CN107877035B

CN107877035B - 不锈钢药芯焊丝及其生产方法

Info

Publication number: CN107877035B
Application number: CN201711233908.7A
Authority: CN
Inventors: 郑利华; 吴江; 覃学东; 覃科; 吕勇; 张栋梁
Original assignee: Guilin University of Aerospace Technology
Current assignee: Guilin University of Aerospace Technology
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2020-02-04
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: CN107877035A

Abstract

本发明涉及一种不锈钢药芯焊丝及其生产方法，其特征在于，由药芯和包裹药芯的不锈钢带组成，所述药芯占药芯焊丝总重量的18‑28％，所述药芯包含以下质量百分比的组分：铬粉15‑20％、金红石粉10‑15％、镍粉5‑10％、锰粉4‑8％、长石粉4‑8％、铝镁合金粉2‑4％、钼铁粉2‑4％、复合氮化物2‑4％、复合氟化物0.5‑2％、氧化铋0.5‑1％、二氧化碲0.1‑1％、氧化铈0.1‑1％、余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％。本发明不锈钢药芯焊丝具有焊缝成形美观、易脱渣、飞溅小、电弧稳定，焊缝不存在小气孔，焊接过程中发尘量小，同时焊缝组织还具有优良的耐磨、耐腐蚀、抗裂和抗疲劳性能。

Description

不锈钢药芯焊丝及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种焊丝技术领域，具体涉及一种适用于双相不锈钢的药芯焊丝及其生产方法。

背景技术

近年来，随着经济的快速发展，不锈钢行业也得到较快的发展。不锈钢消费量的强劲增长，必将带动焊接市场的快速增长:一方面，钢材的品质进步促使不锈钢焊接材料的更新换代；另一方面，不锈钢焊接高效进程明显提速，促使焊接材料的品种结构调整步伐加快。

与传统的手工焊条、镀铜实芯焊丝、埋弧焊剂相比，采用不锈钢药芯焊丝进行焊接具有明显的优势，其一，焊接过程更加连续，而且可以实现自动焊接，从而减少了焊接接头，极大的提高了生产效率，是手工电弧焊的3-4倍，焊接质量好，节约了能源，降低了综合成本；其二，不锈钢药芯焊丝不存在发热和发红现象，且飞溅极小，焊缝光亮呈银白色，焊后一般不需要酸洗、打磨和抛光；其三，药芯焊丝中的药粉都经过高温烘焙，水分极少，焊接之前不需要烘干，气孔敏感性较低。所以不锈钢药芯焊丝广泛应用于造船、石化、压力容器、钢结构和工程机械等行业。

焊接质量的好坏、焊接效率的高低是由焊接材料、焊接工艺决定的，尤其是焊接材料是焊接的关键。目前双相不锈钢用药芯焊丝还存在成分配置不合理，导致熔敷金属出现小气孔、裂纹、焊接过程中发尘量大、焊缝成型差，同时在耐磨、耐腐蚀、抗裂和抗疲劳等力学性能上还有待提高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种焊缝成形美观、易脱渣、飞溅小、电弧稳定，焊缝不存在小气孔，焊接过程中发尘量小，同时焊缝组织具有优良的耐磨、耐腐蚀、抗裂和抗疲劳性能的不锈钢的药芯焊丝及其生产方法。

本发明是这样实现的：

一种不锈钢药芯焊丝，其特征在于，由药芯和包裹药芯的不锈钢带组成，所述药芯占药芯焊丝总重量的18-28%，所述药芯包含以下质量百分比的组分：铬粉15-20%、金红石粉10-15%、镍粉5-10%、锰粉4-8%、长石粉4-8%、铝镁合金粉2-4%、钼铁粉2-4%、复合氮化物2-4%、复合氟化物0.5-2%、氧化铋0.5-1%、二氧化碲0.1-1%、氧化铈0.1-1%、余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100%；

所述不锈钢带包括以下质量百分比的组分：C:0.025-0.04%、Cr:18.5-19.8%、Ni:9.5-10.5%、Mn:0.80-0.86%、Al:0.02-0.035%、Si≤0.04%，S≤0.005%，P≤0.01%、N≤0.003%，余量为Fe及其他不可避免的杂质。

进一步优选，所述复合氮化物包括氮化钼、氮化钛和氮化铬，所述氮化钼、氮化钛和氮化铬的重量比为1:1:2。

进一步优选，所述复合氟化物包括氟化钠、氟硅酸钠和六氟铝酸钠，所述氟化钠、氟硅酸钠和六氟铝酸钠的重量比为2-3:1:0.5。

进一步优选，所述铝镁合金粉中铝含量为50-55wt%，余量为镁及其他不可避免的杂质。

进一步优选，所述不锈钢药芯焊丝焊接时采用二氧化碳气体或者二氧化碳气体与氩气混合气体作为焊接时的保护气体，二氧化碳气体与氩气的体积比为3-4:1。

本发明不锈钢药芯焊丝的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、按照配比称取金红石粉、长石粉、复合氮化物、复合氟化物、氧化铋、二氧化碲和氧化铈混合，向混合药粉中加入适量水玻璃粘结剂搅拌均匀，置于加热炉中进行烧结，然后放入研磨机中进行研磨，得到混合粉末A；

S2、按照配比称取铬粉、镍粉、锰粉、铝镁合金粉、钼铁粉和铁粉混合均匀，得到金属混合粉末，将金属混合粉末加入步骤S 1的混合粉末A中搅拌均匀后放入烘干机中进行烘干，研磨至粒径为100-150μm，得到药芯粉末；

S3、将不锈钢带放入药芯焊丝成型机上，药芯焊丝成型机将不锈钢带轧制成不锈钢U型带，然后向不锈钢U型带中加入药芯粉末，再通过成型机将不锈钢U型带闭合，用洗涤剂将不锈钢带擦拭干净，再通过拉拔机进行拉拔，拉拔至直径为1.2-1.6mm，得到不锈钢药芯焊丝。

进一步优选，所述步骤S1中的烧结温度为720-750℃，烧结时间为2-2.5小时。

进一步优选，所述步骤S2中的烘干温度为150-200℃，烘干时间为1-2小时。

进一步优选，所述拉拔时每次拉拔延伸率为8%-15%，直到将不锈钢带拉拔成直径为1.2-1.6mm规格的不锈钢药芯焊丝。

进一步优选，所述洗涤剂由十二烷基苯磺酸钠、醋酸乙酯、丙酮、乙基甲基苯组成，所述十二烷基苯磺酸钠、醋酸乙酯、丙酮、乙基甲基的质量比为4:2:2:1。

本发明的突出的实质性特点和显著的进步是：

1、本发明不锈钢药芯焊丝通过调整药芯原料以及不锈钢带成分含量，使得焊丝焊接后焊缝成形美观、易脱渣、飞溅小、电弧稳定，焊缝不存在小气孔，焊接过程中发尘量小，同时焊缝组织具有优良的耐磨、耐腐蚀、耐热性能。

2、本发明对原料采用温度为720-750℃，烧结时间为2-2.5小时的工艺进行烧结，经过烧结之后形成新的体系，具有小的比表面积，耐潮性得到了有效的提升，使得焊丝的吸潮最少，耐潮性最好，而且烧结后熔敷金属扩散氢含量低。

3、本发明对原料烧结后再进行研磨至粒径为100-150μm，使得药芯总的比表面积增大，在焊接熔滴熔化、升温的过程中，传热表面积越大，层间温度差越小，熔滴内部的传热表面积增大，层间温差减小，熔滴温度梯度也减小，其表面温度降低，使表面金属铁的蒸发量减少，使得发尘量减少，而且电弧稳定性最好。

4、本发明添加少量的氧化铋、二氧化碲和氧化铈，能够增加熔滴的润湿性和铺展性，降低熔滴的表面张力，减少焊接漏点发生率，减少飞溅。

5、本发明采用复合氟化物能够改善熔滴的流动性，消除熔敷金属的小气孔；复合氮化物能够提高焊缝的耐磨、耐腐蚀、抗裂和抗疲劳等力学性能。

具体实施方式

实施例1

不锈钢药芯焊丝由药芯和包裹药芯的不锈钢带组成，药芯占药芯焊丝总重量的28%，药芯包含以下质量百分比的组分：铬粉16%、金红石粉12%、镍粉6%、锰粉5%、长石粉5%、铝镁合金粉3%、钼铁粉3%、复合氮化物3%、复合氟化物1%、氧化铋0.6%、二氧化碲0.5%、氧化铈0.5%、余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100%；

不锈钢带包括以下质量百分比的组分：C:0.025%、Cr:18.5%、Ni:9.5%、Mn:0.80%、Al:0.02%、Si≤0.04%，S≤0.005%，P≤0.01%、N≤0.003%，余量为Fe及其他不可避免的杂质。

不锈钢药芯焊丝的生产方法为：

S1、按照配比称取金红石粉、长石粉、复合氮化物、复合氟化物、氧化铋、二氧化碲和氧化铈混合，向混合药粉中加入适量水玻璃粘结剂搅拌均匀，置于加热炉中进行烧结，然后放入研磨机中进行研磨，得到混合粉末A；烧结温度为720℃，烧结时间为2.5小时；

S2、按照配比称取铬粉、镍粉、锰粉、铝镁合金粉、钼铁粉和铁粉混合均匀，得到金属混合粉末，将金属混合粉末加入步骤S 1的混合粉末A中搅拌均匀后放入烘干机中进行烘干，研磨至粒径为100-150μm，得到药芯粉末；烘干温度为150℃，烘干时间为2小时。

实施例2

不锈钢药芯焊丝由药芯和包裹药芯的不锈钢带组成，药芯占药芯焊丝总重量的25%，药芯包含以下质量百分比的组分：铬粉15%、金红石粉15%、镍粉10%、锰粉8%、长石粉8%、铝镁合金粉4%、钼铁粉4%、复合氮化物4%、复合氟化物2%、氧化铋1%、二氧化碲1%、氧化铈1%、余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100%；

不锈钢带包括以下质量百分比的组分：C:0.03%，Cr:19.0%、Ni:10.0%、Mn:0.82%、Al:0.03%、Si≤0.04%，S≤0.005%，P≤0.01%、N≤0.003%，余量为Fe及其他不可避免的杂质。

不锈钢药芯焊丝的生产方法为：

S1、按照配比称取金红石粉、长石粉、复合氮化物、复合氟化物、氧化铋、二氧化碲和氧化铈混合，向混合药粉中加入适量水玻璃粘结剂搅拌均匀，置于加热炉中进行烧结，然后放入研磨机中进行研磨，得到混合粉末A；烧结温度为730℃，烧结时间为2.2小时；

S2、按照配比称取铬粉、镍粉、锰粉、铝镁合金粉、钼铁粉和铁粉混合均匀，得到金属混合粉末，将金属混合粉末加入步骤S 1的混合粉末A中搅拌均匀后放入烘干机中进行烘干，研磨至粒径为100-150μm，得到药芯粉末；烘干温度为160℃，烘干时间为1.8小时。

实施例3

不锈钢药芯焊丝由药芯和包裹药芯的不锈钢带组成，药芯占药芯焊丝总重量的23%，药芯包含以下质量百分比的组分：铬粉18%、金红石粉14%、镍粉8%、锰粉6%、长石粉7%、铝镁合金粉3.2%、钼铁粉3.5%、复合氮化物3.5%、复合氟化物1.5%、氧化铋0.8%、二氧化碲0.8%、氧化铈0.8%、余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100%；

不锈钢带包括以下质量百分比的组分：C:0.035%，Cr:19.5%、Ni:10.2%、Mn:0.84%、Al:0.032%、Si≤0.04%，S≤0.005%，P≤0.01%、N≤0.003%，余量为Fe及其他不可避免的杂质。

不锈钢药芯焊丝的生产方法为：

S1、按照配比称取金红石粉、长石粉、复合氮化物、复合氟化物、氧化铋、二氧化碲和氧化铈混合，向混合药粉中加入适量水玻璃粘结剂搅拌均匀，置于加热炉中进行烧结，然后放入研磨机中进行研磨，得到混合粉末A；烧结温度为740℃，烧结时间为2.4小时；

S2、按照配比称取铬粉、镍粉、锰粉、铝镁合金粉、钼铁粉和铁粉混合均匀，得到金属混合粉末，将金属混合粉末加入步骤S 1的混合粉末A中搅拌均匀后放入烘干机中进行烘干，研磨至粒径为100-150μm，得到药芯粉末；烘干温度为180℃，烘干时间为1.6小时。

实施例4

不锈钢药芯焊丝由药芯和包裹药芯的不锈钢带组成，药芯占药芯焊丝总重量的18%，药芯包含以下质量百分比的组分：铬粉20%、金红石粉10%、镍粉5%、锰粉4%、长石粉4%、铝镁合金粉2%、钼铁粉2%、复合氮化物2%、复合氟化物0.5%、氧化铋0.5%、二氧化碲0.1%、氧化铈0.1%、余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100%；

不锈钢带包括以下质量百分比的组分：C:0.04%，Cr:19.8%、Ni:10.5%、Mn:0.86%、Al:0.035%、Si≤0.04%，S≤0.005%，P≤0.01%、N≤0.003%，余量为Fe及其他不可避免的杂质。

不锈钢药芯焊丝的生产方法为：

S1、按照配比称取金红石粉、长石粉、复合氮化物、复合氟化物、氧化铋、二氧化碲和氧化铈混合，向混合药粉中加入适量水玻璃粘结剂搅拌均匀，置于加热炉中进行烧结，然后放入研磨机中进行研磨，得到混合粉末A；烧结温度为750℃，烧结时间为2小时；

S2、按照配比称取铬粉、镍粉、锰粉、铝镁合金粉、钼铁粉和铁粉混合均匀，得到金属混合粉末，将金属混合粉末加入步骤S 1的混合粉末A中搅拌均匀后放入烘干机中进行烘干，研磨至粒径为100-150μm，得到药芯粉末；烘干温度为200℃，烘干时间为1小时。

试验效果

使用本实施例1-4制备的不锈钢药芯焊丝对双相不锈钢板进行焊接，对照例采用上海某公司的双相不锈钢药芯焊丝，焊丝直径为1.2mm，采用二氧化碳气体保护，焊接电流160-220A，焊接电压22-25V，保护气体气流量20L/min，按照GB/T25776-2010和GB/T228-2008标准进行检测，结果如下：

表1为本发明不锈钢药芯焊丝的焊接工艺性能：

由表1和表2得知，本发明的不锈钢药芯焊丝具有优良的焊接工艺性能和力学性能，能更好地应用在工业生产中，能满足在造船、石化、压力容器、钢结构和工程机械等行业的双相不锈钢的焊接。

Claims

1.一种不锈钢药芯焊丝，其特征在于，由药芯和包裹药芯的不锈钢带组成，所述药芯占药芯焊丝总重量的18-28%，所述药芯包含以下质量百分比的组分：铬粉15-20%、金红石粉10-15%、镍粉5-10%、锰粉4-8%、长石粉4-8%、铝镁合金粉2-4%、钼铁粉2-4%、复合氮化物2-4%、复合氟化物0.5-2%、氧化铋0.5-1%、二氧化碲0.1-1%、氧化铈0.1-1%、余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100%；

所述不锈钢带包括以下质量百分比的组分：C:0.025-0.04%、Cr:18.5-19.8%、Ni:9.5-10.5%、Mn:0.80-0.86%、Al:0.02-0.035%、Si≤0.04%，S≤0.005%，P≤0.01%、N≤0.003%，余量为Fe及其他不可避免的杂质；

所述复合氮化物包括氮化钼、氮化钛和氮化铬，所述氮化钼、氮化钛和氮化铬的重量比为1:1:2；

所述复合氟化物包括氟化钠、氟硅酸钠和六氟铝酸钠，所述氟化钠、氟硅酸钠和六氟铝酸钠的重量比为2-3:1:0.5；

所述的不锈钢药芯焊丝的生产方法，包括如下步骤：

S3、将不锈钢带放入药芯焊丝成型机上，药芯焊丝成型机将不锈钢带轧制成不锈钢U型带，然后向不锈钢U型带中加入药芯粉末，再通过成型机将不锈钢U型带闭合，用洗涤剂将不锈钢带擦拭干净，再通过拉拔机进行拉拔，拉拔至直径为1.2-1.6mm，得到不锈钢药芯焊丝；

所述步骤S1中的烧结温度为720-750℃，烧结时间为2-2.5小时；

所述步骤S2中的烘干温度为150-200℃，烘干时间为1-2小时；

所述洗涤剂由十二烷基苯磺酸钠、醋酸乙酯、丙酮、乙基甲基苯组成，所述十二烷基苯磺酸钠、醋酸乙酯、丙酮、乙基甲基的质量比为4:2:2:1。

2.根据权利要求1所述的不锈钢药芯焊丝，其特征在于：所述铝镁合金粉中铝含量为50-55wt%，余量为镁及其他不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的不锈钢药芯焊丝，其特征在于：所述不锈钢药芯焊丝焊接时采用二氧化碳气体或者二氧化碳气体与氩气混合气体作为焊接时的保护气体，二氧化碳气体与氩气的体积比为3-4:1。

4.根据权利要求1所述的不锈钢药芯焊丝，其特征在于：所述拉拔时每次拉拔延伸率为8%-15%，直到将不锈钢带拉拔成直径为1.2-1.6mm规格的不锈钢药芯焊丝。