CN101745759A

CN101745759A - 一种镍基焊条

Info

Publication number: CN101745759A
Application number: CN200910227721A
Authority: CN
Inventors: 张宝伟; 黄连涛; 郭敬杰
Original assignee: 725th Research Institute of CSIC
Current assignee: Luoyang Shuangrui Special Alloy Material Co., Ltd.
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2029-12-21
Also published as: CN101745759B

Abstract

本发明涉及一种焊接材料技术，具体介绍了一种镍基焊条，焊条采用SNi6062焊丝作为焊芯，药皮固体组分质量含量为：金红石：36～50％、钛白粉：2～7％、萤石：20～30％、冰晶石3～8％、金云母：2～4％、锆英砂：2～4％、纯碱0.5～1.5％、金属锰：5～10％、含Ti 25～35％的钛铁：2～4％、含Nb50～60％的铌铁：2～4％。本发明的镍基焊条生产工艺性能优良，焊条表面光滑、成品率高、偏心稳定；焊接时电弧稳定、基本无飞溅，脱渣性良好，焊条操作性能优异；焊缝成型美观，焊道高度适中，焊缝浸润角适中；熔敷金属强度、塑性适中。

Description

一种镍基焊条

技术领域

本发明 N涉及一种焊接材料领域技术，特别是一种镍基焊条。

背景技术

随着工业的发展，镍基合金的应用越来越广泛。镍基合金是指以镍为基础(Ni≥50％)，并含有其它合金元素，且能在一些介质中耐腐蚀的合金。主要有镍、镍钼(镍钼铁)合金、镍铬(镍铁)合金、镍铬钼及镍铁铬等几类。例如，主要用于制造航空发动机叶片和火箭发动机、核反应堆、能源转换设备上的高温零部件的镍基高温合金；用于制造各种耐腐蚀零部件的镍基耐蚀合金；通过堆焊和喷涂工艺将其包覆在其他基体材料表面的镍基耐磨合金。

随着镍基合金的应用范围越来越广泛，镍基合金焊接材料的需求量越来越大，国内只有几家知名企业和研究所有镍基合金配套焊条.

国内镍基焊条药皮类型多选用碱性低氢型药皮类型，选择合适的大理石和萤石比例，再加入一定量的稳弧剂和改善压涂性物质。该药皮类型焊条脱渣性好、扩散氢含量低，但电弧稳定性和熔渣覆盖性较差，焊缝成型不佳，焊道较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种镍基焊条，焊接时电弧稳定、飞溅少、脱渣性好、焊缝成型美观，焊缝浸润角适中。

本发明所进一步解决的技术问题是所提供的焊条可以适用于有耐热、耐蚀要求的镍基合金的焊接，以及镍基合金与碳钢或不锈钢之间的异种钢焊接，并可用于镍基合金、部分碳钢与不锈钢等钢种的补焊与表面堆焊。

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明的一种镍基焊条，采用SNi6062焊丝作为焊芯，其特征在于：焊条的药皮固体组分及其质量含量为：金红石：36～50％、钛白粉：2～7％、萤石：20～30％、冰晶石3～8％、金云母：2～4％、锆英砂：2～4％、纯碱0.5～1.5％、金属锰：5～10％、钛铁：2～4％、铌铁：2～4％；所述的钛铁中Ti：25～35％，铌铁中Nb：50～60％。

本发明的一种镍基焊条，其优选的技术方案可以是：所述的药皮固体组分及其质量含量为：金红石：42～48％、钛白粉：4～5.5％、萤石：22～27％、冰晶石4～6％、金云母：2～4％、锆英砂：2～4％、纯碱1～1.5％、金属锰：6～8％、钛铁：2～4％、铌铁：2～4％。

本发明的一种镍基焊条，所述的药皮组分的技术要求为：金红石：TiO₂≥90％S≤0.03％，P≤0.03％，100％过目数颗粒度为40目；钛白粉：TiO₂≥99％S≤0.03％，P≤0.03％，100％过目数颗粒度为200目；萤石：CaF₂≥95％，S≤0.03％，P≤0.03％，100％过目数颗粒度为60目；冰晶石：Na₃AlF₆≥99％，100％过目数颗粒度为200目；金云母：SiO₂：36～45％，Al₂O₃：1～17％，MgO：19～27％，K₂O：7～11％，100％过目数颗粒度为40目；锆英砂：ZrO₂≥60.0％，SiO₂≤32.0％，S≤0.050％，P≤0.22％，100％过目数颗粒度为80；纯碱：Na₂CO₃≥98.0％，100％过目数颗粒度为200目；金属锰：Mn≥98％，C≤0.08％，S≤0.10％，P≤0.010％，100％过目数颗粒度为50目；钛铁：Ti：25～35％，S≤0.03％，P≤0.03％，100％过目数颗粒度为40目；铌铁：Nb：50～60％，S≤0.03％，P≤0.03％，100％过目数颗粒度为40目。

本发明的一种镍基焊条，其优选的技术方案还可以是：所述的焊芯熔敷金属化学成分质量百分比为：C≤0.10，S≤0.015，P≤0.020，Si≤1.0，Mn：5.0～10.0，Cr：13.0～17.0，Ni：≥60，Fe≤10.0，Cu≤0.5，Ti≤1.0，Nb：1.0～3.5。

本发明的一种镍基焊条，其制备方法是将上述药皮原材料混合均匀后，按照固体组分质量的25～30％加入20℃下40～43Be的钾钠水玻璃，并使用符合需要的焊芯，在焊条生产设备上进行焊条制备。

这些技术方案，包括优选的技术方案也可以互相组合或者结合，从而达到更好的技术效果。

本专利的技术方案原理在于：镍基合金的熔点较铁基合金的熔点高，采用普通渣系药皮配方试制的焊条往往出现熔渣覆盖不完全、粘渣严重、电弧稳定性差等缺点。本焊条药皮中各成分的主要作用简述如下：

金红石：金红石的主要作用是稳弧、造渣，能够调节熔渣的熔点、粘度、表面张力和流动性，改善焊缝成型，减少飞溅。当金红石含量超过50％时，熔滴会由滴状过渡转为喷射过渡，飞溅细而多，而且熔渣会变得过稀，导致熔渣覆盖性不好，当金红石含量低于36％时，熔渣流动性变差，导致焊缝成形变差，易粘渣。因而将药皮中金红石含量控制在36～50％。

萤石：适量的萤石可以降低液态金属的表面张力，提高其流动性，使得焊缝成型美观，降低焊缝气孔敏感性，并能够降低熔敷金属的扩散氢含量。萤石含量低于20％时，使得焊缝成型不好，焊缝中易出气孔。当萤石含量超过30％时，使电弧稳定性变差，因此控制药皮中萤石的含量为20～30％。

冰晶石：主要作用是造渣、调节熔渣的物理性能和改善焊条的工艺性能，还对降低熔敷金属扩散氢含量有益。冰晶石含量超过8％时，电弧稳定性变差，冰晶石含量低于3％时，焊缝成形不好，因而限制药皮中冰晶石含量为3～8％

金云母：主要作用是造渣，改善压涂性能，稳定电弧，细化熔滴，增加药皮的透气性，利于药皮水分排出，避免药皮开裂。当云母含量低于2％时，焊条的压涂性能变差，云母含量高于4％时，可导致飞溅过大。

锆英砂：主要是造渣剂，并与其它粉料配合可改善脱渣性。提高熔渣熔点，改善熔渣覆盖性和脱渣性。当锆英砂含量低于2％时，熔渣的脱渣性不好。锆英砂含量过高时，增加焊条成本。

金属锰的加入可以起到脱硫脱氧的作用，还可以向焊缝中过渡Mn元素，提高焊缝的强度。根据熔敷金属成分要求，限制药皮中金属锰在5～10％。

钛铁加入主要起到脱硫脱氧的作用。钛铁加入量低于2％时，不能到达脱硫脱氧的作用，钛铁加入量高于4％时，可能增加焊缝中Ti含量。因而控制钛铁加入量为2～4％。

铌铁的加入主要向熔敷金属中过渡Nb元素，以满足对Nb含量的要求。控制铌铁的含量在2～4％。

加入纯碱为了增加焊条的压涂性，纯碱加入量0.5～1.5％。

钛白粉是很好的增滑剂，可以提高焊条的压涂性，加入量过多会增加焊条成本，因而控制钛白粉的加入量为2～7％。

本发明提供的焊条可以适用于有耐热、耐蚀要求的镍基合金的焊接，以及镍基合金与碳钢或不锈钢之间的异种钢焊接，并可用于镍基合金、部分碳钢与不锈钢等钢种的补焊与表面堆焊。

通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：本发明的镍基焊条生产工艺性能优良，焊条表面光滑、成品率高、偏心稳定；焊接时电弧稳定、基本无飞溅，脱渣性良好，焊条操作性能优异；焊缝成型美观，焊道高度适中，焊缝浸润角适中；熔敷金属强度、塑性适中。

附图说明

图1是现有国产焊条焊缝的浸润角示意图。

图2是本发明的焊条焊缝的浸润角示意图。。

图中，α1为国产焊条焊缝的浸润角，α2是本发明的焊条焊缝的浸润角。

具体实施方式

实施例1

本发明焊条采用的药皮各组分及其质量份数如下：金红石：50％、钛白粉：2％、萤石：23％、冰晶石8％、金云母：2％、锆英砂：3％、纯碱1.5％、金属锰：5％、钛铁：3.5％、铌铁：2％。其中钛铁中Ti：25～35％，铌铁中Nb：50～60％。

焊芯熔敷金属力学性能要求为：R_P0.2≥360MPa，Rm≥550Mpa，A≥27％；选用的焊芯熔敷金属化学成分质量百分比为：C：0.017，S：0.0081，P：0.005，Si：0.821，Mn：5.10，Cr：15.1，Ni：68.93，Fe：7.83，Cu：0.040，Ti0.142，Nb：1.37。

将上述药皮原材料混合均匀后，粉碎到粒度在40目以下，加入占固体组分质量含量25～30％的43～48Be(20℃)的钾钠水玻璃，制备出药皮用膏体，以具有上述配方的熔敷金属作为焊芯，用常规工艺和在焊条生产设备上进行焊条制备。

按照上述工艺生产的焊条，表面光滑、成品率高、偏心稳定；焊接时电弧稳定、脱渣性良好，焊条操作性能优异；焊缝成型美观，焊道高度适中，焊缝浸润角适中；熔敷金属力学性能为，R_P0.2＝410Mpa，Rm＝590Mpa，A＝36％，强度、塑性适中。

实施例2

药皮各组分及其质量份数如下：金红石：36％、钛白粉：7％、萤石：30％、冰晶石5％、金云母：4％、锆英砂：2％、纯碱1％、金属锰：10％、钛铁：2％、铌铁：3％。

其他条件与实施例1相同。

按照上述工艺生产的焊条，表面光滑、成品率高、偏心稳定；焊接时电弧稳定、脱渣性良好，焊条操作性能优异；焊缝成型美观，焊道高度适中，焊缝浸润角适中；熔敷金属强度、塑性适中。

实施例3

药皮各组分及其质量份数如下：金红石：45％、钛白粉：6％、萤石：20％、冰晶石3％、金云母：3.5％、锆英砂：4％、纯碱0.5％、金属锰：10％、钛铁：4％、铌铁：4％。

其他条件与实施例1相同。

对比例

采用市购的国产普通渣系药皮配方试制的镍基焊条，出现熔渣覆盖不完全、粘渣严重、电弧稳定性差等现象；焊缝浸润角较小。

Claims

1.一种镍基焊条，采用SNi6062焊丝作为焊芯，其特征在于：焊条的药皮固体组分及其质量含量为：金红石：36～50％、钛白粉：2～7％、萤石：20～30％、冰晶石3～8％、金云母：2～4％、锆英砂：2～4％、纯碱0.5～1.5％、金属锰：5～10％、钛铁：2～4％、铌铁：2～4％；所述的钛铁中Ti：25～35％，铌铁中Nb：50～60％。

2.根据权利要求1所述一种镍基焊条，其特征在于：所述的药皮固体组分及其质量含量为：金红石：42～48％、钛白粉：4～5.5％、萤石：22～27％、冰晶石4～6％、金云母：2～4％、锆英砂：2～4％、纯碱1～1.5％、金属锰：6～8％、钛铁：2～4％、铌铁：2～4％。

3.根据权利要求1所述一种镍基焊条，其特征在于：所述的药皮组分的技术要求为：金红石：TiO₂≥90％S≤0.03％，P≤0.03％，100％过目数颗粒度为40目；钛白粉：TiO₂≥99％S≤0.03％，P≤0.03％，100％过目数颗粒度为200目；萤石：CaF₂≥95％，S≤0.03％，P≤0.03％，100％过目数颗粒度为60目；冰晶石：Na₃AlF₆≥99％，100％过目数颗粒度为200目；金云母：SiO₂：36～45％，Al₂O₃：1～17％，MgO：19～27％，K₂O：7～11％，100％过目数颗粒度为40目；锆英砂：ZrO₂≥60.0％，SiO₂≤32.0％，S≤0.050％，P≤0.22％，100％过目数颗粒度为80；纯碱：Na₂CO₃≥98.0％，100％过目数颗粒度为200目；金属锰：Mn≥98％，C≤0.08％，S≤0.10％，P≤0.010％，100％过目数颗粒度为50目；钛铁：Ti：25～35％，S≤0.03％，P≤0.03％，100％过目数颗粒度为40目；铌铁：Nb：50～60％，S≤0.03％，P≤0.03％，100％过目数颗粒度为40目。

4.根据权利要求1所述一种镍基焊条，其特征在于：所述的焊芯熔敷金属化学成分质量百分比为：C≤0.10，S≤0.015，P≤0.020，Si≤1.0，Mn：5.0～10.0，Cr：13.0～17.0，Ni：≥60，Fe≤10.0，Cu≤0.5，Ti≤1.0，Nb：1.0～3.5；焊条熔敷金属力学性能要求为：R_P0.2≥360MPa，Rm≥550Mpa，A≥27％。