DE1558880C3

DE1558880C3 - Welding powder

Info

Publication number: DE1558880C3
Application number: DE19671558880
Authority: DE
Inventors: George Syosset N. Y. Yurasko jun. (V.StA.)
Original assignee: Ausscheidung in: 17 83 190 Ausscheidung in: 17 83 191 Ausscheidung in: 17 83 192 Eutectic Corp., Flushing, N. Y. (V-StA.)
Priority date: 1966-09-22
Filing date: 1967-09-19
Publication date: 1977-06-08

Description

dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverteilchen einen Kupferüberzug besitzen.characterized in that the powder particles have a copper coating.

2. Schweißpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverteilchen einen weiteren Überzug von Phosphor besitzen.2. welding powder according to claim 1, characterized in that the powder particles have a further Have a coating of phosphorus.

3. Schweißpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferüberzug 0,0625 bis 10% beträgt.3. welding powder according to claim 1, characterized in that the copper coating 0.0625 to 10%.

4. Schweißpulver nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Phosphorüberzug 0,004 bis 0,035% beträgt.4. welding powder according to claim 2, characterized in that the phosphorus coating from 0.004 to Is 0.035%.

5. Schweißpulver nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverteilchen eine Korngröße von 0,5 bis 0,001 mm besitzen.5. welding powder according to one of claims 1 to 4, characterized in that the powder particles have a grain size of 0.5 to 0.001 mm.

Die Erfindung betrifft ein Schweißpulver auf Nickelbasis. The invention relates to a nickel-based welding powder.

Schweißpulver auf Nickelbasis sind unter anderem aus den US-Patentschriften 29 36 223 und 32 46 981 bekannt. Es handelt sich dabei um ein pulverförmiges Gemisch bestimmter zusätzlicher Anteile an beispielsweise Silicium, Bor, Kupfer, Molybdän, Chrom, Kohlenstoff, Eisen und Aluminium, wobei letzteres mit einem der anderen Bestandteile legiert sein kann. Darüber hinaus sind Schweißpulver auf Eisen-, Kupfer- und Kobaltbasis bekannt.Nickel-based welding powders are, inter alia, from US Patents 29 36 223 and 32 46 981 known. It is a powdery mixture of certain additional proportions of, for example Silicon, boron, copper, molybdenum, chromium, carbon, iron and aluminum, the latter with a the other constituents can be alloyed. In addition, welding fluxes are based on iron, copper and Known as cobalt base.

Bisher zeigte es sich beim Schweißen unter Verwendung von Metallpulvern, daß bei den verschiedenen Schweißverfahren wie Flammenspritzen, Flammenspritzen mit Bildung eines Schmelzflusses, Ablagerung im Plasmastrahl u.dgl. diese Pulver eine merkliche Abweichung in den wesentlichen Eigenschaften der Oberflächenbenetzbarkeit, Ablagerungswirkung, Fließfähigkeit und Schweißbarkeit bei den verschiedenen Basismetallen aufwiesen. Diese Abweichungen bestehen nicht nur bei den verschiedenen Schweißverfahren, sondern es bestehen auch Unterschiede zwischen den einzelnen Metallkompositionen. Es ist daher bei den verschiedenen Schweißverfahren unter Verwendung von Pulvern als Hilfsmittel sehr erwünscht, die Brauchbarkeit der beim Schweißen verwendeten Legierungspulver zu verbessern.Heretofore, in welding using metal powders, it has been found that various Welding processes such as flame spraying, flame spraying with the formation of a melt flow, Deposits in the plasma jet and the like, these powders show a noticeable deviation in their essential properties the surface wettability, deposition effect, flowability and weldability in the different base metals. These discrepancies are not limited to the different ones Welding process, but there are also differences between the individual metal compositions. It is therefore very useful in the various welding processes using powders as an aid it is desirable to improve the utility of the alloy powders used in welding.

Ziel der Erfindung ist, die im vorhergehenden beschriebene Technik durch Bildung eines verbesserten Metailpulversystems auf Nickelbasis mit hoher Ablagerungswirkung beim Schweißen zu vervollkommenen sowie die Fließbarkeit des beim Schweißen gebildeten Schmelzflusses zu erhöhen.It is an object of the invention to improve the technique described above by forming an Nickel-based metal powder system with high depositing effect during welding as well as increasing the flowability of the melt flow formed during welding.

Gegenstand der Erfindung ist ein Schweißpulver auf Nickelbasis mitThe invention relates to a nickel-based welding powder with

0,75 bis 5% Bor,
1,5 bis 6% Silicium,0.75 to 5% boron,
1.5 to 6% silicon,

0 bis 20% Chrom,
Spuren bis 1,2% Kohlenstoff,
Spuren bis 6% Eisen,
Rest Nickel,0 to 20% chromium,
Traces of up to 1.2% carbon,
Traces up to 6% iron,
Remainder nickel,

welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Pulverteilchen einen Kupferüberzug besitzen.which is characterized in that the powder particles have a copper coating.

Durch Bildung einer Kupferschicht auf der äußeren Oberfläche der Metallpulvermischung werden verbesiü serte Eigenschaften erzielt, wenn das Pulver bei Schweißverfahren wie Flammenspritzen, Schweißen im Plasmastrahl, Flammenspritzen mit Schmelzfluß verwendet wird. Der Kupferüberzug beträgt 0,0625 bis 10 Gew.-% Kupfer und ist gleichmäßig über die Oberfläehe des Pulvers verteilt, das eine Maschengröße von feiner als 30 Maschen besitzt, wobei die Pulvermischung nicht mehr als 15% Pulverteile enthält, die durch eine 10 Mikron weite Sieböffnung hindurchgehen. Es wurde überraschenderweise gefunden, daß, wenn das Pulver beim Schweißen abgelagert wurde, die erzielten Ablagerungsleistungen außerordentlich über die Leistungen gesteigert wurden, die man mit dem gleichen Pulver ohne den Kupferüberzug erreicht.By forming a copper layer on the outer surface of the metal powder mixture, Excellent properties are achieved when the powder is used in welding processes such as flame spraying, welding in Plasma jet, flame spraying with melt flow is used. The copper plating is 0.0625 to 10 Wt .-% copper and is evenly distributed over the surface of the powder, which has a mesh size of has finer than 30 mesh, the powder mixture containing no more than 15% powder particles, which by a 10 Pass through the micron-wide sieve opening. It has surprisingly been found that when the powder was deposited during welding, the deposit performance achieved extraordinarily beyond the performance that can be achieved with the same powder without the copper coating.

Nach weiteren Versuchen wurde gefunden, daß mit dem erfindungsgemäßen Pulver die mit einer Kupferschicht an der Oberfläche behafteten Pulverteilchen, wenn sie durch die Flamme einer Schweißflammenspritzvorrichtung — wie in US-Patentschrift 32 26 028 gezeigt — oder durch die Hitzezone eines Schweißprozesses geführt werden, sofort den Hitzestoß absorbieren, was die stark leitende feinverteilte Kupferschicht zum Schmelzen bringt. Das Schmelzen des Kupfers, das sich auf der Oberfläche dieser Pulver abspielt, bildet eine geschmolzene haftende Kontaktschicht, die beim Sprühen in Kontakt mit dem Basismetall oder dem Schmelzfluß steht und ein Rückschlagen des Pulvers verhindert, was bei allen bekannten Metallpulversystemen vorherrscht und speziell ein Problem bei einem hoch schmelzenden Legierungspulver ist. Dies ist auch der Fall bei Schweißpulvern, die in den äußeren Hitzezonen der Flamme oder des Hitzemediums bewegt werden. So ist der Ablageeffekt beim Schweißen der mit Kupfer überzogenen Pulverteilchen selbst bei den höher schmelzenden Legierungspulvern verbessert. Diese Pulver haben ohne den Kupferüberzug normalerweise einen geringeren Ablagerungseffekt, weil sie eine höhere Temperatur benötigen, um einen plastischen Schmelzfluß auf ihrer Oberfläche zu bilden. Wenn diese Pulver ebenso wie andere Pulver auf der Metallegierungsbasis durch ein Preßmittel abgelagert werden, prallen sie von dem Basismetall ab und treten nicht in die Schmelze ein.After further experiments it was found that with the powder according to the invention that with a copper layer powder particles adhering to the surface when they are passed through the flame of a welding flame spraying device - as shown in US Pat. No. 3,226,028 - or by the heat zone of a welding process immediately absorb the heat shock, which the highly conductive finely divided copper layer melts. The melting of the copper that takes place on the surface of these powders forms a molten adhesive contact layer which when sprayed in contact with the base metal or the Melt flow is and prevents kickback of the powder, which is the case with all known metal powder systems prevails and is especially a problem with a high melting point alloy powder. This is too the case with welding fluxes that are in the outer heat zones of the flame or the heat medium be moved. Such is the deposit effect when welding the copper-coated powder particles themselves improved for the higher melting alloy powders. These powders have without the copper coating usually have a lower deposition effect because they need a higher temperature to produce a to form plastic melt flow on their surface. If these powders as well as other powders on the Metal alloy base are deposited by a pressing means, they bounce off the base metal and kick not into the melt.

Hinzu kommt, daß das mit Kupfer überzogene Metallegierungspulver überraschend eine verbesserte Fließfähigkeit und Benetzung der Oberfläche des a^s * Basismetall dienenden Nickels zeigt, was dem Legieren des Kupfers zuzuschreiben ist, das in dem Schmelzfluß beim Schweißprozeß auftritt. Überraschend damit bringt der Kupfergehalt einen verbesserten Korrosionswiderstand der Ablagerung.In addition, the copper-clad metal alloy powder surprisingly improved one Flowability and wetting of the surface of the a ^ s * Base metal serving nickel shows what is attributable to the alloying of the copper that is in the melt flux occurs during the welding process. Surprisingly, the copper content provides improved corrosion resistance of the deposit.

Eine zusätzliche Fließbarkeit und Oberflächenbenetzung der abgelagerten Legierung kann dadurch erhalten werden, daß man auf der Kupferoberflächenschicht oder legiert mit dem Kupfer eine weitere Schicht von Phosphor in einer Menge von 0,004 bis 0,035 Gew.-% aufbringt. Hierbei vereinigt der Phosphor seine charakteristischen Eigenschaften mit denen des legierten Kupfers und erniedrigt beträchtlich den Schmelz-An additional flowability and surface wetting of the deposited alloy can thereby can be obtained that one on the copper surface layer or alloyed with the copper another Layer of phosphorus in an amount of 0.004 to 0.035 wt .-% applies. Here the phosphorus unites his characteristic properties with those of alloyed copper and considerably lowers the melting

punkt und steigert weiter die Fließbarkeit und Oberflächennetzbarkeit der Legierung. Außerdem wird die Fähigkeit der Legierung, gute gleichmäßige Ablagerungen zu entwickeln, erhöht.point and further increases the flowability and surface wettability of the alloy. Also will increases the ability of the alloy to develop good uniform deposits.

Die Bildung der Kupferschichten auf den Pulverteilchen kann nach einem der bekannten Kupfer-Metallisierungsverfahren erfolgen, z. B. durch Benetzen des Legierungspulvers in einem Bad aus einer Kupfersulfatlösung. In gleicher Weise kann der Phosphoriiberzug auf der Kupferschicht durch Behandeln des mit einer Kupferschicht überzogenen Pulvers in einem Phosphatbad erfolgen oder in einer trockenen Mischung mit Kupferphosphat durch Metallisieren entweder auf chemischen oder elektrochemischen Wege, wobei eine Elektrolyse bzw. Ablagerung stattfindet.The formation of the copper layers on the powder particles can be carried out using one of the known copper metallization processes take place, e.g. B. by wetting the alloy powder in a bath of a copper sulfate solution. In the same way, the phosphorus coating on the copper layer by treating the with a Copper coated powder can be done in a phosphate bath or in a dry mix with Copper phosphate by metallizing either chemically or electrochemically, being a Electrolysis or deposition takes place.

Außerdem ist es notwendig, gleichmäßige Grundfärbungen bei Metallpulversystemen zu erhalten. Farbskalen haben sich für industrielle Zwecke als nützlich erwiesen, um Produkte mit besonderen Eigenschaften zu unterscheiden. Auch die Kupfer- und Phosphorschichten auf den erfindungsgemäßen Schweißpulvern sind geeignet zum unterschiedlichen Färben des Pulvers. Diese Färbung kann für durch vorherbestimmte Abtönung im Bereich des Gelb-Rot-Orange-Spektrums gesteuert werden, was von der Dicke der Kupferschicht und dem Phosphorgehalt in den angegebenen Prozentsätzen abhängt.In addition, it is necessary to obtain uniform basic colors in metal powder systems. Color scales have proven useful for industrial purposes, in order to produce products with special properties to distinguish. Also the copper and phosphor layers on the welding powders according to the invention are suitable for different coloring of the powder. This coloring can be predetermined for by Tinting in the range of the yellow-red-orange spectrum can be controlled, depending on the thickness of the copper layer and the phosphorus content in the specified percentages.

Weitere Färbungen können durch Diffusion und schwache Oxidation der Kupfer-Phosphorschichten und/oder Kupfer-Phosphorlegierung erhalten werden. Die schwache Oxidation der Kupfer-Phosphatschichten entwickelt Färbungen im Gold-Purpur-BIau-Grün-Spektrum, was vom zulässigen Oxidationsgrad abhängt. Es wurde gefunden, daß Bereiche von 0,003 bis 1,0 Gew.-°/o von entwickeltem Kupferoxid die besten zulässigen Werte bei dem mit Kupferschichten überzogenen Schweißpulver ergeben, ebenso Bereiche vonFurther colorations can be caused by diffusion and weak oxidation of the copper-phosphorus layers and / or copper-phosphorus alloy can be obtained. The weak oxidation of the copper-phosphate layers develops colorations in the gold-purple-blue-green spectrum, which depends on the permissible degree of oxidation. Ranges from 0.003 to 1.0 have been found to be % By weight of developed copper oxide the best permissible values in the case of that coated with copper layers Result in welding flux, as well as areas of

ίο 0,008 bis 0,027 Gew.-% an entwickeltem Phosphoroxid bei dem mit einer Phosphoraußenschicht überzogenen Metallpulver. Die Oxidation von Kupfer und Phosphor und/oder ihrer Legierungen kann auf verschiedene Weise erfolgen, z. B. durch chemische oder elektrische Umsetzung, durch Eintauchen des Pulvers in verschiedene Chemikalien und/oder durch kontrollierte Oxidation in der Atmosphäre.ίο 0.008 to 0.027% by weight of evolved phosphorus oxide in the case of the metal powder coated with an outer layer of phosphorus. The oxidation of copper and phosphorus and / or their alloys can be done in various ways, e.g. B. by chemical or electrical Implementation, by dipping the powder in various chemicals and / or by controlled oxidation in the atmosphere.

Auch kann eine weitere Färbung der metallischen Legierungspulver im Gold-Grau-aqua-Spektrum erhalten werden durch weitere Legierung der Kupferschichten mit 0,04 bis 3 Gew.-% Gold, 0,04 bis 6 Gew.-% Silber und 0,03 bis 5 Gew.-% Platin. Die Überzugsschichten kann man durch chemische Elektrolyse oder Ablagerung erhalten, z. B. durch Einbringen des mit einer Kupferschicht überzogenen Pulvers in eine Salzlösung des betreffenden oben bezeichneten Elements. The metallic alloy powder can also be colored in the gold-gray-aqua spectrum are made by further alloying the copper layers with 0.04 to 3 wt .-% gold, 0.04 to 6 wt .-% Silver and 0.03 to 5 wt% platinum. The coating layers can be obtained by chemical electrolysis or Received deposit, e.g. B. by introducing the powder coated with a copper layer in a Saline solution of the relevant element identified above.

Claims

Claims: I. Welding powder with

0.75 to 5% boron,

1.5 to 6% silicon,

0 to 20% chromium,

Traces of up to 1.2% carbon, traces of up to 6% iron,

Remainder nickel,