些文 獻(xiàn)所表達(dá)的含義與本發(fā)明不一致時(shí)，以本發(fā)明的表述為準(zhǔn)。此外，本發(fā)明使用的各種術(shù)語和 短語具有本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的一般含義，即便如此，本發(fā)明仍然希望在此對這些術(shù)語和 短語作更詳盡的說明和解釋，提及的術(shù)語和短語如有與公知含義不一致的，以本發(fā)明所表 述的含義為準(zhǔn)。
[0022] 本發(fā)明涉及的鎳基帶極埋弧焊用燒結(jié)焊劑各組分的作用詳述如下：
[0023] 一般而言，0&匕屬于堿性氟化物，可以提高熔渣的堿度，其對不銹鋼中的合金元素 無氧化作用。CaF 2在高溫作用下能與SiO 2反應(yīng)生成SiF4氣體，SiF4氣體能排除電弧區(qū)的 氫氣，防止氫溶解于金屬中，減少產(chǎn)生氣孔的機(jī)會。同時(shí)，CaF 2的存在對焊縫金屬脫硫有非 常良好的作用，且CaF2熔點(diǎn)低，對熔渣起稀釋作用，能降低熔渣熔點(diǎn)。
[0024] 一般而言，Al2O3是主要的造渣劑之一，其適量加入能調(diào)整焊劑熔渣的物理性能，并 在一定程度上改善澄殼及焊縫成形。
[0025] -般而言，MgO主要作為造渣劑加入，它能提高熔渣的堿度，能非常明顯的增加熔 渣的透氣性，并在一定程度上增加熔渣的表面張力、改善了焊劑的脫渣性。
[0026] 一般而言，CaO、SiO2具有脫硫和平衡焊劑酸堿度及改善焊接工藝性能和焊縫成型 的作用。
[0027] 一般而言，氟化鈉具有明顯的稀渣作用，在一定程度上改善了堆焊焊道成型質(zhì)量。
[0028] 一般而言，氟化稀土具有穩(wěn)弧作用，并使堆焊層表層焊紋更加細(xì)膩。盡管如上所述 氟化鈉和氟化稀土的作用在本領(lǐng)域是公知的，然而其在本發(fā)明中所呈現(xiàn)的技術(shù)效果卻完全 是出人意料的。
[0029] 在本發(fā)明中，鈮鐵合金粉（在本發(fā)明中亦稱為鈮鐵粉