CN115151372A - Ni基合金药芯焊丝 - Google Patents

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Abstract

一种Ni基合金药芯焊丝，立焊姿势下的焊接操作性、抗热裂纹性优异，能够减少熔渣的咬粘和焊道表面凹坑的发生。在由Ni基合金构成的外皮中填充焊剂而成的Ni基合金药芯焊丝，以焊丝总质量计分别以规定量含有Mn、Ni、Cr、Mo、W和Fe，焊剂中，以焊丝总质量计含有TiO2：5.40质量％以上且10.00质量％以下、金属Si和Si氧化物的SiO2换算值：0.40质量％以上且3.00质量％以下、金属Zr和Zr氧化物的ZrO2换算值：2.70质量％以下、Al2O3：0.05质量％以上且1.20质量％以下，并且MnO2：低于0.80质量％，Bi2O3：0.01质量％以下，([TiO2]+[ZrO2])/([SiO2]+[Al2O3])：25.00以下。

Description

Ni基合金药芯焊丝
技术领域
本发明涉及Ni基合金药芯焊丝。
背景技术
通过药芯焊丝进行的气体保护电弧焊，若与焊条电弧焊和TIG焊接比较，则工作效率良好，在各个领域，从焊条电弧焊和TIG焊接向药芯焊丝的焊接的更替正在进行。因此，在Inconel(注册商标)、Hastelloy(注册商标)等所代表的以各种Ni基合金、9％Ni钢等低温用钢、和超级不锈钢等的母材作为对象的气体保护电弧焊中，Ni基合金药芯焊丝的开发和改良也在进行。作为用于上述这样的焊接对象物焊接的Ni基合金药芯焊丝所要求的特性，不仅要得到具有良好的力学特性的焊接金属，而且还可列举优异的焊接操作性。
特别是若Ni基合金与其他合金系(软钢系和不锈钢系)比较，则有凝固点低，立焊姿势下进行焊接时熔池容易下垂这样的特征。同样，作为Ni基合金的特征，可列举容易发生热裂纹。例如在专利文献1中提出有一种Ni基合金药芯焊丝，其通过恰当地调整焊丝的焊剂填充率、熔渣成分和金属成分的含量，而试图提高焊接操作性、延展性、韧性和抗裂纹性等焊接金属性能。
在专利文献2中提出有一种Ni基合金药芯焊丝，其相对于上述专利文献1所述的Ni基合金药芯焊丝而言，能够抑制水平角焊或横焊时焊道表面的凹坑发生。
使用上述专利文献2所述的药芯焊丝时，根据组成，有可能导致焊接时的电弧稳定性劣化，或抗热裂纹性降低，为了对此加以改善，在专利文献3中公开有一种Ni基合金药芯焊丝，其在恰当调整焊剂成分的同时，还规定了TiO2含量和ZrO2含量对于SiO2含量的比。另外，在上述专利文献3中记述有使用上述Ni基合金药芯焊丝，以Ar－20％CO2气作为保护气体而进行向上立焊时，能够得到优异的焊接操作性和焊接金属的特性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6－198488号公报
专利文献2：日本特开2008－246507号公报
专利文献3：日本特开2011－140064号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，使用上述专利文献3所述的Ni基合金药芯焊丝，在100％CO2气氛下进行向上立焊时，有焊缝容易下垂这样的问题点。这推测是由于，保护气体从Ar－20％CO2成为100％CO2，焊接金属中的氧量发生变化，熔池的凝固点和粘性等变化，以及保护气体的变化导致电弧的紧缩等发生，施加到熔池的热量和等离子体气流的流速发生变化。
在使用9％Ni钢等的LNG燃料罐、和使用超级不锈钢等的煤气洗涤器的焊接中，保护气体多使用100％CO2。另外，根据结构物的用途，所要求的性能也有所不同，例如，对于LNG燃料罐，要求极低温下优异的韧性，对于煤气洗涤器则要求有优异的耐腐蚀性，因此作为所使用的焊接材料，要求具有哈氏合金(Hastelloy)系的合金成分的Ni基合金药芯焊丝。
本发明鉴于上述状况而提出，其目的在于，提供一种Ni基合金药芯焊丝，其即使在100％CO2保护气体气氛下，立焊姿势下的焊接操作性也良好，而且能够减少熔渣的咬粘和焊道表面凹坑的发生，并且，能够得到具有优异的抗热裂纹性的焊接金属。
解决问题的手段
本发明的上述目的，可通过Ni基合金药芯焊丝的下述[1]的构成达成。
[1]一种Ni基合金药芯焊丝，其特征在于，是在由Ni基合金形成的外皮中填充焊剂而成的Ni基合金药芯焊丝，其中，以焊丝总质量计，含有：
Mn：0.1质量％以上且5质量％以下、
Ni：40质量％以上且60质量％以下、
Cr：5质量％以上且20质量％以下、
Mo：10质量％以上且20质量％以下、
W：2.0质量％以上且4.0质量％以下、
Fe：3.0质量％以上7.0质量％以下、
所述焊剂中，以焊丝总质量计，含有：
TiO2：5.40质量％以上且10.00质量％以下、
金属Si和Si氧化物的SiO2换算值：0.40质量％以上且3.00质量％以下、
金属Zr和Zr氧化物的ZrO2换算值：2.70质量％以下、
Al2O3：0.05质量％以上且1.20质量％以下，并且
满足MnO2：低于0.80质量％，Bi2O3：0.01质量％以下，
设所述TiO2的含量为[TiO2]，所述SiO2换算值为[SiO2]，所述ZrO2换算值为[ZrO2]，所述Al2O3的含量为[Al2O3]时，
([TiO2]+[ZrO2])/([SiO2]+[Al2O3])：25.00以下。
另外，Ni基合金药芯焊丝的本发明优选的实施方式涉及以下的[2]～[4]。
[2]根据[1]所述的Ni基合金药芯焊丝，其特征在于，所述焊剂还含有从从Na、K和Li中选择的至少一种，
相对于焊丝总质量，设所述Na的含量、所述K的含量、所述Li的含量分别为[Na]、[K]、[Li]时，
[Na]+[K]+[Li]：0.10质量％以上且0.70质量％以下。
[3]根据[1]或[2]所述的Ni基合金药芯焊丝，其特征在于，
以焊丝总质量计，所述焊剂还含有金属氟化物的F换算值：0.05质量％以上且0.50质量％以下，
金属B和B化合物的B换算值：0.030质量％以下。
[4]根据[1]～[3]中任一项所述的Ni基合金药芯焊丝，其特征在于，以焊丝总质量计，还含有Ti：0.50质量％以下。
发明效果
根据本发明，能够提供一种Ni基合金药芯焊丝，其即使在100％CO2保护气体气氛下，立焊姿势下的焊接操作性也良好，而且电弧稳定性优异，能够减少熔渣的咬粘和焊道表面凹坑的发生，并且，能够得到具有优异的抗热裂纹性的焊接金属。
附图说明
图1是表示用于评价立焊操作性的焊接方法的示意图。
图2是表示用于评价抗热裂纹性的焊接条件的示意图。
图3A是表示用于评价熔渣咬粘的焊接方法的示意图。
图3B是图3A的侧视图。
图3C是图3A的俯视图。
具体实施方式
以下，对用于实施本发明的方式详细说明。还有，本发明不受以下说明的实施方式限定，在不脱离本发明主旨的范围内，能够任意变更实施。
本发明人等，为了解决上述课题而进行了锐意研究，其结果发现，通过将Ni基合金药芯焊丝中的焊剂成分的组成控制在特定的范围，则在向上立焊中不会发生熔池下垂，焊接操作性良好，而且电弧稳定性优异，能够减少熔渣的咬粘和焊道表面凹坑的发生，并且，还能够得到具有优异的抗热裂纹性的焊接金属。
以下，对于本实施方式的Ni基合金药芯焊丝进行说明。
〔药芯焊丝〕
本实施方式的药芯焊丝，是在Ni基合金所构成的外皮内填充焊剂而成的。详细地说，本实施方式的药芯焊丝，由筒状的Ni基合金外皮、和填充在该外皮内部(内侧)的焊剂形成。还有，药芯焊丝可以是以下任意一种方式：外皮上无接缝无缝型；和像C型截面、重叠截面等这样成形为管状，外皮有接缝的有缝型。
本实施方式的Ni基合金药芯焊丝，特别是以使焊接金属的组成成为Hastelloy系的方式进行设计的焊丝为对象。
接下来，对于本实施方式的Ni基合金药芯焊丝的焊剂和外皮中含有的成分、及其添加理由和数值限定理由详细说明。在以下的说明中，除非特别指出，否则药芯焊丝中的各成分量，均是以焊丝总质量(外皮和外皮内的焊剂的合计量)中的含量值，规定由Ni基合金构成的外皮中和焊剂中所含有的成分的合计量。
＜焊剂填充率：20质量％以上且30质量％以下＞
在焊剂中，除了金属和合金以外，还包含氧化物和氟化物等的化合物。焊剂相对于焊丝总质量的含量，即，焊剂填充率低于20质量％时，则焊丝钢制外皮的壁厚变得过厚，焊接中形成于焊丝前端的熔滴膨胀，向熔池的熔滴过渡劣化。其结果是，在立焊、横焊、仰焊姿势下，焊接金属和熔渣的下垂发生，焊接操作性降低。因此，焊剂填充率优选为20质量％以上。另一方面，若焊剂填充率高于30质量％，则焊丝吸湿特性劣化，抗气孔缺陷性劣化。因此，焊剂填充率优选为30质量％以下。
首先，对于焊剂中所含成分的含有理由和数值限定理由进行说明。
＜TiO2：5.40质量％以上且10.00质量％以下＞
TiO2是形成均匀而包覆性良好的熔渣，具有电弧稳定性提高效果的成分，因此作为造渣剂的主成分添加。另外，TiO2是高熔点的氧化物，通过在焊剂中含有，能够使立焊姿势的焊接操作性提高。
若TiO2含量低于5.40质量％，则不能充分发挥作为造渣剂的特性，在向上立焊中焊道容易下垂。因此，焊剂中的TiO2含量，以焊丝总质量计为5.40质量％以上，优选为5.50质量％以上。
另一方面，若TiO2含量高于10.00质量％，则焊丝中的熔渣成分过多，焊接时的熔渣生成量过剩，熔渣容易从焊接部掉落。另外，容易发生夹渣，耐凹坑性降低。因此，焊剂中的TiO2含量，以焊丝总质量计为10.00质量％以下，优选为9.80质量％以下。
若焊剂中的TiO2含量在更优选的上述范围内，则能够在向上立焊时进一步防止焊道下垂。
＜金属Si和Si氧化物的SiO2换算值：0.40质量％以上且3.00质量％以下＞
金属Si和Si氧化物，与TiO2同样，是能够提高熔渣粘性的成分，为了得到良好的焊道形状而作为造渣剂添加。
若SiO2换算值低于0.40质量％，则不能充分取得作为造渣剂的上述效果，立焊姿势下的焊接操作性降低。因此，焊剂中的SiO2换算值，以焊丝总质量计为0.40质量％以上，优选为0.90质量％以上，更优选为1.80质量％以上。
另一方面，若SiO2换算值高于3.00质量％，则熔渣咬粘性降低。因此，焊剂中的SiO2换算值，以焊丝总质量计为3.00质量％以下，优选为2.90质量％以下。
若焊剂中的SiO2换算值在更优选的上述范围内，则能够在向上立焊时进一步防止焊缝的下垂，并且能够得到更良好的熔渣咬粘性。
还有，所谓金属Si和Si氧化物的SiO2换算值，是将焊剂中所含的单体Si、Si合金和Si氧化物换算成SiO2的合计值。
＜金属Zr和Zr氧化物的ZrO2换算值：2.70质量％以下＞
金属Zr和Zr氧化物，是使电弧的喷射性提高，具有在低电流区域也可提高电弧稳定性这一效果的成分。另外，金属Zr和Zr氧化物，还具有加速熔渣的凝固，在向上立焊中使焊接操作性提高的效果。
但是，若ZrO2换算值高于2.70质量％，则熔渣的凝固温度变高，熔渣快速凝固，因此由凝固中的焊接金属发生的气体不能通过凝固中的熔渣排出，容易在焊接部发生凹坑。因此，焊剂中的ZrO2换算值，以焊丝总质量计为2.70质量％以下，优选为2.20质量％以下，更优选为1.30质量％以下，特别优选为0.50质量％以下。
若焊剂中的ZrO2换算值在更优选的上述范围内，则能够在向上立焊时进一步防止焊缝的下垂，并且能够得到更良好的抗凹坑性和电弧稳定性。
还有，所谓金属Zr和Zr氧化物的ZrO2换算值，是将焊剂中所含的金属Zr、Zr合金和Zr氧化物换算成ZrO2的合计值。
＜Al2O3：0.05质量％以上且1.20质量％以下＞
Al2O3与TiO2等同样是造渣剂，具有调整焊道形状，提高与母材融合的效果。另外，在调整熔渣粘性上也是有效的成分，具有在向上立焊时防止焊道下垂的效果。为了得到这些效果，需要添加0.05质量％以上的Al2O3，优选为0.06质量％以上。另一方面，若Al2O3换算值高于1.20质量％，则熔渣粘性变得过高，因此容易发生夹渣，另外熔渣剥离性也劣化。因此，焊剂中的Al2O3含量为1.20质量％以下，优选为1.10质量％以下，更优选为1.00质量％以下。
＜([TiO2]+[ZrO2])/([SiO2]+[Al2O3])：25.00以下＞
SiO2和Al2O3如前述，是提高熔渣的粘性而使焊道形状良好的成分。
但是，设焊剂中的上述TiO2的含量为[TiO2]，焊剂中的上述ZrO2换算值为[ZrO2]，焊剂中的上述SiO2换算值为[SiO2]，焊剂中的上述Al2O3的含量为[Al2O3]时，若TiO2含量和ZrO2换算值的总量对于SiO2换算值和Al2O3含量的总量之比([TiO2]+[ZrO2])/([SiO2]+[Al2O3])高于25.00，则熔渣的流动性降低，熔渣难以均匀形成，夹渣容易发生，焊道的融合性也降低。另外，熔渣的凝固开始温度变高而熔渣的凝固变慢，从凝固中的焊接金属发生的气体不能通过凝固中的熔渣排出，焊接部发生的凹坑数量增加。因此，上述{([TiO2]+[ZrO2])/([SiO2]+[Al2O3])}为25.00以下，优选为20.00以下，更优选为15.00以下，进一步优选为10.00以下，特别优选为6.00以下，此外优选为3.00以下。
＜MnO2：低于0.80质量％(含0质量％)＞
MnO2是熔点低，通过添加到焊剂中，能够使熔融渣的凝固温度降低的成分。
若MnO2含量为0.80质量％以上，则立焊时焊道容易下垂。因此，焊剂中的MnO2含量，以焊丝总质量计为低于0.80质量％，优选为低于0.50质量％，更优选为低于0.30质量％。
＜Bi2O3：0.01质量％以下(含0质量％)＞
Bi2O3是具有防止熔渣咬粘的效果的成分，因此在不锈钢用药芯焊丝等中，有在焊剂中微量添加Bi2O3的情况。但是，Bi也是使抗热裂纹显著劣化的成分。因此，在本实施方式中，焊剂中并不实质添加Bi2O3。即，焊剂中的Bi2O3，优选以焊丝总质量计为0.01质量％以下，更优选低于0.005质量％，即实质上不添加。
＜[Na]+[K]+[Li]：0.10质量％以上且0.70质量％以下＞
本实施方式的Ni基合金药芯焊丝的焊剂，优选还含有从Na、K和Li中选择的至少一种。焊剂中的Na、K和Li所代表的碱性化合物，是作为电弧稳定剂起作用，具有抑制飞溅发生等效果的成分。
在此，相对于焊丝总质量，设所述Na的含量、所述K的含量、所述Li的含量分别为[Na]、[K]、[Li]时，若{[Na]+[K]+[Li]}为0.10质量％以上，则能够充分得到作为电弧稳定剂的效果。因此，焊剂还含有从Na、K和Li中选择的至少一种时，上述{[Na]+[K]+[Li]}优选为0.10质量％以上，更优选为0.15质量％以上，进一步优选为0.20质量％以上。
另一方面，若上述{[Na]+[K]+[Li]}为0.70质量％以下，则电弧稳定性提高，能够减少飞溅的发生量。因此，上述{[Na]+[K]+[Li]}优选为0.70质量％以下，更优选为0.60质量％以下。
＜焊剂中的金属氟化物：相对于焊丝总质量，以F换算值计为0.05质量％以上且0.50质量％以下＞
金属氟化物使电弧稳定性提高，具有提高熔渣流动性的效果。作为金属氟化物源，有LiF、NaF、Na3AlF6，K2SiF6等。若金属氟化物相对于焊丝总质量，以F换算值计为0.05质量％以上，则能够充分得到上述效果，电弧稳定性提高。因此，在本实施方式的焊丝中，焊剂含有金属氟化物时，其含量以F换算值计优选为0.05质量％以上，更优选为0.06质量％以上。另一方面，若金属氟化物相对于焊丝总质量，以F换算值计为0.50质量％以下，则能够适当保持熔渣的粘性，能够抑制在立焊姿势下熔池的下垂发生。因此，在本实施方式的焊丝中，金属氟化物的含量，优选以F换算值计为0.50质量％以下，更优选为0.45质量％以下。
＜金属B和B化合物的B换算值：0.030质量％以下(含0质量％)＞
若使金属B和B化合物的B换算值，相对于焊丝总质量为0.030质量％以下，则能够防止热裂纹的发生。因此，在本实施方式的焊丝中，金属B和B化合物的B换算值优选为0.030质量％以下，更优选为0.020质量％以下。
还有，金属B和B化合物能够添加到焊剂中，所谓B换算值，是将焊剂中所含的单体B、B合金和B化合物换算成B的合计值。作为B化合物，可列举B2O3等的氧化物，作为B合金，可列举Fe－B合金等。
＜Ti：0.50质量％以下(含0质量％)＞
Ti作为脱氧成分使熔融金属中的溶存氧量降低，抑制“C+O＝CO(气体)”的反应，并拥有减少气体发生量的效用，但若过剩添加，则使抗热裂纹性劣化。若Ti含量相对于焊丝总质量为0.50质量％以下(含0质量％)，则能够使气孔发生量减少，并且能够维持优异的抗热裂纹性。因此，在本实施方式的焊丝中，焊剂中的Ti优选为0.50质量％以下，更优选为0.40质量％以下，进一步优选为0.30质量％以下。作为Ti源，有金属Ti、Ti合金(Fe－Ti等)，在本实施方式中，将其含量换算成Ti的值并规定为Ti含量。但是，该Ti含量为来自溶解于硫酸的金属Ti和Ti合金的Ti的含量，不包括来自不溶解于硫酸的TiO2等氧化物的Ti。还有，金属Ti和Ti合金能够添加到焊剂，另一方面，也可以由带钢添加Ti。
接着，对于从Ni基合金药芯焊丝的外皮和焊剂添加的各合金成分的添加理由和数值限定理由进行说明。
各金属成分，作为金属单体或合金在焊丝中被含有。
＜Mn：0.1质量％以上且5质量％以下＞
Mn是γ相形成元素，是对于基体强化有效的元素。
若Mn含量低于0.1质量％，则不能取得上述效果。另外，无法得到具有所需Mn含量的焊接金属。因此，外皮和焊剂中的Mn含量，以焊丝总质量计为0.1质量％以上。
另一方面，若Mn含量高于5质量％，则成为熔渣剥离性降低的原因，并且不能得到具有所需Ni含量的焊接金属。因此，外皮和焊剂中的Mn含量，以焊丝总质量计为5质量％以下。
＜Ni：40质量％以上60质量％以下＞
Ni是在由Ni基合金构成的焊接金属中，构成基体的主要成分。另外，也是具有确保焊接金属的韧性和延展性，并且确保耐腐蚀性的效果的成分。
若Ni含量低于40质量％，则不能获得上述效果，另外，无法得到具有所需Ni含量的焊接金属。因此，外皮和焊剂中的Ni含量，以焊丝总质量计为40质量％以上。
另一方面，若Ni含量高于60质量％，则不能获得具有所需Ni含量的焊接金属。因此，外皮和焊剂中的Ni含量，以焊丝总质量计为60质量％以下。
＜Cr：5质量％以上且20质量％以下＞
Cr是用于提高对于氧化性酸的耐腐蚀性所需要的成分。若Cr含量低于5质量％，则不能取得上述效果，另外，无法获得具有所需Cr含量的焊接金属。因此，外皮和焊剂中的Cr含量，以焊丝总质量计为5质量％以上。Cr含量优选为8质量％以上，更优选为12质量％以上。
另一方面，若Cr含量高于20质量％，则Cr碳氮化物析出，从而有可能发生焊接金属的力学特性降低。另外，不能获得具有所需Cr含量的焊接金属。因此，外皮和焊剂中的Cr含量，以焊丝总质量计为20质量％以下。
＜Mo：10质量％以上20质量％以下＞
使Mo与Cr一起在焊丝中含有，不仅对于氧化性酸，而且对于非氧化性酸和盐类也能够确保优异的耐腐蚀性。若Mo含量低于10质量％，则不能取得上述效果，另外，不能获得具有所需Mo含量的焊接金属。因此，外皮和焊剂中的Mo含量，以焊丝总质量计为10质量％以上。
另一方面，若Mo含量高于20质量％，则与Ni的金属间化合物的析出变得显著，有可能发生焊接金属的力学特性降低。另外，不能获得具有所需Mo含量的焊接金属。因此，外皮和焊剂中的Mo含量，以焊丝总质量计为20质量％以下。
＜W：2.0质量％以上且4.0质量％以下＞
W通过从焊丝添加到焊接金属中，借助固溶强化的效果而使γ相稳定，能够得到使焊接金属的抗拉强度提高的效果。
若W含量低于2.0质量％，则不能取得上述效果，另外，不能获得具有所需W含量的焊接金属。因此，外皮和焊剂中的W含量，以焊丝总质量计为2.0质量％以上。
另一方面，若W含量高于4.0质量％，则发生W的偏析，有可能发生焊接金属的韧性降低。另外，不能获得具有所需W含量的焊接金属。因此，外皮和焊剂中的W含量，以焊丝总质量计为4.0质量％以下。
＜Fe：3.0质量％以上且7.0质量％以下＞
Fe固溶于Ni基合金中，从而能够得到使焊接金属的抗拉强度提高的效果。若Fe含量低于3.0质量％，不能取得上述效果，另外，不能获得具有所需Fe含量的焊接金属。因此，外皮和焊剂中的Fe含量，以焊丝总质量计为3.0质量％以上。
另一方面，若Fe含量高于7.0质量％，则作为低熔点的拉弗斯(Laves)相在晶界析出，在多层堆焊的再热时再熔融，有可能成为晶界的再热液化裂纹的原因。另外，不能获得具有所需Fe含量的焊接金属。因此，外皮和焊剂中的Fe含量，以焊丝总质量计7.0为质量％以下。
本实施方式的药芯焊丝，作为前述的规定了含量的各成分的合计(除了上述的[Na]+[K]+[Li]的合计、F换算值、B换算值和Ti以外)，以焊丝总质量计优选为90质量％以上，更优选为95质量％以上，进一步优选为98质量％以上。
＜其他成分和不可避免的杂质＞
本实施方式的Ni基合金药芯焊丝，除了上述成分以外，作为其他成分，包括C、外皮所含的金属Si和Cu等。
这些成分之中，优选C限制在0.10质量％以下，外皮所含的金属Si限制在1.0质量％以下，Cu限制在0.5质量％以下。另外，作为不可避免的杂质，有P、S和水分等。这些不可避免的杂质之中，优选P限制在0.010质量％以下，S限制在0.010质量％以下，优选水分限制在0.010质量％以下。
＜外皮的厚度、丝径、保护气体组成＞
另外，本实施方式的Ni基合金药芯焊丝的外皮的厚度和丝径(直径)没有特别限定，但能够适用于AWS或JIS等焊接材料规格所规定的直径，例如，0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm等的焊丝。
此外，作为保护气体组成，能够适用100％CO2，但使用Ar和CO2的混合气体，也能够得到本实施方式的效果。
[药芯焊丝的制造方法]
作为本实施方式的药芯焊丝的制造方法，没有特别限定，例如，能够由以下所示的方法制造。
首先，准备构成钢制外皮的钢带，一边将此钢带沿纵长方向送给，一边由成形辊成形，成为U字型的开管。其次，以成为规定的成分组成的方式，将调合有各种原料的焊剂填充到钢制外皮中，其后，进行加工使截面成为圆形。之后，通过冷加工拉丝，作为例如1.2～2.4mm的丝径的药芯焊丝。还有，在冷加工途中也可以实施退火。另外，对于制造的过程中成形的钢制外皮的接缝进行焊接的无缝焊丝、和未对所述接缝进行焊接而保留间隙的焊丝，无论其哪种结构都可以采用。
实施例
以下，列举发明例和比较例对于本发明更详细地说明，但本发明不限定于此。
[药芯焊丝的制造]
首先，使厚度为0.4mm、宽度为9.0mm的由Ni基合金形成的金属带弯曲，制作外皮。使该外皮中包裹包含金属原料和熔渣成分的焊剂后，进行拉丝加工使直径成为1.2mm，制造药芯焊丝。外皮和焊剂所含有的各成分的含量，显示在下述表1(发明例)和表2(比较例)中。
还有，表1和表2所示的各成分的含量，是以焊丝总质量计的含量(质量％)。另外，余量是C、金属Si和Cu以及不可避免的杂质。此外，表1和表2所示的“([TiO2]+[ZrO2])/([SiO2]+[Al2O3])”，表示TiO2含量和ZrO2换算值的总量对于SiO2换算值和Al2O3含量的总量之比。
“[Na]+[K]+[Li]”，表示以焊丝总质量计的焊剂中的Na含量、K含量和Li含量的总量。另外，所谓焊剂中的Ti，表示不包括Ti氧化物的来自金属Ti和Ti合金的Ti含量。另外，在表1和表2中，各成分组成中作为“－”表述，意思是低于0.005质量％。
[表1]
Figure BDA0003815064370000131
[表2]
Figure BDA0003815064370000141
[药芯焊丝的评价]
接下来，使用制造的上述No.1～35的各药芯焊丝，进行立焊操作性的确认试验、抗热裂纹性的评价试验，以及关于熔渣咬粘、焊缝表面的凹坑和电弧稳定性的评价试验。在各试验中，作为焊接母材使用SM490钢板。使用的SM490钢板(母材)的成分含量显示在下述表3中。
[表3]
表3
Figure BDA0003815064370000151
<立焊操作性>
图1是表示用于评价立焊操作性的焊接方法的示意图。如图1所示，竖立配置宽为80mm、长为300mm、厚为12mm的钢板1，使用上述药芯焊丝2，沿钢板1的纵长方向，对于表面顺着箭头X所示的方向(向上)进行气体保护电弧焊。焊接条件显示在下述表4中。
还有，作为立焊操作性的评价标准，能够毫无问题地焊接的为◎，可以焊接，但熔池以下垂倾向凝固的为○，均为合格。另外，熔池的一部分下垂，焊接困难的为×，不合格。
[表4]
表4
施工法 半自动
焊接姿势 向上立焊
极性 DC-EP
丝径 1.2mm
保护气体种类、流量 100％CO<sub>2</sub>、25升/分钟
焊接电流 140-160A
焊接电压 24-26V
触头距离 10-15mm
焊接长度 250mm
层叠要领 一层一道
摆动宽度 10-15mm
母材尺寸 图1所述
<抗热裂纹性>
图2是表示用于评价抗热裂纹性的焊接条件的示意图。如图2所示，对于厚20mm、长300mm的2张钢板21a、21b，通过在纵长方向端部进行机械加工而制作坡口，使根部间隙为2mm而将两者对接配置，形成Y形坡口。坡口角度为60°，坡口的深度为10mm。其后，依据JISZ3155C型夹具约束对接焊裂纹试验方法(Method of FISCO test)使用走行台车对坡口内进行焊接。焊接结束10分钟后从夹具上取下试验材，通过渗透探伤试验观察焊接金属24的裂纹。另外，为了确认内部存在的裂纹，削去焊道表面形成2mm高差后，重新实施渗透探伤试验。抗热裂纹性的评价的焊接条件显示在下述表5中。
还有，作为抗热裂纹性的评价标准，在除弧坑部以外的稳定部全线，未确认到裂纹的为○(合格)，在除弧坑部以外的稳定部，即使指示图(裂纹)确认到一部分也为×(不合格)。
[表5]
表5
施工法 自动(使用走行台车)
焊接姿势 向下
极性 DC-EP
丝径 1.2mm
保护气体种类、流量 100％CO<sub>2</sub>、25升/分钟
焊接电流 240A
焊接电压 30V
焊接速度 45cm/分钟
触头距离 20mm
焊接长度 250mm
层叠要领 一层一道
母材尺寸 图2所述
<熔渣咬粘>
图3A～图3C是表示用于熔渣咬粘评价的焊接方法的示意图。如图3A所示，准备宽80mm、长400mm、厚12mm的2张钢板31a和31b，在水平配置的钢板31a之上竖立配置钢板31b，使用上述药芯焊丝32，沿着形成于钢板31a与钢板31b之间的角部，顺着箭头X所示的方向进行气体保护电弧焊。还有，如图3B和图3C所示，使水平配置的钢板31a与焊丝32的角度(焊炬角度)倾斜45°，并且一边使前进角和后退角为0°而保持焊丝32一边实施角焊。上述角焊的焊接条件显示在下述表6中。
还有，作为熔渣咬粘的评价标准，如果用凿子敲击4～5次，熔渣剥离的为○(合格)，即使用凿子敲击熔渣也不掉落，或如果不敲击很多次熔渣便不掉落的为×(不合格)。
[表6]
表6
施工法 自动(使用走行台车)
焊接姿势 下向水平
极性 DC-EP
丝径 1.2mm
保护气体种类、流量 100％CO<sub>2</sub>、25升/分钟
焊接电流 220-240A
焊接电压 30V
焊接速度 40cm/分钟
触头距离 15mm
焊炬角度 45°
前进角·后退角 0°
焊接长度 350mm
层叠要领 一层一道
母材尺寸 图3所述
<焊缝表面的凹坑>
以上述熔渣咬粘的评价中的焊接方法，与上述表6所示的焊接条件同样，实施水平角焊，观察稳定部300mm的焊缝表面的凹坑。
作为焊缝表面的凹坑的评价标准，直径为1.0mm以上的凹坑有2个以下的为○(合格)，直径为1.0mm以上的凹坑确认到3个以上的为×(不合格)。
<电弧稳定性>
以上述熔渣咬粘的评价中的焊接方法，与上述表6所示的焊接条件同样，实施水平角焊，评价电弧稳定性。
作为电弧稳定性的评价标准，在焊接中，电弧始终稳定的为○(合格)，实用上没有问题但稍差的为△(合格)。
上述说明的立焊操作性、抗热裂纹性、熔渣咬粘、焊缝表面的凹坑和电弧稳定性的评价结果一并显示在下述表7中。
[表7]
表7
Figure BDA0003815064370000181
在上述表7中，焊丝No.1～19是发明例，焊丝No.20～35是比较例。如上述表1～2和表7所示，作为发明例的焊丝No.1～19，因为各成分在本发明的范围内，所以关于立焊操作性、抗热裂纹性、熔渣咬粘、焊缝表面的凹坑和电弧稳定性的评价结果全部合格。特别是焊丝No.1～16，因为金属氟化物的含量(F换算值)的值在本发明优选的范围内，所以电弧稳定性为更优异的结果。
另一方面，作为比较例的焊丝No.23，因为TiO2的含量低于本发明范围的下限，所以立焊操作性劣化。
另外，焊丝No.27和35，因为SiO2的含量低于本发明范围的下限，所以立焊操作性劣化。
另外，焊丝No.24、25、26、27、28、31、32、33、和35，因为Al2O3的含量低于本发明范围的下限，所以立焊操作性劣化。
另外，焊丝No.29和30，因为MnO2的含量在本发明范围的上限以上，所以立焊操作性劣化。
焊丝No.21和22，因为Bi2O3的含量高于本发明范围的上限，所以热裂纹发生。
焊丝No.20，因为SiO2的含量高于本发明范围的上限，所以熔渣咬粘性劣化。
焊丝No.34，因为TiO2的含量高于本发明范围的上限，所以立焊操作性不良，另外，焊道表面发生凹坑。
另外，焊丝No.35，因为{([TiO2]+[ZrO2])/([SiO2]+[Al2O3])}的值高于本发明范围的上限，所以焊道表面发生凹坑。
另外，焊丝No.31、32和33，因为ZrO2的含量高于本发明范围的上限，所以焊道表面发生凹坑。
如以上详述，根据本发明，通过将焊剂组成调整到特定的范围，能够得到一种Ni基合金药芯焊丝，其即使在100％CO2保护气体气氛下，立焊姿势下的焊接操作性也良好，而且能够减少熔渣的咬粘和焊道表面凹坑的发生，并且，能够得到具有优异的电弧稳定性和抗热裂纹性的焊接金属。
以上，一边参照附图一边对于各种实施方式进行了说明，但本发明当然不限定为这样的示例。如果是本领域技术人员，则清楚在专利要求的范围所述的范畴内，可以想到各种变更例或修改例，关于这些当然也理解为属于本发明的技术范围。另外，在不脱离发明宗旨的范围，也可以任意组合上述实施方式中的各构成要素。
还有，本申请基于2020年2月28日申请的日本专利申请(特愿2020－034276)，其内容在本申请之中作为参考援引。

Claims (5)

1.一种Ni基合金药芯焊丝，其特征在于，是在由Ni基合金形成的外皮中填充焊剂而成的Ni基合金药芯焊丝，其中，
以焊丝总质量计含有
Mn：0.1质量％以上且5质量％以下、
Ni：40质量％以上且60质量％以下、
Cr：5质量％以上且20质量％以下、
Mo：10质量％以上且20质量％以下、
W：2.0质量％以上且4.0质量％以下、
Fe：3.0质量％以上且7.0质量％以下，
所述焊剂以焊丝总质量计含有
TiO2：5.40质量％以上且10.00质量％以下、
金属Si和Si氧化物的SiO2换算值：0.40质量％以上且3.00质量％以下、
金属Zr和Zr氧化物的ZrO2换算值：2.70质量％以下、
Al2O3：0.05质量％以上且1.20质量％以下，并且
MnO2：低于0.80质量％，
Bi2O3：0.01质量％以下，
在设所述TiO2的含量为[TiO2]、所述SiO2换算值为[SiO2]、所述ZrO2换算值为[ZrO2]、所述Al2O3的含量为[Al2O3]时，
([TiO2]+[ZrO2])/([SiO2]+[Al2O3])：25.00以下。
2.根据权利要求1所述的Ni基合金药芯焊丝，其特征在于，所述焊剂还含有从Na、K和Li中选择的至少一种，
相对于焊丝总质量，设所述Na的含量、所述K的含量、所述Li的含量分别为[Na]、[K]、[Li]时、
[Na]+[K]+[Li]：0.10质量％以上且0.70质量％以下。
3.根据权利要求1或2所述的Ni基合金药芯焊丝，其特征在于，以焊丝总质量计，所述焊剂还含有金属氟化物的F换算值：0.05质量％以上且0.50质量％以下，
金属B和B化合物的B换算值为0.030质量％以下。
4.根据权利要求1或2所述的Ni基合金药芯焊丝，其特征在于，以焊丝总质量计，所述焊剂还含有Ti：0.50质量％以下。
5.根据权利要求3所述的Ni基合金药芯焊丝，其特征在于，以焊丝总质量计，所述焊剂还含有Ti：0.50质量％以下。
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