CN112475666A

CN112475666A - 一种镍铜焊条的药皮、镍铜焊条及制备方法与应用

Info

Publication number: CN112475666A
Application number: CN202011256615.2A
Authority: CN
Inventors: 白昶; 刘奇望; 邬亲丹; 蒋勇; 曾志超
Original assignee: ATLANTIC CHINA WELDING CONSUMABLES Inc
Current assignee: ATLANTIC CHINA WELDING CONSUMABLES Inc
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2021-03-12

Abstract

本发明公开了一种镍铜焊条的药皮，还包括一种镍铜焊条、制备方法及其应用，焊条的药皮的组成按重量份计包括大理石11.0份‑13.0份、氟化铝22.0份‑24.0份、金红石6.0份‑10.0份、长石4.0份‑7.0份、电解锰1.0份‑2.0份、金属镍1.5份‑2.0份、钛铁2.0份‑2.5份、纯碱0.2份‑0.4份和CMC0.2份‑0.4份；所述一种镍铜焊条用于合金基金的对接焊和堆焊，所述合金基金包括70‑30铜镍合金。本发明具有熔敷金属力学性能优良，抗海水腐蚀性能优异，焊接时电弧稳定，飞溅少，脱渣好等优点。

Description

一种镍铜焊条的药皮、镍铜焊条及制备方法与应用

技术领域

本发明涉及焊接材料技术领域，具体涉及一种镍铜焊条的药皮、镍铜焊条及制备方法与应用。

背景技术

有色金属中与人类有密切关系之一的就是铜，它在自然界有丰富的资源，而且具有优良的导电性、导热性、延展性、耐腐蚀性、耐磨性等特性，被广泛地应用于电力、电子、能源及石化、机械及冶金、交通、轻工、新兴产业及等领域。

镍铜合金有较好的室温力学性能和高温强度，耐蚀性高耐磨性好，容易加工，无磁性，是制造行波管和其他电子管较好的结构材料。还可作为航空发动机的结构材料。

白铜是以镍为主要添加元素的铜基合金，它具有较高的力学性能，良好的耐热和耐冷性，还具有很高的耐蚀性，在大气海水、过热蒸汽和高温下均有优良的耐蚀性，热加工性能良好。可用于在高温和强腐蚀介质中工作的零部件，如蒸汽和海水环境下工作的精密机械、船舶仪器零件、化工机械及医疗器械中的关键材料等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：焊条的力学性能较差，导致焊接时电弧不稳定、飞溅较多、操作不易掌握；本发明提供了解决上述问题的一种镍铜焊条的药皮及镍铜焊条。

本发明通过下述技术方案实现：

一种镍铜焊条的药皮，所述焊条的药皮的原料组成按重量份计包括：大理石11.0份-13.0份、氟化铝22.0份-24.0份、金红石6.0份-10.0份、长石4.0份-7.0份、电解锰1.0份-2.0份、金属镍1.5份-2.0份、钛铁2.0份-2.5份、纯碱0.2份-0.4份和CMC0.2份-0.4份。

所述焊条的药皮的各原料组成的主要作用为：

大理石：在焊接电弧热的作用下分解成CaO和CO₂，是焊条制备中常用的造渣、造气材料，可提高熔渣的碱度，细化熔滴、稳定电弧，并具有较好的脱硫能力；大理石分解的CO₂保护气氛，控制扩散氢含量，能够保护焊缝不被氧化。

氟化铝：加入氟化铝至焊条的药皮中，具有造渣、调节熔渣物理性能等作用。

金红石：主要成分是TiO₂，能够调节熔渣的熔点、粘度、表面张力和流动性，改善焊条脱渣性和焊缝成型。

长石：硅铝酸盐，在焊条中的主要作用是造渣、改善焊条压涂性能，提高药皮透气性。

电解锰：加入电解锰，可与硫结合形成硫化锰，从而起到脱硫的作用，同时还具有脱氧的作用，并且还可向焊缝过渡/渗入锰元素。

金属镍：合金剂，采用粉状金属镍，可向焊缝过渡/渗入镍元素。

钛铁：在焊条中作脱氧剂，主要作用是稳定电弧，细化熔滴，改善熔渣的物理性能。

纯碱：主要作用是改善焊条压涂性，提高药皮强度。

CMC：即羧甲基纤维素钠，主要作用是提高药皮粉料的粘性，改善焊条压涂性和偏心稳定性。

进一步优选，所述焊条的药皮的原料组成按重量份计包括：大理石11.0份、氟化铝24.0份、金红石6.0份、长石7.0份、电解锰1.5份、金属镍1.8份、钛铁2.4份、纯碱0.3份和CMC0.3份。

进一步优选，所述焊条的药皮的原料组成按重量份计包括：大理石13.0份、氟化铝22.0份、金红石8.0份、长石6.0份、电解锰2.0份、金属镍1.5份、钛铁2.0份、纯碱0.3份和CMC0.3份。

进一步优选，所述焊条的药皮的原料组分按重量份计包括：大理石12.0份、氟化铝23.0份、金红石10.0份、长石5.0份、电解锰1.5份、金属镍2.0份、钛铁2.2份、纯碱0.3份和CMC0.3份。

进一步优选，一种镍铜焊条，还包括镍铜合金焊芯，所述焊芯的化学成分按质量百分比计包括：Ni29.0wt％-32.0wt％、Mn0.5wt％-1.5wt％、Ti≤0.8wt％、Fe≤1.0wt％、Si≤0.4wt％、S≤0.020wt％、P≤0.020wt％，余量为Cu以及必不可少的杂质。

进一步优选，所述焊条的制备方法包括：

步骤1：原材料处理；将药皮粉料搅拌混合均匀；

步骤2：涂料配制；加入粘结剂混合均匀；

步骤3：压涂成型；经焊条液压机将混合粉料包裹于焊芯上，分布加热烘焙处理后，制得焊条。

进一步优选，一种低氢型镍铜焊条的制备方法，在涂料配制步骤中将粘结剂钾钠水玻璃加入药皮粉料中。所述加入的钾钠水玻璃能够保证粉料的粘性，保证焊条不出现偏心现象。

进一步优选，在压涂成型步骤中，将包裹上混合粉料的焊芯经80℃-90℃条件下烘焙3h后，在280℃-300℃条件下烘焙1h。压涂成型的焊芯先经低温烘焙，能够防止焊条粘连、起泡，提升烘干质量；后经高温烘焙，使得药皮水分排出，药皮干固且粘连不开裂。

进一步优选，所述一种镍铜焊条的应用，用于合金基金的对接焊和堆焊，所述合金基金包括70-30铜镍合金。

本发明具有如下的优点和有益效果：

1、本发明提供的一种镍铜焊条的药皮，所述焊条的药皮的原料组成按重量份计包括：大理石11.0份-13.0份、氟化铝22.0份-24.0份、金红石6.0份-10.0份、长石4.0份-7.0份、电解锰1.0份-2.0份、金属镍1.5份-2.0份、钛铁2.0份-2.5份、纯碱0.2份-0.4份和CMC0.2份-0.4份。通过优化焊条的药皮的原料组成的配比关系，能够实现稳定电弧，提高熔渣碱度，提高脱硫能力，控制扩散氢含量，保护焊缝不被氧化。

2、本发明所述镍铜焊条的焊芯的化学成分按质量百分比计包括：Ni29.0wt％-32.0wt％、Mn0.5wt％-1.5％、Ti≤0.8wt％、Fe≤1.0wt％、Si≤0.4wt％、S≤0.020wt％、P≤0.020wt％，余量为Cu以及必不可少的杂质。所述焊条的焊芯为镍铜合金，化学成分包括镍、锰、钛等元素，作为合金剂能够向焊缝过渡相应元素，从而使得焊条适配焊接材料。

3、本发明提供的一种镍铜焊条，焊接熔敷金属时电弧稳定、飞溅小、脱渣性能良好、操作性能优良，常温抗拉强度(Rm)、屈服强度(Rp0.2)、延伸率(A)、(-10℃)冲击功(KV2)、横向面弯、背弯等各项力学性能优良，尤其是强度在大于400MPa的情况下，-10℃冲击功能达到100J以上，而且还具有优异的抗海水腐蚀性能。

4、本发明提供的一种镍铜焊条的制备方法，在涂料配制步骤中将粘结剂钾钠水玻璃加入药皮粉料中；在压涂成型步骤中将包裹上混合粉料的焊芯经80℃-90℃低温条件下烘焙3h后，在280℃-300℃高温条件下烘焙1h。所述加入的钾钠水玻璃能够保证粉料的粘性，保证焊条不出现偏心现象；所述压涂成型的焊芯先经低温烘焙，能够防止焊条粘连、起泡，提升烘干质量，后经高温烘焙，使得药皮水分排出，药皮干固且粘连不开裂。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

本实施例提供的一种镍铜焊条，焊条的药皮的原料组成按重量计为：大理石11.0kg、氟化铝24.0kg、金红石6.0kg、长石7.0kg、电解锰1.5kg、金属镍1.8kg、钛铁2.4kg、纯碱0.3kg、CMC0.3kg；

焊条的镍铜合金焊芯的化学成分按质量百分比计为：Ni为30.2wt％、Mn为0.8wt％、Ti为0.3wt％、Fe为0.8wt％、Si为0.2wt％、S为0.005wt％、P为0.004wt％，余量为Cu及必不可少的杂质；

上述焊条的制备方法步骤为：

步骤1：原材料处理；将上述粉料搅拌混合均匀；

步骤2：涂料配制；加入粘结剂钾钠水玻璃11.5kg混合均匀；

步骤3：压涂成型；经焊条液压机将混合粉料包裹于焊芯上，经80℃-90℃低温烘焙3h、280℃-300℃高温烘焙1h后，即制得低氢型镍铜焊条。

实施例2

本实施例区别在于实施例1，焊条的药皮的原料组成的重量不同，其余均于实施例1相同。

本实施例2中提供的一种镍铜焊条，焊条的药皮原料按重量计为：大理石13.0kg、氟化铝22.0kg、金红石8.0kg、长石6.0kg、电解锰2.0kg、金属镍1.5kg、钛铁2.0kg、纯碱0.3kg、CMC0.3kg。

实施例3

本实施例3中提供的一种镍铜焊条，焊条的药皮的原料组成按重量计为：大理石12.0kg、氟化铝23.0kg、金红石10.0kg、长石5.0kg、电解锰1.5kg、金属镍2.0kg、钛铁2.2kg、纯碱0.3kg、CMC0.3kg。

将上述各实施例所得的焊条进行焊接实验：

焊接实验依据GB/T3670《铜及铜合金焊条》规定进行。

各物质指标的检测方法：

1、熔敷金属化学成分的检测方法：按GB/T 5121《铜及铜合金化学分析方法铜量的测定》规定的方法进行熔敷金属化学成分分析；

则各实施例所得的镍铜焊条熔敷金属化学成分见表1；

2、熔敷金属力学性能的检测方法：按GB/T 2652《焊缝及熔敷金属拉伸测试方法》规定的方法进行室温拉伸试验；按GB/T 2650《焊接接头冲击试验方法》规定的方法进行V型缺口-10℃冲击试验；冲击功的稳定性检测一般取3次检测值为一组或取3次检测值的平均值；

则各实施例所得的镍铜焊条熔敷金属力学性能见表2。

表1熔敷金属化学成分(％)

	C	Mn	Si	S	P	Ni	Fe	Ti	Pb	Cu
											实施例1	0.005	1.75	0.15	0.0054	0.0022	30.79	0.73	0.08	0.001	余量
实施例2	0.007	1.83	0.13	0.0060	0.0027	31.12	0.86	0.06	0.0011	余量
											实施例3	0.006	1.74	0.14	0.0058	0.0030	31.75	0.69	0.07	0.001	余量

表2熔敷金属力学性能

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种镍铜焊条的药皮，其特征在于，所述焊条的药皮的原料组成按重量份计包括：大理石11.0份-13.0份、氟化铝22.0份-24.0份、金红石6.0份-10.0份、长石4.0份-7.0份、电解锰1.0份-2.0份、金属镍1.5份-2.0份、钛铁2.0份-2.5份、纯碱0.2份-0.4份和CMC0.2份-0.4份。

2.根据权利要求1所述的一种镍铜焊条的药皮，其特征在于，所述焊条的药皮的原料组成按重量份计包括：大理石11.0份、氟化铝24.0份、金红石6.0份、长石7.0份、电解锰1.5份、金属镍1.8份、钛铁2.4份、纯碱0.3份和CMC0.3份。

3.根据权利要求1所述的一种镍铜焊条的药皮，其特征在于，所述焊条的药皮的原料组成按重量份计包括：大理石13.0份、氟化铝22.0份、金红石8.0份、长石6.0份、电解锰2.0份、金属镍1.5份、钛铁2.0份、纯碱0.3份和CMC0.3份。

4.根据权利要求1所述的一种镍铜焊条的药皮，其特征在于，所述焊条的药皮的原料组分按重量份计包括：大理石12.0份、氟化铝23.0份、金红石10.0份、长石5.0份、电解锰1.5份、金属镍2.0份、钛铁2.2份、纯碱0.3份和CMC0.3份。

5.一种镍铜焊条，包括权利要求1-4任一所述的一种镍铜焊条的药皮，其特征在于，还包括镍铜合金焊芯，所述焊芯的化学成分按质量百分比计包括：Ni29.0wt％-32.0wt％、Mn0.5wt％-1.5wt％、Ti≤0.8wt％、Fe≤1.0wt％、Si≤0.4wt％、S≤0.020wt％、P≤0.020wt％，余量为Cu以及必不可少的杂质。

6.一种镍铜焊条的制备方法，所述一种镍铜焊条为权利要求5所述的一种镍铜焊条，其特征在于，镍铜焊条的制备方法包括：

步骤1：原材料处理；将药皮粉料搅拌混合均匀；

步骤2：涂料配制；加入粘结剂混合均匀；

步骤3：压涂成型；经焊条液压机将混合粉料包裹于焊芯上，分步加热烘焙处理后，制得焊条。

7.根据权利要求6所述的一种镍铜焊条的制备方法，其特征在于，在涂料配制步骤中，将粘结剂加入药皮粉料中，粘结剂采用钾钠水玻璃。

8.根据权利要求6所述的一种镍铜焊条的制备方法，其特征在于，在压涂成型步骤中，将包裹上混合粉料的焊芯经80℃-90℃条件下烘焙3h后，在280℃-300℃条件下烘焙1h。

9.一种镍铜焊条的应用，所述一种镍铜焊条为权利要求1-4任一所述的一种镍铜焊条的药皮构成的镍铜焊条或者为权利要求5所述的一种镍铜焊条或者为权利要求6-8任一所述的一种镍铜焊条的制备方法所制备的镍铜焊条，其特征在于，用于合金基金的对接焊和堆焊，所述合金基金包括70-30铜镍合金。