CN100424036C - 陶瓷基体材料以及使用该材料的焊接用支承工具 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种机械强度高、耐热冲击性良好的陶瓷基体材料。该材料是一种由陶瓷粉末成形、烧结而成的陶瓷基体材料，上述的陶瓷粉末以具有90～150筛目范围粒度的SiO2粉末颗粒作为主要成分，当上述的陶瓷基体材料的整体作为100重量%时，其中含有：75～95重量%的SiO2、2～15重量%的Al2O3、1～5重量%的MgO、0.3～2重量%的Na2O以及/或者K2O以及0.01～0.5重量%的水，其它部分是0.5～5重量%的不可避免地混入的杂质。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接用的陶瓷基体材料，尤其涉及一种机械强度以及耐热冲击性得到改善的陶瓷基体材料。此外，本发明还涉及一种在陶瓷基体材料的一个面上层叠有玻璃纤维体的自动焊接用支承工具。本发明是对本件申请人在先提出申请并授权的自动焊接用支承工具(第2857116号日本专利)进行改良的，可对快速发展的焊接产业提供更优良的陶瓷基体材料以及自动焊接用支承工具，由此使高效率、高性能的自动焊接成为可能，从而能够提高生产性。
潜弧焊(SUBMERGED ARC WELDING)是一种在高电流、高电压下进行的普通的自动焊接方法，在此自动焊接方法中使用的陶瓷基体材料由耐火度、对急速加热和急速冷却的热冲击抵抗性、机械强度、耐酸性、以及耐化学性较强的陶瓷基体材料构成，以便顺利进行自动焊接。
申请人在先申请并获授权的第2857116号日本专利的说明书中记载的自动焊接用支承工具是一种在自动焊接用途中，特别是在潜弧焊接用途中，能够抑制焊接缺陷的发生，从而达到期望目的的优良的自动焊接支承工具。但是，针对迅速变化的焊接产业发展和产业现场所需的高效率生产用焊接方法的变化，新出现了下面所述的课题。
第一，在制造陶瓷基体材料的时，由于作为主要原料的陶瓷粉末颗粒比较大，因此陶瓷基体材料的机械强度降低，陶瓷基体材料会因来自外部的轻度撞击而产生破损。
第二，为了将粉末颗粒大的原材料烧结成陶瓷基体材料，需要添加具有熔剂作用的Na2O或者K2O，但是如果熔剂成分添加得超过了所需的量，则虽然具有因降低陶瓷基体材料的气孔率而提高机械强度的优点，但是陶瓷基体材料的结晶结构会被玻璃化，陶瓷基体材料就存在由焊接时产生的高温导致的热冲击而破损的情况。
陶瓷基体材料的破损不能完全保持由焊接产生的熔化金属，因此会成为产生所谓熔化金属熔漏的重大焊接缺陷的主要原因。
发明内容
如上所述，本发明的发明人提出的第2857116号日本专利的说明书中记载的自动焊接用支承工具中使用的陶瓷基体材料，虽然可作为赋予优良焊接性能的基体材料起作用，但是在机械强度、焊接高温的耐热冲击性方面却有不足。因此，本发明的目的是提供一种机械强度高、耐热冲击性优良的陶瓷基体材料。
本发明的另一目的是提供一种使用了该机械强度高、耐热冲击性优良的陶瓷基体材料的自动焊接用支承工具。
申请人已经意识到了，在先提出的日本专利第2857116号的说明书中记载的自动焊接用支承工具中使用的陶瓷基体材料，之所以机械强度低以及对因焊接高温造成的热冲击性的耐受性低的原因是，作为陶瓷基体材料主要成分的SiO2粉末颗粒较大，可达到60～80筛目，在烧结这样大的粉末颗粒时使用的熔剂(助熔剂)Na2O以及/或者K2O的含量较高，达到1.2～8重量％，还有，通过这些相关关系产生的陶瓷基体材料的气孔率较大，达到25～48％。根据上述的认识精心探讨研究的结果，完成了下述陶瓷基体材料以及自动焊接用支承工具的发明。其中，作为陶瓷基体材料主要成分的SiO2粉末颗粒的粒度为90～150筛目，Na2O以及/或者K2O的含量控制在0.3～2重量％，而且陶瓷基体材料的气孔率为12～24％，从而提高了陶瓷基体材料的机械强度，而且改善了急热、急冷时的耐热冲击性，由此更广泛地适用于自动焊接中。
也就是说，本发明涉及一种陶瓷基体材料，由陶瓷粉末成形、烧结而成，陶瓷粉末以具有90～150筛目范围粒度的SiO2粉末颗粒作为主要成分，当陶瓷基体材料的整体作为100重量％时，其中含有：75～95重量％的SiO2；2～15重量％Al2O3；1～5重量％的MgO；0.3～2重量％的Na2O以及/或者K2O；0.01～0.5重量％的水，其余部分是0.5～5重量％的不可避免地混入的杂质。
此外，本发明还涉及一种自动焊接用支承工具，包括由陶瓷粉末成形、烧结而成的陶瓷基体材料和层叠在所述陶瓷基体材料的一个面上的玻璃纤维体。其中，陶瓷粉末以具有90～150筛目范围的粒度的SiO2粉末颗粒作为主要成分，当陶瓷基体材料的整体作为100重量％时，其中含有：75～95重量％的SiO2、2～15重量％的Al2O3、1～5重量％的MgO、0.3～2重量％的Na2O以及/或者K2O、0.01～0.5重量％的水，其余部分是0.5～5重量％的不可避免混入的杂质；玻璃纤维体含有：40～70重量％的SiO2、5～20重量％的Al2O3、3～15重量％的B2O3、8～28重量％的CaO、0.5～4重量％的碱金属氧化物以及0.01～0.5重量％的水，其厚度为0.3～1.5mm。
在本发明的陶瓷基体材料以及使用该材料的自动焊接用支承工具中，用于成形、烧结的陶瓷粉末颗粒的主要成分的、具有90～150筛目范围的粒度的SiO2粉末颗粒优选是选自石英、鳞石英(tridymite，或リンケイ石)、以及方石英(crystobalite，或クリストバル石)的至少一种粉末颗粒。此外，陶瓷基体材料优选具有12～24％的气孔率。
附图说明
图1为本发明的自动焊接用支承工具的示意图。
符号说明
1 陶瓷基体材料
2 铝胶带
3 玻璃纤维体
4 钢板
具体实施方式
本发明的陶瓷基体材料，在焊接施工现场是作为在其一个面层叠有玻璃纤维体的自动焊接用支承工具而使用的。也就是说，如图1所示，在陶瓷基体材料1的一个面上层叠有玻璃纤维体3，玻璃纤维体3与需要焊接的钢板4接触后安装到钢板4上。此时，用机械工具将陶瓷基体材料1和玻璃纤维体3安装到钢板4上也是可以的。但是通常由于使用铝胶带2将焊接支承工具安装到钢板上的方法简便而且可靠，因而是优选的。铝胶带2具有能够将焊接时产生的气体排出的多个小孔，且其一个面上涂有粘结层，在铝胶带2的中央部粘贴陶瓷基体材料1的底面，其端部一侧粘贴在钢板4的内侧。
由上述内容可知，陶瓷基体材料1起到保护在焊接时形成的熔化金属层的作用，尤其是起到控制内侧焊道(背面焊道)宽度和深度等的形状的作用。此外，玻璃纤维体作为容易使需要焊接的钢板和焊接支撑工具完全贴紧的缓冲材料，同时容易使焊接时产生的气体排出，既防止了咬边、重叠、飞溅、针孔等焊接缺陷的发生，又起到了保证良好的焊接焊道以及良好的内侧焊道形状的作用。
下面，对本发明的陶瓷基体材料以及玻璃纤维体进行详细说明。
本发明的陶瓷基体材料1，可以将选自a-石英(a-Quartz)，鳞石英(tridymite、リンケイ石)、以及方石英(crystobalite、クリストバル石)中选择至少一种矿物作为主结晶相。或者，也可以将以各自不同含量含有本发明的陶瓷基体材料各成分的几种矿物混合来代替使用这些矿物相，制造本发明的陶瓷基体材料。
例如，也可以Si2O是从含有它的矿物如硅土、高岭土、长石、云石、滑石、模来石中、Al2O3是从含有它的矿物如矾土、高岭土、模来石、铝土矿中、MgO是从含有它的矿物如菱苦土、堇青石、滑石、菱镁矿中、Na2O是从含有它的矿物如苏打长石、苏打钠(ソ一ダナトリウム)、苏打水玻璃中、K2O是从含有它的矿物如钾长石、钛酸钾、钾水玻璃中按照满足本发明的陶瓷基体材料的组成范围适当按配比混合各种矿物，制造本发明的陶瓷基体材料。
通过调整该矿物原料粉末颗粒的粒度，按照可获得本发明的陶瓷基体材料的组成的方式调整矿物原料的配合量，并对其进行成形、烧结，由此，可制造出具有本发明的组成范围且具有12～24％的气孔率的本发明的陶瓷基体材料。而且，这样制造的陶瓷基体材料还具有1435℃～1670℃的耐热性(SK)。
本发明的陶瓷基体材料的重要成分之一的SiO2，其结晶相是以a-石英、鳞石英、以及/或者方石英的方式存在。SiO2在本发明的陶瓷基体材料中含有75～95重量％，优选是含有80～95重量％、更优选是含有85～95重量％。在SiO2的含量不到75重量％时，陶瓷基体材料的耐热性降低，产生过多的熔渣，此外，由于熔化物较多，所以电弧热变得不稳定，很容易产生所谓的咬边、飞溅的焊接缺陷。另一方面，如果SiO2含量超过95重量％，则由于熔渣的流动性减小，不能形成均匀的内侧焊道，熔渣的剥离性也降低，因此容易发生熔渣卷入的情况。
Al2O3是一种能够提高陶瓷基体材料的耐火性，使其能够承受自动焊接(潜弧焊)时产生的高温，提高焊接时产生的熔渣的粘性，取得均匀的内侧焊道效果的必要成分。Al2O3含量为2～15重量％，优选为2.5～12重量％，更优选为3～10重量％。在Al2O3含量不足2重量％时，容易产生飞溅，此外由于熔渣剥离性降低，所以焊接后必须用研磨机或者钢丝刷研磨除去附着在内侧焊道上的熔渣。此外、如果Al2O3含量超过15重量％，则耐火度过高，熔渣的粘性降低，容易产生熔渣卷入、咬边等焊接缺陷。
此外，MgO是一种作用与Al2O3类似的成分，即起到提高陶瓷基体材料的耐热性，使熔渣的剥离性良好的作用。MgO含量为1～5重量％，优选为1.5～4.5重量％，更优选为2～4重量％。MgO含量不足1重量％时，熔化金属的粘性降低，熔渣的剥离性降低，容易产生咬边、重叠等焊接缺陷。如果MgO含量超过5重量％，则熔化金属的粘性过大，使气体的排出变得困难，容易产生气泡、飞溅、压痕等焊接缺陷。
在本发明的陶瓷基体材料中、Na2O以及/或者K2O是一种在烧结陶瓷粉末颗粒形成陶瓷基体材料时起到熔剂作用的烧结助剂。因此，通过含有Na2O以及/或者K2O，可以扩大陶瓷的烧成温度范围，但是另一方面，对焊接缺陷产生影响，如生成的熔渣的粘性以及熔渣的剥离性、熔渣的卷入、咬边、内侧焊道的气孔等。在本发明的陶瓷基体材料中，Na2O、K2O可以各自单独地含在陶瓷基体材料中，或者也可以两者成分并用。单独使用或者并用的Na2O以及/或者K2O的含量为0.3～2重量％，优选为0.5～1.8重量％范围。如果单独使用或者并用的Na2O以及/或者K2O的含量不足0.3重量％，则不能充分起到作为烧结助剂的作用，而且熔渣的粘性降低，降低熔渣的剥离性，容易使熔渣卷入所生成的内侧焊道中，以及容易发生咬边。另一方面，如果单独使用或者并用的Na2O以及/或者K2O的含量超过2重量％，则虽然具有陶瓷基体材料的气孔率降低而机械强度提高的优点，但是使陶瓷基体材料的结晶结构玻璃化，由此，降低对于焊接时产生的高温热冲击的耐受性，由此因焊接时的高温而可能导致陶瓷基体材料破损。
在本发明的陶瓷基体材料中，除了SiO2、Al2O3、MgO、Na2O以及K2O以外，不可避免地混入的Fe2O3、TiO2、LiO2、CaO、ZrO2等杂质可以含有0.5～5重量％范围。这些杂质并不是有意含在本发明的陶瓷基体材料中的，而是在制造陶瓷基体材料时，从原料粉末中不可避免地混入进去。
在本发明中是通过成形、烧结陶瓷粉末颗粒来制造陶瓷基体材料，成形时原料粉末的粒度是非常重要的。也就是说、如果作为制造陶瓷基体材料时的主要成分SiO2粉末颗粒的大小比较大，则成形、烧结而成的陶瓷基体材料的机械强度就会变小，来自外部的轻轻的冲击也有可能导致陶瓷基体材料产生破损，在本发明的陶瓷基体材料中，尤其是SiO2粉末颗粒的粒度做成为90～150筛目。如果SiO2粉末颗粒的粒度低于90～150筛目，由于粉末颗粒的粒度变大，所以成形、烧结而成的陶瓷基体材料的机械强度变小，必须十分小心地处理陶瓷基体材料，实际处理不方便。另一方面、如果SiO2粉末颗粒超过150筛目，则虽然机械强度良好，但是因作为焊接用支承工具的基本特性的急热、急冷的耐热冲击性降低，焊接时也有可能产生陶瓷基体材料的破损。此外，含有和作为主要原料的SiO2粉末颗粒混合的Al2O3、MgO、Na2O以及/或者K2O的粉末颗粒的大小，从与SiO2粉末颗粒混合性的角度出发，优选是与SiO2粉末颗粒相同大小或者比其稍微小的粉末颗粒。
在本发明中，陶瓷粉末颗粒的粒度通过将各种原料矿物破碎后，使用标准筛进行筛分，将粒度控制在90～150筛目的范围内。
接下来，从陶瓷基体材料的机械强度以及对急热、急冷的耐热冲击性的角度考虑，本发明的陶瓷基体材料成形、烧结后的气孔率为12～24％。如果气孔率不足12％，则在陶瓷基体材料中生成过多的玻璃结晶相，伴随而来的是焊接时产生的气体不容易吸收，导致因热冲击而使陶瓷基体材料破损。另一方面，如果气孔率超过24％，则与如上所述的Na2O以及/或者K2O的含量不足0.3重量％的情况一样，陶瓷基体材料的机械强度降低，很容易导致使用上的困难和焊接时破损。
另外，气孔率用下面的公式来定义。
气孔率＝(W3-W1)/(W3-W2)×100
(式中W1表示的是干燥重量、W2表示的是水中重量、W3表示的是从水中取出时的饱和重量。)
此外，含在本发明的陶瓷基体材料中的水为0.01～0.5重量％。规定这样的范围的理由是，陶瓷基体材料的含水量对焊接时的气孔和压痕等有较大影响，如果超过0.5重量％的水存在于陶瓷基体材料中，则焊接时来自陶瓷基体材料中的水被熔化金属吸收，会在内侧焊道中产生许多细微的气孔。另外，此水分通过吸收大气中的水分，还会存在于陶瓷基体材料的表面和气孔等中。
如下面的一个例子所示，上述本发明的陶瓷基体材料是这样制造出的：按照本发明的陶瓷基体材料的组成范围，将调整了粉末颗粒的粒度的主要原料、辅助原料的无机化合物进行混合，与通常的陶瓷材料一样，经过成形、烧结来制造。作为主要原料使用含有选自a-石英、鳞石英、方石英的至少一种原料粉末的矿物。
1)陶瓷原料的混合：将选自a-石英、鳞石英、方石英中的至少一种原料粉末粉碎成90～150筛目，并对苏打长石(含有Na2O的矿物)或者钾长石(含有K2O的矿物)、矾土(含有Al2O3的矿物)、菱苦土(含有MgO的矿物)按规定的配合比例混合后，将其粉碎成90～150筛目，优选为150筛目以下，更优选为325筛目以下的辅助原料混合粉末和选自a-石英、方石英族群中的至少一种原料混合。
2)有机粘结剂的添加：接下来，将聚乙烯醇(PVA205)、硬脂酸、石蜡、萘、锯屑以及其它的添加剂加入上述混合粉末中，用烤炉以90～110℃的温度干燥8～24小时后，用40吨的机械压力，以每个陶瓷基体材料的成形压力为10～30kgf/cm2按照规定形状进行压缩成形，然后再次用烤炉以90～110℃的温度干燥24小时，之后用1250～1400℃的温度进行热处理(烧结)，由此制造陶瓷基体材料。
接下来，对在本发明的自动焊接用支承工具中层叠在本发明的陶瓷基体材料的一个面上的玻璃纤维体进行说明。
玻璃纤维体含有SiO2，其含量为40～70重量％。如果玻璃纤维体中的SiO2含量不足40重量％，则耐热性降低，玻璃纤维体过度熔化，在产生大量气体的同时，生成过多的熔渣，使熔渣剥离性降低，容易产生气孔、压痕等焊接缺陷。此外，如果SiO2含量超过70重量％，则玻璃纤维的弯曲弹性降低，弯曲强度明显下降，玻璃纤维很容易破坏，焊接时陶瓷基体材料不能保护熔化金属，此外熔渣的流动性降低，产生大量的咬边和重叠等焊接缺陷。
玻璃纤维体所含有的Al2O3的含量为5～20重量％。如果Al2O3含量不足5重量％，则耐热性不足，生成大量的熔化金属和熔渣，另外，气体的排出变得困难，导致熔渣的剥离性降低以及如气孔这样的焊接缺陷。另一方面，如果Al2O3含量超过20重量％，则玻璃纤维体的耐火度过高，导致熔渣的流动性降低，容易产生如咬边这样的焊接缺陷。
此外，玻璃纤维体中的B2O3的含量为3～15重量％。玻璃纤维体中的B2O3在玻璃纤维内起到熔剂的作用，由此起到扩大玻璃纤维的塑性范围的作用。当B2O3含量不足3重量％时，熔渣的流动性降低，降低熔渣的剥离性，在生成的内侧焊道中产生熔渣的卷入。如果B2O3含量超过15重量％，则玻璃纤维的弯曲强度降低，玻璃纤维容易破碎，使内侧焊道的形状比所需的形成得更宽更深，需要消耗大量的钢丝，所以使制造成本上升。
本发明的玻璃纤维体中的CaO的含量为8～28重量％。CaO是一种与B2O3的作用类似的成分，调节玻璃纤维体的耐热性、机械强度、塑性范围等。在此，如果CaO含量不足8重量％，则熔渣的流动性降低，降低熔渣的剥离性，产生熔渣卷入内侧焊道的情况，此外，还容易产生咬边。如果CaO含量超过28重量％，则由于耐火度降低而使玻璃纤维体很容易熔化，由于熔化物过大从而生成过多的熔渣，产生大量的气体。气体的一部分和水发生化学反应，使焊接后焊道内产生气泡，有可能导致致命的焊接缺陷。
此外，本发明的玻璃纤维体也可以含有Na2O、K2O、Li2O等碱金属氧化物，其含量为0.5～4重量％。碱金属氧化物是与玻璃纤维的抗拉强度、压缩强度、弯曲强度等机械性能以及成形性有关的重要成分。
本发明的玻璃纤维体的含水量为0.01～0.5重量％。规定此范围的理由是，含水量和陶瓷基体材料一样对焊接缺陷会产生影响，超过0.5重量％的情况下，焊接时过多的水分渗入内侧焊道内，在焊接后，焊道内产生大量的细微气孔。另外，由于吸收大气中的水分，该水分也存在于玻璃纤维体的表面和气孔(包含在纤维组织之间)中。
此外，本发明中的玻璃纤维体的厚度最好为0.3～1.5mm。玻璃纤维体容易排出由电弧热产生的气体，起到防止焊接缺陷的作用。此时，作用效果会因玻璃纤维厚度的不同而不同。厚度不足0.3mm的情况下，在被焊接的钢板和陶瓷基体材料之间不能起到缓冲作用，此外，在焊接的早期阶段由于玻璃纤维体熔化，导致陶瓷基体材料露出，而且气体排出变得困难，并在内侧焊道内露出压痕，使熔渣的剥离性降低。厚度超过1.5mm的情况下，虽然气体排出变得容易，但是由于玻璃纤维体太厚，焊接后玻璃纤维残留在陶瓷基体材料上，控制内侧焊道的宽度和深度变得困难。
在使用本发明的玻璃纤维体时，玻璃纤维体可以采用一层或者多层玻璃纤维。
接下来，对本发明的玻璃纤维体的制造方法进行说明。具有上述组成的玻璃纤维体可以使用在陶瓷基体材料中所列举的主要原料、辅助原料的陶瓷。而且，作为B2O3来源可以使用硼砂和硼酸等，作为CaO来源可以使用石灰石、白云石、消石灰、萤石、硅石灰等。通过适当地配合这些主要原料、辅助原料的矿物来制造具有本发明的玻璃纤维体的组成的混合粉末。接下来，将此混合粉末置于白金坩埚中熔化，穿过设置在坩埚底面的细孔缠绕成筒管的同时纺丝成玻璃纤维。将由此制造的玻璃纤维编织成搓绞线，制造玻璃纤维薄片，将此玻璃纤维薄片叠置，形成一层～十层的薄片，形成0.3～1.5mm的厚度，从而制造出含水量为0.01～0.5％的玻璃纤维体。
如图1所示，将本发明的陶瓷基体材料1的一个面紧贴在铝胶带2上并固定，接下来，将上述玻璃纤维体3紧贴在陶瓷基体材料1的另一面上，由此制造本发明的自动焊接支承工具。
实施例
使用改变陶瓷基体材料的组成来制造的例1～例9的自动焊接用工具进行自动焊接(潜弧焊)，并对其焊接性能进行评价。表1表示基体材料的组成以及气孔率，表2表示焊接试验结果。另外，在制造出例1～例9的陶瓷基体材料时，选择石英、鳞石英、方石英、堇青石、滑石等中的至少一种作为主要原料，将这些主要原料粉碎成90～150筛目。此外，通过将作为辅助原料的苏打长石(含有Na2O的矿物)或者钾长石(含有K2O的矿物)、矾土(含有Al2O3的矿物)、菱苦土(含有MgO的矿物)等按规定的配合比例混合后粉碎成325筛目以下，将其与主要原料混合。在此，例4～例8是本发明例，例1～例3、例9是比较例。
另外，层叠在陶瓷基体材料上的玻璃纤维体是使用以下所示的成分组成的。SiO2：54.2重量％、Al2O3；12.3重量％、MgO：2.1重量％、B2O3：10.8重量％、CaO：19.8重量％、其它的碱金属氧化物(Na2O、K2O等)：0.68重量％、含水量：0.12重量％、厚度：1mm(0.5mm叠置两层)。
此外，评价焊接特性所用的焊接方法是单电极式潜弧焊接方法，其它条件以及评价方法如下所述。
1)电焊导线以及焊剂 ：L-8×S-707
2)焊接电压(V) ：35
3)焊接电流(A) ：900
4)钢板厚度 ：16mm
5)焊接速度 ：29cm/min
6)坡口角 ：50
7)焊缝根部间隙 ：2mm
8)焊接姿势 ：向下的姿势
另外，虽然电焊导线以及焊剂使用的是上述的L-8×S-707，但是使用US-40×MF-100N也可以获得同样的结果，此结果已得到了确认。
在评价焊接性能中，有没有发生咬边、飞溅、重叠的情况，以及熔渣剥离性是否良好、内侧焊道的形状是否良好、对陶瓷基体材料破损的评价、因热冲击发生的陶瓷基体材料破损情况均是通过目测的方式进行的。
表1
表2试验结果
从表2中的焊接试验结果中可知，在陶瓷基体材料的组成在本发明的组成范围内的例4～例8中，均可获得不产生陶瓷基体材料的破损、并且没有焊接焊道的外观、熔渣剥离性、及其它焊接缺陷的非常优良的焊接焊道。
另一方面，在陶瓷基体材料的组成位于本发明的组成范围之外的例1、例2、例3以及例9中，由于气孔率处于本发明优选的范围之外，产生陶瓷基体材料的破损，由此发现产生了大量的焊接缺陷。这些例子中出现的问题的详细情况如下：
例1、例2的陶瓷基体材料不是石英族(选自a-石英、鳞石英、方石英的至少一种粉末颗粒)，而是使用堇青石(MgO-SiO2-Al2O3)族的原料粉末。相对于本发明的陶瓷基体材料的组成范围，SiO2含量低、Al2O3含量过大、Na2O含量或者Na2O+K2O的含量过大的同时，气孔率超过了本发明的陶瓷基体材料。因此，产生了陶瓷基体材料的破损和因热冲击引起的破损，除此之外，还发生了各种焊接缺陷。
发明人认为，之所以发生这些缺陷，陶瓷基体材料的原料粉末耐热性不足也是其中一个原因。也就是说，本发明的陶瓷基体材料以及使用该材料的自动焊接支承工具是为了能够抵抗由高电压、高电流产生的高热，陶瓷基体材料的耐火度必须充分高，而使用堇青石族粉末原料制造的陶瓷基体材料是在焊接时不能安全地保持熔化金属，容易熔化，产生焊接金属熔漏。
例3的陶瓷基体材料Na2O含量以及Na2O+K2O的含量超过本发明的范围2重量％，存在过量，此外，陶瓷基体材料的气孔率也超过本发明的范围。虽然内侧焊道形状、熔渣剥离性获得了与现有材料相同程度的结果，但是产生了咬边、飞溅、重叠的焊接缺陷。此外，陶瓷基体材料的结晶相在玻璃化后的致密性超过了所需要的程度。结果，急热急冷时的耐热冲击性能降低，由于焊接时产生的高温的热冲击，陶瓷基体材料发生了破损。
例9的陶瓷基体材料除了Na2O+K2O的含量低于本发明的0.3重量％的范围以外，其它成分在本发明的组成范围内。因此，内侧焊道形状是与现有材料一样处于同等水平，熔渣剥离性良好，但是由于作为烧结助剂的Na2O+K2O的含量不足，陶瓷基体材料的气孔率超出了本发明的范围，从而机械强度降低，陶瓷基体材料发生了破损。此外，还产生了重叠和咬边。
如上所述，本发明为了适应焊接产业的发展以及焊接条件的变化在焊接施工现场中进行适当的自动焊接，可提供对申请人在先提出申请并被授权的第2857116号日本专利说明书申记载的自动焊接支承工具进行改良的、具有较高机械强度和应对急热急冷的耐热冲击性的陶瓷基体材料，以及使用该材料的自动焊接用支承工具。
Claims (6)
1. 一种陶瓷基体材料，由陶瓷粉末成形、烧结而成，其特征在于：所述陶瓷粉末是以具有90～150筛目范围粒度的SiO2粉末颗粒作为主要成分，当将所述陶瓷基体材料的整体作为100重量％时，其中含有：75～95重量％的SiO2、2～15重量％的Al2O3、1～5重量％的MgO、0.3～2重量％的Na2O和/或K2O、0.01～0.5重量％的水，其它部分是0.5～5重量％的不可避免混入的杂质。
2. 如权利要求1所述的陶瓷基体材料，其特征在于：所述具有90～150筛目范围粒度的SiO2粉末颗粒是选自石英、鳞石英、方石英的至少一种粉末颗粒。
3. 如权利要求1所述的陶瓷基体材料，其特征在于：所述陶瓷基体材料具有12～24％的气孔率。
4. 一种自动焊接用支承工具，包括由陶瓷粉末成形、烧结而成的陶瓷基体材料和层叠在所述陶瓷基体材料的一个面上的玻璃纤维体，其特征在于：
所述陶瓷粉末是以具有90～150筛目范围粒度的SiO2粉末颗粒作为主要成分，当将所述陶瓷基体材料的整体作为100重量％时，其中含有：75～95重量％的SiO2、2～15重量％的Al2O3、1～5重量％的MgO、0.3～2重量％的Na2O和/或K2O、0.01～0.5重量％的水，其它部分是0.5～5重量％的不可避免混入的杂质，
所述玻璃纤维体含有：40～70重量％的SiO2、5～20重量％的Al2O3、3～15％的B2O3、8～28重量％的CaO、0.5～4重量％的碱金属氧化物以及0.01～0.5重量％的水，其厚度为0.3～1.5mm。
5. 如权利要求4所述的自动焊接用支承工具，其特征在于：所述具有90～150筛目范围粒度的SiO2粉末颗粒是选自石英、鳞石英以及方石英的至少一种粉末颗粒。
6. 如权利要求4所述的自动焊接用支承工具，其特征在于：所述陶瓷基体材料具有12～24％的气孔率。
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