<Desc/Clms Page number 1>
FLUX DIENROBAGE POUR BAGUETTE DE SOUDURE.
La présente invention:, due à Monsieur René D. Wasserman, est relative aux flux d'enrobage de baguettes de soudures utilisées dans la soudure à l'arc électrique.
L'emploi de baguettes de soudure enrobées de flux dans la soudure à l'arc électrique des métaux est entré dans la pratique courante. Les baguettes enrobées de flux ont sur les baguettes nues divers avantages dûe au fait que le revêtement de flux protège le métal fondu des influences atnos- phériques nocives pendant qu'il est soumis aux températures extrêmement élevées de l'arc, qu'il compense les éventuelles pertes de certains éléments d'alliage, améliore et/ou modifie les propriétés métallurgiques de la soudure en lui fournissant un appoint de ferro-alliages appropriés, et stabilise l'arc électrique, perfectionnant ainsi toute l'opération. '
Les flux d'enrobage utilisés doivent posséder, pour remplir convenablement leursfonctions,
toute une combinaison de propriétés diverses.
Ils doivent adhérer solidement à la baguette qu'ils enrobent'..et fondre à une température prédéterminée inférieure à celle requise pour le soudage.
Ces enrobages contiennent d'ordinaire des ingrédients destinés à fermer une enveloppe gazeuse autour de la soudure, enveloppe devant servir à éloigner l'oxygène et l'azote de l'air. Ils contiennent aussi des produits formant des scories pour dissoudre et flotter les oxydes indésirables qui peuvent préexister ou se former dans la soudure. D'autres ingrédients encore peuvent servir à régulariser la coulée du métal composant la soudure, à agir comme désoxydants, à s'allier avec le métal de la soudure ou à stabiliser l'arc. Le revêtement de flux est ainsi destiné à faciliter le soudage et à améliorer les propriétés métallurgiques de la soudure.
On connaît des ingrédients capables de remplir séparément les fonctions sus-mentionnées et des mélanges de ces ingrédients possédant quelques uns des propriétés désirées, mais il n'apas été possible jusqu'à présent de préparer des flux possédant dans une mesure suffisante toutes les propriétés requises. Ceci est dû au fait que fréquemment lorsqu'un ingrédient donné confère au flux une propriété déterminée., il exerce en même temps une
<Desc/Clms Page number 2>
influence défavorable sur une ou plusieurs autres propriétés désirées du flux. Il faut donc éviter soigneusement d'introduire dans la combinaison tout élément susceptible de porter atteinte aux propriétés métallurgiques de la soudure, par exemple d'en augmenter la porosité ou la friabilité ou d'en abaisser la résistance à la traction.
En outre tous les ingrédients doivent être compatibles les uns avec les autres.
C'est un fait bien connu que les flux d'enrobage développent fréquemment des propriétés indésirables au cours de leur préparation ou au cours de l'enrobage même. Ceci est généralement dû à des réactions chimiques prématurées qui peuvent se produire entre les composants du flux, notamment lorsqu'on l'expose à l'air. Des gaz tels que le bioxyde de carbone se dégagent à l'intérieur du revêtement et les bulles formées rendent le revêtement poreux et inégal et forment des piqûres superficielles. Ces défauts peuvent être la cause de graves difficultés au soudage.
L'invention a pour but de fournir des flux et surtout des flux d'enrobage d'électrodes exempts des défauts sus-mentionnés et susceptibles de réunir toutes les diverses qualités requises pour ces compositions. Les nouveaux flux selon l'invention facilitent grandement le soudage et améliorent les propriétés métallurgiques de la soudure. L'invention se propose en particulier d'empêcher toute réaction chimique prématurée entre les composants du flux pouvant provo quer une perte- des propriétés favorables au soudage. Un autre but encore est d'améliorer les propriétés d'enrobage du flux et d'assurer ainsi la formation de revêtements compacts et uniformes dans toutes les conditions atmosphériques.
Pour réaliser le nouveau flux d'enrobage, on prépare un mélange intime des ingrédients secs et pulvérisés suivants
EMI2.1
<tb>
<tb> matière <SEP> carbonée <SEP> 10 <SEP> à <SEP> 30 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> sels <SEP> de <SEP> métaux <SEP> alealinoterreux <SEP> 25 <SEP> à <SEP> 60 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> silicium <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 20 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> oxydes <SEP> de <SEP> métaux <SEP> lourds <SEP> 2,5 <SEP> à <SEP> 25 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> ferre-alliages <SEP> d' <SEP> apport <SEP>
<tb> désoxydants <SEP> 3 <SEP> à <SEP> 30 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb>
On forme ensuite une composition d'enrobage ayant la consistance appropriée en agitant ce mélange dans une solution aqueuse concentrée d'un silicate soluble contenant des quantités suffisantes pour être efficaces d'un agent mouillant et d'un agent anti-mousse.
Comme source de carbone on emploie, de préférence, de la poudre de graphite. Le rôle de la matière carbonée consiste à agir comme réducteur et a former des oxydes de carbone qui contribuent à former l'enveloppe gazeuse protégeant la soudure pendant sa formation. On a remarqué que le graphite est, de loin, supérieur au charbon;, au charbon de bois et aux autres matières carbonées à cause de son sertie chimique et de sa conductivité thermique élevée alliée à un faible coefficient d'expansion thermique. Le charbon et le de hun de bois tendent à se combiner avec le fer existant dans la soudure pour former des carbures de fer qui facilitent la transformation austénitique par un refroidissement rapide de la soudure, ce qui se traduit par un durcissement notable de la soudure.
Le graphite ne possède cette tendance qu'à un très faible degré et permet, par conséquent, de former des soudures relativement tendres et très résistantes, faciles à usiner. On préfère donc employer la poudre de graphite ou, tout au moins prendre en graphite la majeure partie de la matière carbonée. On a déjà utilisé du graphite dans certains flux pour soudure, mais jamais encore dans des flux contenant les ingrédients précités dans les proportions indiquées.
Les flux selon l'invention contiennent, de préférence, des proportions exceptionnellement fortes de poudre de silicium relativement grossière. Le silicium doit favoriser le flottage des scories et fluidifier le flux
<Desc/Clms Page number 3>
pendant le soudage. Toutefois, les quantités importantes de silicium finement pulvérisé que l'on utilisait jusqu'à présent ne peuvent plus être mises en oeuvre ici à cause de l'effet extrêmement nocif du phénomène dit Ifgazage" qui provient de la réaction, en présence d'air, entre le silicium et le silicate soluble utilisé comme liant. La mesure dans laquelle cette réaction peut se produire dépend principalement de la surface totale exposée des particules de siliciumetil est évident que plus ces particules de silicium sont fines, plus est grande la surface exposée à la réaction.
Un autre inconvénient des fines particules réside dans le fait qu'elles brûlent beaucoup plus vite pen- dant le soudage et causent ainsi la perte de quantités appréciables de cer- tains constituants métalliques de l'alliage. On prêtre employer de la pou- dre de silicium passant au tamis de 80 mailles et retenue par le tamis de 100 mailles. Sous cette forme relativement grossière, on peut employer suffisam- ment de silicium pour exercer un effet favorable sans, en même temps, produire d'autres effets sensiblement nocifs.
La caractéristique la plus importante de l'invention réside dans l'emploi simultané de petites quantités d'un agent mouillant et d'un agent anti-mousse.
Il est très difficile en pratique d'obtenir des revêtements uniformes et compacts sur des électrodes, spécialement par le procédé à immersion.
Les résultats de l'enrobage sont profondément affectés par la réaction chimique prématurée entre les composants, réaction favorisée par l'exposition à l'air, par les températures élevées et par l'humidité. Des bulles d'air se forment fréquemment à la surface des -revêtements et donnent lieu à des irrégularités d'épaisseur et de densité des enrobages, irrégularités causant des ennuis au soudage en nécessitant l'application de courants plus forts et des températures plus élevées, le tout au détriment de la qualité des soudures obtenues.
On a trouvé qu'il est possible de remédier à la plupart de ces difficultés en ajoutant au flux à la fois un agent mouillant et un agent anti- mousse. Il semble que l'agent anti-mousse supprime l'occlusion d'air dans la masse d'enrobage et que l'agent mouillant facilite la formation rapide d'un revêtement uniforme le long de la baguette.
Ces effets favorables servent à leur tour à réduire au minimum la réaction chimique prématurée et à favo- riser ainsi la formation de revêtements plus denses et plus adhésifs, Quelle que soit l'explication correcte, il n'y a aucun dote que la présence simul- tanée de petites quantités de ces deux agents dans le flux améliore sensiblement la formation du revêtement et les électrodes enrobées ainsi préparées et permet d'utiliser ensemble des matières considérées jusqu'à présent comme incompatibles.
Non seulement les agents anti-mousse et mouillant améliorent l'opération de revêtement des baguettes, mais leur présence semble avoir un effet plastifiant sur le revêtement fini en le rendant moins friable et moins sujet à l'écaillement. Un autre avantage de l'emploi de ces agents est qu'il permet de préparer plus longtemps à l'avance la pâte d'enrobage et de la conserver sans qu'elle, se détériore. Ceci tendrait à prouver la justesse de la théorie émise plus haut, à savoir que ces agents tendent en quelque sorte à empêcher la réaction chimique prématurée entre les composants du flux.
Il est clair que l'agent mouillant et l'agent anti-mousse doivent être compatibles l'un avec l'autre et avec les autres ingrédients du flux, c'est-à-dire qu'ils ne doivent pas réagir avec eux. Quelques simples essais suffisent à s'en assurer. Un agent anti-mousse approprié au but cherché serait le 2-éthyl-hexanol; d'autres agents anti-mousse convenables sont les triamylamines connues .sous la désignation commerciale de "Anti-foam L.F." vendue par Du Pont de Nemours, et "Anti-foam N 25-2 vendu par Hercules Powder C .
On trouve aussi''sur le marché divers agents mouillants convenables, par exemple "Aérosol 25%" de Carbide & Carbon Chemical C , divers "Tergitol" de la même maison, "Triton W-30" de Roehm & Haas, Chemical C et "Intramine" de Synthetic Chemicals Corpo Il suffit de petites quantités de ces produits, on utilise de préférence de 0,25 à 0,75 % en poids (calculé sur le poids total du flux) d'agent anti-mousse et de 0,01 à 0,05% d'agent mouillant. Il est
<Desc/Clms Page number 4>
facile de déterminer dans chaque cas particulier la quantité optimum de ces deux agents.
Les autres ingrédients entrant dans la composition du flux selon 1-1 invention, sont plus ou moins usuels, mais les proportions adoptées ne le sont pas. Les sels de métaux alcalinolterreux, de préférence les carbonates, ont pour tâche de stabiliser l'arc, de faciliter la formation des scories et de produire l'enveloppe gazeuse protectrice. Les oxydes de métaux lourds sont destinés à faciliter la formation des scories. Les ferro-alliages désoxy- dants tels que le ferro-chrome, le ferro-silioium et les alliages fer-aluminium et manganèse-silicium sont destinés à s'allier au métal formant la soudure pour en augmenter la résistance à la traction et la ténacité, Enfin, le silicate soluble fonctionne comme liant et participe aussi à la formation des scories.
Pour préparer le flux d'enrobage, on opère de préférence comme suit On mélange tout d'abord intimement les divers ingrédients secs at sous forme de poudre. Il convient de contrôler la grosseur des particules, notamment de celles de silicium, comme on l'a fait remarquer plus haut. Le mélange est ensuite agité dans une solution concentrée aqueuse de silicate soluble.
On emploie de préférence une solution de silicarede sodium à 30-32 Baumé en quantité suffisante pour donner à la préparation la consistance pâteuse requise, qui varie suivant l'épaisseur du revêtement à appliquer; en général, on donne à la pâte la consistance de la crème aigre. Cette pâte est appliquée aux électrodes de soudure par n'importe quel procédé approprié, généralement en plongeant l'électrode dans la pâte ou en refoulant la pâte sous pression sur les électrodes. Ces opérations peuvent être répétées, si besoin est avec séchage intermédiaire, pour obtenir l'épaisseur d'enrobage désirée. Les revêtements ainsi obtenus sont exceptionnellement unis, compacts et d'épaisseur uniforme; ils sont exempts de soufflures, de piqûres et autres défauts.
Le flux d'enrobage selon l'invention peut être appliqué à des électrodes de métaux et alliages divers, tels que l'acier, le nickel, le métal Monel, le bronze et les alliages similaires, pour souder une grande variété de métaux et d'alliages tels que la fonte, le bronze, le cuivre, les aciers pour outils, etc.. Les ingrédients spécifiques du flux sont choisis parmi les groupes de matières énumérées plus haut et leurs proportions fixées entre les limites indiquées de façon à obtenir dans chaque application particulière les résultats optima.
Le point de fusion de la composition, les proportions et la nature du ferro-alliage ainsi que d'autres facteurs variables sont choisis de façon à obtenir un résultat optimum pour chaque type de métal constituant la soudure et pour chaque type de métal de base auquel la soudure doit être appliquée.
Exemple 1.
On prépare un mélange intime des ingrédients suivants secs et pulvérulents :
EMI4.1
<tb>
<tb> Graphite <SEP> Kg <SEP> 7,200
<tb> carbonate <SEP> de <SEP> baryum <SEP> " <SEP> 23,175
<tb> silicium <SEP> (grossier) <SEP> Il <SEP> 3,375
<tb> Mn <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> " <SEP> 4,500
<tb> Ferro-chrome <SEP> " <SEP> 2,250
<tb> ferro-silicium <SEP> ti <SEP> 2,250
<tb> alliage <SEP> désoxydant <SEP> " <SEP> 2,250
<tb>
La poudre de silicium a des particules de calibre entre 80 et 100 mailles. L'alliage désoxydant contient 40% de fer, 20% d'aluminium, 20% de manganèse et 20% de silicium.
On prépare un second mélange intime comme suit :
2-1thy1-hexanol gr 56,6
Aerosol 25 % Il 28,3
<Desc/Clms Page number 5>
solution aqueuse de silicate de sodium à 30 Baume Kg 36.
On ajoute le premier mélange' au second et mélange le tout intimément pour former une pâte homogène semi-fluide qui constitue le flux d'enrobage pouvant être appliqué à des baguettes de soudure en nickel ou métal Monel de la façon habituelle. On obtient des revêtements exceptionnellement unis et compacts, uniformément répartis et d'épaisseur uniforme, exempts de piqûres et d'autres défauts.
Les électrodes enrobées ainsi produites formeront sur la fonte des soudures remarquables par la fluidité du métal, le couvrant de la soudure, le poli du dépôt, la résistance à la traction de la soudure, la stabilité de l'arc électrique et l'absence de toute porosité interne et externe.
Exemple 2..±
On prépare d'abord un mélange intime des ingrédients suivants, secs et réduits en poudre :
EMI5.1
<tb>
<tb> Graphite <SEP> Kg <SEP> 9,000
<tb> carbonate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> " <SEP> 13,500
<tb> silicium <SEP> (grossier) <SEP> " <SEP> 7,875
<tb> oxyde <SEP> de <SEP> plomb <SEP> " <SEP> 9,000
<tb> Mn <SEP> 02 <SEP> " <SEP> 1,125
<tb> Ferro-chrome <SEP> " <SEP> 2,250
<tb> ferro-silicium <SEP> " <SEP> 1,350 <SEP>
<tb> alliage <SEP> désodant <SEP> " <SEP> 0,900
<tb>
La poudre de silicium métallique et l'alliage désoxydant sont identiques à ceux employés dans le premier exemple.
On prépare séparément un second mélange intime des ingrédients suivants :
EMI5.2
2-ethyl-hexanol gr 169,8
EMI5.3
<tb>
<tb> aerosol <SEP> 25% <SEP> " <SEP> 56,6
<tb> silicate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 30 <SEP> Bé <SEP> kg <SEP> '40,500
<tb>
On ajoute le premier mélange au second et agite soigneusement le tout pour former une pâte onctueuse, semi-fluide. Le revêtement obtenu est particulièrement approprie aux baguettes de soudure à base de bronze, de bronze-phosphoreux, de cuivre et alliages de cuivre destinées à souder le cuivre et ses alliages. On obtient des soudures non-poreuses d'excellente qualité.
Exemple3.
On prépare d'abord un mélange intime des ingrédients suivants secs et pulvérulents
EMI5.4
<tb>
<tb> Graphite <SEP> Kg <SEP> 8,100
<tb> carbonate <SEP> de <SEP> baryum <SEP> " <SEP> 24,750
<tb> silicium. <SEP> (grossier) <SEP> " <SEP> 4,500
<tb> Mu <SEP> 02 <SEP> " <SEP> 4,050
<tb> Ferro-chrome <SEP> Il <SEP> 2,250
<tb> ferro-silicium <SEP> " <SEP> 0,900
<tb> alliage <SEP> désoxydant <SEP> " <SEP> 0,450
<tb>
La poudre de silicium métallique et l'alliage désoxydant sont identiques à ceux des exemples 1 et 2.
On prépare séparément un second mélange comme suit :
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
<tb>
<tb> 2-éthyl-hexanol <SEP> gr <SEP> 84,9
<tb> Aérosol <SEP> 25% <SEP> Il <SEP> 42,5
<tb> silicate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 30 <SEP> Bé <SEP> Kg <SEP> 33,750
<tb>
On ajoute le premier mélange au seconde agite à fond le tout pour former une pâte très consistante qui constitue un enrobage approprié pour des baguettes de soudure à base d'acier et d'alliages d'acier qui ainsi revêtues donnent d'excellentes soudures, non-poreuses, unies et facilement usinables.
On peut incorporer d'autresingrédients complémentaires et une partie du graphite peut être remplacé par d'autres matières carbonées.
De même, une partie du carbonate de métal alcalino-terreux peut être remplacé par un autre sel de métal alcalino-terreux, tel que le fluorure.
REVENDICATIONS.
1. - Flux d'enrobage pour baguette de, soudure, caractérisé en ce qu'il contient :
Graphite 10 à 30 parties en poids sel de métal alcalino-terreux 25 à 60 " " " silicium métallique en poudre calibrée 80 à 100 mailles 5 à 20 " n " oxydes de métaux lourds pris parmi un groupe comprenant le bioxyde de manganèse et un mélange de bioxyde de man- ganèse et d'oxyde de plomb 2,5 à 25 " " " ferro-alliages désoxydants 3 à 30 " " " le tout intimement mélangé'avec une solution aqueuse concentrée d'un silicate de métal alcalin contenant des quantités efficaces d'un agent mouillant et d'un agent anti-mousse,
cette solution étant prise en quantité suffisante pour donner au flux d'enrobage une consistance crémeuse à pâteuse.
2. - Flux d'enrobage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la solution de silicate est une solution aqueuse de silicate de sodium de 30 à 32 Baume.
<Desc / Clms Page number 1>
COATING FLUX FOR WELDING STICKS.
The present invention:, due to Mr. René D. Wasserman, relates to the coating fluxes of welding rods used in electric arc welding.
The use of flux coated welding rods in electric arc welding of metals has come into common practice. Flux coated rods have various advantages over bare rods due to the fact that the flux coating protects the molten metal from harmful atnospheric influences while it is subjected to the extremely high arc temperatures, compensating for the effects. possible losses of certain alloying elements, improves and / or modifies the metallurgical properties of the weld by supplying it with a supplement of suitable ferro-alloys, and stabilizes the electric arc, thus improving the entire operation. '
The coating flows used must have, in order to properly fulfill their functions,
a whole combination of various properties.
They should adhere securely to the rod which they are coating and melt at a predetermined temperature lower than that required for welding.
These coatings usually contain ingredients intended to close a gas envelope around the weld, which envelope is to serve to remove oxygen and nitrogen from the air. They also contain slag forming products to dissolve and float unwanted oxides that may preexist or form in the weld. Still other ingredients can be used to regulate the flow of the metal making up the weld, to act as deoxidizers, to alloy with the metal of the weld or to stabilize the arc. The flux coating is thus intended to facilitate welding and to improve the metallurgical properties of the weld.
Ingredients capable of fulfilling the above-mentioned functions separately and mixtures of these ingredients having some of the desired properties are known, but it has not been possible until now to prepare flows having to a sufficient extent all the required properties. . This is due to the fact that frequently when a given ingredient gives the flux a specific property, it simultaneously exerts a
<Desc / Clms Page number 2>
unfavorable influence on one or more other desired properties of the flux. Care must therefore be taken to avoid introducing into the combination any element liable to impair the metallurgical properties of the weld, for example to increase its porosity or friability or to reduce its tensile strength.
In addition all the ingredients must be compatible with each other.
It is a well known fact that coating fluxes frequently develop undesirable properties during their preparation or during the coating itself. This is usually due to premature chemical reactions that can occur between the components of the flux, especially when exposed to air. Gases such as carbon dioxide are given off inside the coating and the bubbles formed make the coating porous and uneven and form surface pits. These faults can be the cause of serious welding difficulties.
The object of the invention is to provide fluxes and above all fluxes for coating electrodes free from the aforementioned defects and capable of combining all the various qualities required for these compositions. The new fluxes according to the invention greatly facilitate welding and improve the metallurgical properties of the weld. The invention proposes in particular to prevent any premature chemical reaction between the components of the flux which may cause a loss of properties favorable to welding. Yet another object is to improve the coating properties of the flux and thereby ensure the formation of compact and uniform coatings under all atmospheric conditions.
To achieve the new coating flow, an intimate mixture of the following dry and powdered ingredients is prepared
EMI2.1
<tb>
<tb> carbonaceous <SEP> material <SEP> 10 <SEP> to <SEP> 30 <SEP> parts <SEP> in <SEP> weight
<tb> salts <SEP> of <SEP> metals <SEP> alealinerrous <SEP> 25 <SEP> to <SEP> 60 <SEP> "<SEP>" <SEP> "
<tb> silicon <SEP> 5 <SEP> to <SEP> 20 <SEP> "<SEP>" <SEP> "
<tb> <SEP> heavy <SEP> metal <SEP> oxides <SEP> 2.5 <SEP> to <SEP> 25 <SEP> "<SEP>" <SEP> "
<tb> iron alloys <SEP> of <SEP> contribution <SEP>
<tb> deoxidizers <SEP> 3 <SEP> to <SEP> 30 <SEP> "<SEP>" <SEP> "
<tb>
A coating composition having the appropriate consistency is then formed by stirring this mixture in a concentrated aqueous solution of a soluble silicate containing sufficient amounts of a wetting agent and an anti-foaming agent to be effective.
As the carbon source, graphite powder is preferably used. The role of the carbonaceous material is to act as a reducing agent and to form carbon oxides which help to form the gaseous envelope protecting the weld during its formation. It has been noticed that graphite is far superior to charcoal, charcoal and other carbonaceous materials because of its chemical setting and its high thermal conductivity combined with a low coefficient of thermal expansion. The charcoal and the charcoal tend to combine with the iron existing in the weld to form iron carbides which aid austenitic transformation by rapidly cooling the weld resulting in noticeable hardening of the weld.
Graphite exhibits this tendency only to a very low degree and therefore allows relatively soft and very strong welds to be formed which are easy to machine. It is therefore preferred to use graphite powder or, at the very least, to take the major part of the carbonaceous material in graphite. Graphite has already been used in certain soldering fluxes, but never yet in fluxes containing the aforementioned ingredients in the proportions indicated.
The fluxes according to the invention preferably contain exceptionally high proportions of relatively coarse silicon powder. Silicon should promote slag float and fluidify the flow
<Desc / Clms Page number 3>
during welding. However, the large quantities of finely pulverized silicon which has been used up to now can no longer be used here because of the extremely harmful effect of the so-called "gas-gassing" phenomenon which results from the reaction, in the presence of air. , between silicon and soluble silicate used as a binder. The extent to which this reaction can occur depends mainly on the total exposed surface area of the silicon particles, and it is evident that the finer these silicon particles, the larger the surface exposed to the reaction.
Another disadvantage of fine particles is that they burn much faster during welding and thus cause loss of appreciable amounts of certain metal constituents of the alloy. We priest use silicon powder passing through the 80 mesh sieve and retained by the 100 mesh sieve. In this relatively coarse form, sufficient silicon can be employed to exert a favorable effect without at the same time producing other substantially harmful effects.
The most important feature of the invention is the simultaneous use of small amounts of a wetting agent and an anti-foaming agent.
It is very difficult in practice to obtain uniform and compact coatings on electrodes, especially by the immersion process.
The results of the coating are deeply affected by the premature chemical reaction between the components, a reaction favored by exposure to air, high temperatures and humidity. Air bubbles frequently form on the surface of the coatings and give rise to irregularities in thickness and density of the coatings, irregularities causing trouble in welding by requiring the application of stronger currents and higher temperatures, all to the detriment of the quality of the welds obtained.
Most of these difficulties have been found to be overcome by adding both a wetting agent and an anti-foaming agent to the flow. It appears that the defoamer removes air entrapment in the coating mass and the wetting agent facilitates rapid formation of a uniform coating along the length of the rod.
These favorable effects in turn serve to minimize the premature chemical reaction and thus promote the formation of denser and more adhesive coatings. Whatever the correct explanation, there is no endowment that the simul presence - Tanning of small amounts of these two agents in the flow appreciably improves the formation of the coating and the coated electrodes thus prepared and allows the use together of materials considered until now as incompatible.
Not only do the anti-foaming and wetting agents improve the coating operation of the rods, their presence appears to have a plasticizing effect on the finished coating by making it less friable and less prone to chipping. Another advantage of the use of these agents is that they allow the coating paste to be prepared longer in advance and to be preserved without it deteriorating. This would tend to prove the correctness of the theory put forward above, namely that these agents tend in some way to prevent the premature chemical reaction between the components of the flux.
It is clear that the wetting agent and the anti-foaming agent must be compatible with each other and with the other ingredients of the flux, that is to say, they must not react with them. A few simple tests are enough to be sure. A suitable defoamer for the intended purpose would be 2-ethyl-hexanol; other suitable anti-foam agents are the triamylamines known under the trade designation "Anti-foam L.F." sold by Du Pont de Nemours, and "Anti-foam N 25-2 sold by Hercules Powder C.
Various suitable wetting agents are also available on the market, for example "Aerosol 25%" from Carbide & Carbon Chemical C, various "Tergitol" from the same company, "Triton W-30" from Roehm & Haas, Chemical C and "Intramine" from Synthetic Chemicals Corporation Small amounts of these products are sufficient, preferably 0.25 to 0.75% by weight (calculated on the total weight of the flow) of anti-foaming agent and 0. 01 to 0.05% wetting agent. It is
<Desc / Clms Page number 4>
easy to determine in each particular case the optimum quantity of these two agents.
The other ingredients entering into the composition of the flux according to the invention 1-1 are more or less usual, but the proportions adopted are not. The alkaline earth metal salts, preferably carbonates, have the task of stabilizing the arc, facilitating the formation of slag and producing the protective gaseous envelope. Heavy metal oxides are intended to facilitate the formation of slag. Deoxidizing ferroalloys such as ferro-chromium, ferro-silioium and iron-aluminum and manganese-silicon alloys are intended to alloy with the metal forming the weld to increase its tensile strength and toughness. Finally, the soluble silicate functions as a binder and also participates in the formation of slag.
To prepare the coating flow, the procedure is preferably as follows. The various dry ingredients are first of all intimately mixed and in powder form. It is advisable to control the size of the particles, in particular those of silicon, as was pointed out above. The mixture is then stirred in a concentrated aqueous solution of soluble silicate.
A 30-32 Baumé sodium silica solution is preferably used in an amount sufficient to give the preparation the required pasty consistency, which varies according to the thickness of the coating to be applied; in general, the dough is given the consistency of sour cream. This paste is applied to the welding electrodes by any suitable method, generally by dipping the electrode into the paste or by pushing the paste under pressure onto the electrodes. These operations can be repeated, if necessary with intermediate drying, to obtain the desired coating thickness. The coatings thus obtained are exceptionally united, compact and of uniform thickness; they are free from blisters, punctures and other defects.
The coating flux according to the invention can be applied to electrodes of various metals and alloys, such as steel, nickel, Monel metal, bronze and the like, to weld a wide variety of metals and alloys. 'alloys such as cast iron, bronze, copper, tool steels, etc. The specific ingredients of the flux are chosen from the groups of materials listed above and their proportions set between the limits indicated so as to obtain in each particular application optimum results.
The melting point of the composition, the proportions and nature of the ferroalloy as well as other variable factors are chosen so as to obtain an optimum result for each type of metal constituting the weld and for each type of base metal to which solder must be applied.
Example 1.
An intimate mixture of the following dry and powdered ingredients is prepared:
EMI4.1
<tb>
<tb> Graphite <SEP> Kg <SEP> 7,200
<tb> carbonate <SEP> of <SEP> barium <SEP> "<SEP> 23.175
<tb> silicon <SEP> (coarse) <SEP> Il <SEP> 3.375
<tb> Mn <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> "<SEP> 4,500
<tb> Ferro-chrome <SEP> "<SEP> 2,250
<tb> ferro-silicon <SEP> ti <SEP> 2,250
<tb> alloy <SEP> deoxidizer <SEP> "<SEP> 2,250
<tb>
Silicon powder has particle size between 80 and 100 mesh. The deoxidizing alloy contains 40% iron, 20% aluminum, 20% manganese and 20% silicon.
A second intimate mixture is prepared as follows:
2-1thy1-hexanol gr 56.6
Aerosol 25% Il 28.3
<Desc / Clms Page number 5>
aqueous solution of sodium silicate at 30 Kg Balm 36.
The first mixture is added to the second and the whole is mixed thoroughly to form a homogeneous semi-fluid paste which constitutes the coating flux which can be applied to nickel or Monel metal solder rods in the usual manner. Exceptionally smooth and compact coatings are obtained, evenly distributed and of uniform thickness, free from pitting and other defects.
The coated electrodes thus produced will form welds on the cast iron which are remarkable for the fluidity of the metal, the covering of the weld, the polish of the deposit, the tensile strength of the weld, the stability of the electric arc and the absence of any internal and external porosity.
Example 2 .. ±
First, an intimate mixture of the following ingredients is prepared, dry and powdered:
EMI5.1
<tb>
<tb> Graphite <SEP> Kg <SEP> 9,000
<tb> <SEP> calcium <SEP> carbonate <SEP> "<SEP> 13,500
<tb> silicon <SEP> (coarse) <SEP> "<SEP> 7.875
<tb> <SEP> oxide <SEP> lead <SEP> "<SEP> 9,000
<tb> Mn <SEP> 02 <SEP> "<SEP> 1.125
<tb> Ferro-chrome <SEP> "<SEP> 2,250
<tb> ferro-silicon <SEP> "<SEP> 1,350 <SEP>
<tb> <SEP> deodorant alloy <SEP> "<SEP> 0.900
<tb>
The metallic silicon powder and the deoxidizing alloy are identical to those used in the first example.
A second intimate mixture of the following ingredients is separately prepared:
EMI5.2
2-ethyl-hexanol gr 169.8
EMI5.3
<tb>
<tb> aerosol <SEP> 25% <SEP> "<SEP> 56.6
<tb> sodium <SEP> silicate <SEP> <SEP> 30 <SEP> Bé <SEP> kg <SEP> '40, 500
<tb>
Add the first mixture to the second and stir everything thoroughly to form a smooth, semi-fluid paste. The coating obtained is particularly suitable for welding rods based on bronze, phosphor-bronze, copper and copper alloys intended for welding copper and its alloys. Excellent quality non-porous welds are obtained.
Example 3.
First, an intimate mixture of the following dry and powdered ingredients is prepared
EMI5.4
<tb>
<tb> Graphite <SEP> Kg <SEP> 8,100
<tb> carbonate <SEP> of <SEP> barium <SEP> "<SEP> 24,750
<tb> silicon. <SEP> (coarse) <SEP> "<SEP> 4,500
<tb> Mu <SEP> 02 <SEP> "<SEP> 4,050
<tb> Ferro-chrome <SEP> Il <SEP> 2,250
<tb> ferro-silicon <SEP> "<SEP> 0.900
<tb> alloy <SEP> deoxidizer <SEP> "<SEP> 0.450
<tb>
The metallic silicon powder and the deoxidizing alloy are identical to those of Examples 1 and 2.
A second mixture is separately prepared as follows:
<Desc / Clms Page number 6>
EMI6.1
<tb>
<tb> 2-ethyl-hexanol <SEP> gr <SEP> 84.9
<tb> Aerosol <SEP> 25% <SEP> Il <SEP> 42.5
<tb> sodium <SEP> silicate <SEP> <SEP> 30 <SEP> Bé <SEP> Kg <SEP> 33,750
<tb>
The first mixture is added to the second stirred thoroughly to form a very consistent paste which constitutes a suitable coating for welding rods based on steel and steel alloys which thus coated give excellent welds, not -porous, united and easily machinable.
Other complementary ingredients can be incorporated and some of the graphite can be replaced by other carbonaceous materials.
Likewise, part of the alkaline earth metal carbonate can be replaced by another alkaline earth metal salt, such as fluoride.
CLAIMS.
1. - Coating flux for welding rod, characterized in that it contains:
Graphite 10 to 30 parts by weight alkaline earth metal salt 25 to 60 "" "silicon metal powder calibrated 80 to 100 mesh 5 to 20" n "heavy metal oxides taken from a group comprising manganese dioxide and a mixture of manganese dioxide and lead oxide 2.5 to 25 "" "deoxidizing ferroalloys 3 to 30" "" all intimately mixed with a concentrated aqueous solution of an alkali metal silicate containing quantities effective wetting agent and anti-foaming agent,
this solution being taken in sufficient quantity to give the coating flow a creamy to pasty consistency.
2. - Coating flow according to claim 1, characterized in that the silicate solution is an aqueous sodium silicate solution of 30 to 32 Baume.