DE2434190B2

DE2434190B2 - MANUFACTURE OF MOISTURE RESISTANT COVERED ARC WELDING ELECTRODES

Info

Publication number: DE2434190B2
Application number: DE19742434190
Authority: DE
Inventors: David Charles Somers; Flanigen Edith Marie White Plains; N.Y. Hill (V.StA.)
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1973-07-17
Filing date: 1974-07-16
Publication date: 1976-12-30
Also published as: FR2237721A1; FR2237721B1; JPS5039246A; BR7405824D0; JPS5234258B2; GB1470404A; CA1041384A; ES428304A1; DE2434190A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln der Außenfläche von umhüllten Elektroden, um diese feuchtigkeitsbeständig zu machen.The invention relates to a method for treating the outer surface of coated electrodes around them to make moisture resistant.

Umhillte Elektroden, die gelegentlich auch als Stabelektroden bezeichnet werden, werden für bestimmte Feuchtigkeitswerte hergestellt. Allgemein gesagt gibt es zwei Klassen von derartigen umhüllten Elektroden. Bei der ersten Klasse handelt es sich um die wasserstoffarmen Elektroden, unter denen vorliegend Elektroden wie kalkbasisch umhüllte Elektroden, niedriglegierte Elektroden mit kalkbasischer Umhüllung oder Elektroden aus nichtrostendem Stahl verstanden werden sollen. Derartige Elektroden werden mit niedrigen Eigenfeuchtigkeitsgehalten (weniger als 0,6Gew.-% Flußmittelumhüllung) hergestellt um geliefert. Die Anlieferung der Elektroden erfolg normalerweise in hermetisch abgedichteten Behalten-Die zweite Klasse wird von den nichtwasserstoffarmei Elektroden gebildet, zu denen vorliegend alle anderei Schweißelektroden gezählt werden, beispielsweisi Zelluloseelektroden, Titandioxidelektroden und oxidi sehe Elektroden. Die Fertigung und Anlieferung diese Elektroden erfolgt mit einem Eigenfeuchtigkeitsgehal von 0,6 bis 5,0 Gew.-% der Flußmittelumhüllung.Wrapped electrodes, sometimes also referred to as stick electrodes, are used for certain Moisture values established. Generally speaking, there are two classes of such sheathed ones Electrodes. The first class is the hydrogen-poor electrodes, among which this one Electrodes such as lime-based coated electrodes, low-alloy electrodes with lime-based coating or electrodes made of stainless steel are to be understood. Such electrodes are with low intrinsic moisture contents (less than 0.6% by weight flux coating) delivered. The electrodes are usually delivered in hermetically sealed containers The second class is formed by the non-hydrogen-poor electrodes, to which all other electrodes are present Welding electrodes are counted, for example Cellulose electrodes, titanium dioxide electrodes and oxide electrodes. The manufacture and delivery of these Electrodes are made with an inherent moisture content of 0.6 to 5.0% by weight of the flux coating.

Werden Elektroden beliebiger Art der Außenluf ausgesetzt, suchen sie ihren Eigenfeuchtigkeitsgehal mit dem Feuchtigkeitsgehalt der Atmosphäre auszuglei chen. Schwankungen des Feuchtigkeitsgehaltes sine unerwünscht Nachdem im Falle von wasserstoffarmer Elektroden eine Elektrodenpackung einmal geöffnet ist müssen die Elektroden in einem Warmhalteofen be Temperaturen über 100⁰C gespeichert werden; andern falls kommt es zu einer erheblichen Feuchtigkeitsauf nähme. Diese Feuchtigkeit wird während des Schweißens auf den Lichtbogen übertragen und läßt ein Schweißgut entstehen, bei dem es leicht zu Wasserstoffrißbildung kommen kann. Werden die Elektroden Feuchtigkeit ausgesetzt, können sie nachbehandelt werden, indem sie ungefähr eine Stunde lang bei ungefähr 455° C ausgeheizt werden.If electrodes of any kind are exposed to the outside air, they try to balance their own moisture content with the moisture content of the atmosphere. Fluctuations in the moisture content are undesirable. In the case of low-hydrogen electrodes, once an electrode pack has been opened, the electrodes must be ^{stored in a holding furnace at temperatures above 100 °} C .; otherwise, there would be considerable moisture absorption. This moisture is transferred to the arc during welding and creates a weld metal in which hydrogen cracking can easily occur. If the electrodes are exposed to moisture, they can be treated by baking them out for about an hour at about 455 ° C.

Die Notwendigkeit, der Außenluft ausgesetzte Elektroden in dieser Weise nachzubehandeln, ist kostspielig. Andererseits kann die Verwendung von der Außenluft ausgesetzten Elektroden zu einem fehlerhaften Schweißgut führen. Dementsprechend ist die Entwicklung eines Verfahrens zum Verbessern der Feuchtigkeitsbeständigkeit von wasserstoffarmen Elektroden von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung.The need to post-treat electrodes exposed to the outside air in this way is expensive. On the other hand, the use of electrodes exposed to the outside air can result in defective Lead weld metal. Accordingly, a method for improving the Moisture resistance of low-hydrogen electrodes is of considerable economic importance.

Nichtwasserstoffarme Elektroden werden nicht bei kritischen Bedingungen eingesetzt, wo die Anfälligkeit gegenüber Wasserstoffrißbildung von Wichtigkeit ist. Diese Elektroden sind für einen Einsatz mit einem gewissen Eigenfeuchtigkeitsgehalt der Umhüllung ausgelegt Ihr Einsatz ist jedoch weniger zufriedenstellend, wenn zugelassen wird, daß sich ihr Feuchtigkeitsgehalt wesentlich ändert. Infolgedessen kommt auch der Entwicklung eines Verfahrens zum Verbessern der Beherrschung des Feuchtigkeitsgehalts von nichtwasserstoffarmen Elektroden eine beträchtliche wirtschaftliche Bedeutung zu.Non-hydrogen poor electrodes are not used in critical conditions where the susceptibility is of concern to hydrogen cracking. These electrodes are for use with a certain intrinsic moisture content of the casing, but their use is less satisfactory, if their moisture content is allowed to change significantly. As a result, that comes too Development of a method to improve the control of the moisture content of non-hydrogen deficient substances Electrodes are of considerable economic importance.

Die ungünstige Einwirkung von Feuchtigkeit und insbesondere des Wasserstoffs auf das Schweißgut umhüllter Lichtbogen-Schweißelektroden ist seit langern bekannt (Werkstoff und Schweißung, Bd. 1, S. 331/332). Es sind auch schon viele Vorschläge gemacht worden, um das Schweißgut vor der Aufnahme von Wasserstoff zu bewahren. So ist es bei einer umhüllten Elektrode mit einem Kern aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bekannt (DT-GM 18 15 979), die Flußmittelschicht zum Feuchtigkeitsschutz mit einer Schicht aus 50 bis 70% AIF₃, 25 bis 40% NaF und 5 bis 10% LiF zu versehen, die zum Auftragen mit einer Lösung von Na₂SiO₃ und NaOH zu geeigneter Konsistenz gemengt werden. Es ist ferner bekannt (DT-PS 8 17 777, US-PSen 31 02 827 und 17 54 063), bei umhüllten Schweißelektroden eine zusätzliche äußere Wasserglashülle vorzusehen. Des weiteren ist es bekannt (US-PSen 26 97 159 und 30 84 074), als Binder für die Hülle ein niedrig schmelzendes Glas zu benutzen bzw. als äußere Hülle eine Glasschmelze aufzubringen. Auch die Verwendung einer silikatreichen äußeren Hülle, bei der Wasserglas als Binder dient, ist bekanntThe unfavorable effect of moisture and, in particular, of hydrogen on the weld metal of encased arc welding electrodes has been known for a long time (Material and Welding, Vol. 1, pp. 331/332). Many proposals have also been made to prevent the weld metal from absorbing hydrogen. For example, in the case of a coated electrode with a core made of aluminum or an aluminum alloy (DT-GM 18 15 979), the flux layer for moisture protection with a layer of 50 to 70% AlF ₃ , 25 to 40% NaF and 5 to 10% To provide LiF, which are mixed for application with a solution of Na ₂ SiO ₃ and NaOH to a suitable consistency. It is also known (DT-PS 8 17 777, US-PS 31 02 827 and 17 54 063) to provide an additional outer water glass envelope with covered welding electrodes. It is also known (US Pat. Nos. 2,697,159 and 3,084,074) to use a low-melting glass as a binder for the shell or to apply a molten glass as the outer shell. The use of a silicate-rich outer shell, in which water glass serves as a binder, is also known

(US-PS 28 39433). Schließlich ist es bekannt (DTPS - j 2i 391 bzw. bekanntgemachte deutsche Patentanmeldung C 4720), als Feuchtigkeitsschutz bei umhüllten ^Schweißelektroden eine zusätzliche Außenschicht aus «Jünnem Harzlack aufzutragen oder Silicone und/oder ,nJere Stoffe aufzudampfen, die in Luft langsam vom * festen in den gasförmigen Zustand übergehen, z.B. Natriumnitrit, Dicyclohexylammonphosphat und Dicy-, ^lohexylammoniumnitrit. (U.S. Patent 2,839,433). Finally, it is known (DTPS - j 2i 391 or advertised German Patent Application C 4720), as moisture protection for enveloped ^ welding electrodes an additional outer layer of "Jünnem resin varnish applied or vapor-silicones and / or nJere substances slowly in air from * fixed pass into the gaseous state, for example sodium nitrite, dicyclohexylammonium phosphate and dicy-, ^ lohexylammonium nitrite.

i Die Schutzwirkung von Wasserglas gegen Feuchtigfccitseinfluß läßt stark zu wünscher, übrig. Die Aufbringung von Glasüberzügen ist schwierig. Silicone, Natriumnitrit, Dicyclohexylammonphosphat und DicydoheKylammoniumnitrit verdampfen bei Atmosphärendruck, was bedeutet, daß die Lagerfähigkeit der Elektroden gering ist, weil der Feuchtigkeitsschutz ' verloren geht, wenn die Elektroden der Luft für eine nennenswerte Zeitdauer ausgesetzt werden. Harzlackfiberzüge bilden beim Schweißen Rückstände, die sich auf die Schweißung ungünstig auswirken können. Sie sind bei der Durchführung des Schweißvorganges gesundheitsgefährdend und geruchsstörend. Außerdem ist das Aufbringen solcher Schichten heikel, weil in die Elektrodenumhüllung kein Harzverdünnungsmittel eindringen darf.i The protective effect of water glass against the influence of moisture leaves much to be desired. The application of glass coatings is difficult. Silicones, Sodium nitrite, dicyclohexylammonium phosphate and dicydohekylammonium nitrite evaporate at atmospheric pressure, which means that the shelf life of the Electrodes is low because the moisture protection 'is lost when the electrodes are exposed to air for one be exposed for a significant period of time. Resin lacquer coatings build up residues during welding can have an unfavorable effect on the weld. You are performing the welding process hazardous to health and odor-disturbing. In addition, the application of such layers is tricky because in the Resin thinner must not penetrate the electrode cover.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen feuchtigkeitsbeständiger umhüllter Lichtbogen-Schweißelektroden zu schaffen, das einen hohen Grad an Feuchtigkeitsschutz bietet, besonders einfach durchzuführen ist und eine Feuchtigkeitsschutzschicht entstehen läßt, die weder selbst noch in Form ihrer beim Scheißvorgang anfallenden Zerset zungsprodukte die Schweißung in unerwünschter Weise beeinflußt.The invention is based on the object of a method for producing moisture-resistant to create encased arc welding electrodes that offer a high level of moisture protection, is particularly easy to carry out and creates a moisture protection layer that neither itself nor in the form of their decomposition products that occur during the shitting process, the welding is undesirable influenced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine wäßrige Dispersion aus Wasser und einem Silizium enthaltenden Stoff aus der lösliche, amorphe, feste Siiiziumoxide sowie lösliche Lithium- und Kaliumsilikate umfassenden Gruppe mit einer Konzentration zwischen ungefähr 1 und 20Gew.-% Siliziumoxid zubereitet, diese wäßrige Dispersion auf die Außenfläche der umhüllten Elektrode während einer Zeitdauer von ungefähr 1 Minute bis ungefähr 5 Stunden bei einer Temperatur zwischen ungefähr 5°C und 95⁰C aufgebracht und die Außenfläche der Elektrooe getrocknet wird, bis im wesentlichen alles Wasser ausgetrieben und auf der Elektrodenaußenfläche ein im wesentlichen aus Siliziumoxiden bestehender gleichförmiger, dünner Filmüberzug ausgebildet ist.This object is achieved according to the invention in that an aqueous dispersion of water and a silicon-containing substance from the group comprising soluble, amorphous, solid silicon oxides and soluble lithium and potassium silicates with a concentration between approximately 1 and 20% by weight silicon oxide is prepared, this aqueous dispersion dispersion applied to the outer surface of the coated electrode for a period of about 1 minute to about 5 hours at a temperature between about 5 ° C and 95 ⁰ C and the outer surface of the Elektrooe is dried until essentially all the water expelled and on the electrode external surface of a a uniform, thin film coating consisting essentially of silicon oxides.

Ein solches Verfahren ist einfach und problemlos durchzuführen. Der aufgetragene Schutzfilm dringt in die Elektrodenumhüllung praktisch nicht ein. Beim Schweißen entstehen keine gesundheitsschädlichen Dämpfe. Da der Filmüberzug im wesentlichen aus Siliziumoxid besteht, ist auch jede unerwünschte Beeinflussung der Schweißung vermieden. Eine in der erfindungsgemäßen Weise behandelte Elektrode bleibt auch während langer Lagerdauer einwandfrei feuchtigkeitsgeschützt. Die mit dem Verfahren nach der Erfindung hergestellten Elektroden kommen zum do Schweißen von Eisenwerkstoffen, insbesondere Stahl, in Betracht. Es kann sich dabei sowohl um wasserstoffarme Elektroden, die vor jeder Feuchtigkeitsaufnahme zu schützen sind, als auch um nichtwasserstoffarme Elektroden handeln, bei denen Änderungen des fts Feuchtigkeitsgehalts weitgehend vermieden werden sollen.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Such a procedure is simple and easy to carry out. The applied protective film practically does not penetrate into the electrode cover. No harmful vapors are produced during welding. Since the film coating consists essentially of silicon oxide, any undesirable influence on the weld is avoided. An electrode treated in the manner according to the invention remains perfectly protected from moisture even during a long storage period. The electrodes produced with the method according to the invention can be used for welding ferrous materials, in particular steel. These can be either hydrogen-poor electrodes, which must be protected from any absorption of moisture, or non-hydrogen-poor electrodes, in which changes in the moisture content should be largely avoided.
Advantageous further refinements of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert In den beiliegenden Zeichnungen zeigen die F i g. 1 bis 6 Kurven für die Feachtigkeitsaufnahme von handelsüblich gefertigten Elektroden, die in der erfindungsgemäßen Weise behandelt werden.The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments in the enclosed Drawings show the F i g. 1 to 6 curves for recording the fitness of commercially available ones Electrodes which are treated in the manner according to the invention.

Es wird angenommen, daß die Feuchtigkeitsaufnahme in der Umhüllung von umhüllten Elektroden darauf zurückzuführen ist, daß die Poren auf physikalischem Wege Wasser absorbieren. Diese Poren sind auf eine unvollständige Verdichtung der Umhüllung während des Fertigungsverfahrens zurückzuführen. Es wurde gefunden, daß die Beständigkeit der Umhüllung gegenüber Feuchtigkeitsaufnahme wesentlich erhöht wird und sich in der Tat einer vollständigen Feuchtigkeitsbeständigkeit nähern kann, wenn wasserstoffarme Elektroden mit einer verdünnten wäßrigen Dispersion mindestens eines Stoffes aus der kolloide amorphe feste Siliziumoxide, Sole aus quartärem Ammonium und kolloidem Siliziumoxid sowie lösliche Lithium- und Kaliumsilikate unfassenden Gruppe von siliziumhaltigen Stoffen behandelt werden. In ähnlicher Weise zeigte es sich, daß bei einer derartigen Behandlung von nichtwasserstoffarmen Elektroden der Feuchtigkeitsgehalt der Umhüllung in engeren Grenzen beherrscht werden kann, was gleichförmigere Einsatzbedingungen sicherstellt.It is believed that the moisture uptake in the envelope of coated electrodes is thereon is due to the fact that the pores absorb water by physical means. These pores are on one incomplete compaction of the envelope during the manufacturing process. It was found that the resistance of the envelope to moisture absorption increases significantly and indeed can approach complete moisture resistance when low in hydrogen Electrodes with a dilute aqueous dispersion of at least one substance from the colloidal amorphous solid Silicon oxides, brines from quaternary ammonium and colloidal silicon oxide as well as soluble lithium and Potassium silicates comprehensive group of silicon-containing substances are treated. In a similar way it was found that with such treatment of non-hydrogen depleted electrodes the moisture content the envelope can be controlled within narrower limits, resulting in more uniform conditions of use ensures.

Es wird angenommen/daß das für die Feuchtigkeitsbeständigkeit der behandelten Elektroden verantwortliche Phänomen mit der Ausbildung eines Films auf der Oberfläche der Elektrodenumhüllung zusammenhängt. Dieser Film füllt die Oberflächenporen der unbehandelten Elektroden aus, wodurch die Absorption von Feuchtigkeit verhindert wird. In ähnlicher Weise verhindert dieser Film, daß Feuchtigkeit desorbicrt wird; er läßt sich infolgedessen ausnutzen, um die Feuchtigkeitsmenge in der Umhüllung einer nichtwasserstoffarmen Elektrode zu beherrschen.It is believed that this is responsible for the moisture resistance of the electrodes being treated Phenomenon related to the formation of a film on the surface of the electrode cover. This film fills the surface pores of the untreated electrodes, thereby reducing the absorption of Moisture is prevented. Similarly, this film prevents moisture from desorbing will; As a result, it can be used to reduce the amount of moisture in the envelope of a non-hydrogen-poor Master electrode.

Da das Phänomen mit der Filmbildung zusammenhängen dürfte, wurde angenommen, daß sich jeder filmbildende Stoff mit Vorteil verwenden läßt. Es zeigte sich jedoch, daß die vorliegenden Ziele erreicht werden, wenn die zur Behandlung benutzten Dispersionen aus kolloiden amorphen festen Siliziumoxiden, quartären ammoniumkolloiden Siliziumoxidsolen und löslichen Lithium- und Kaliumsilikaten hergestellt werden. Es zeigte sich, daß lösliche Natriumsilikate keine Verbesserung hinsichtlich der Feuchtigkeitskontrolle in der Elektrodenumhüllung bringen. Als kolloide amorphe feste Siliziumoxide, die vorzugsweise eine Teilchengröße von weniger als 1 μίτι haben, werden vorzugsweise Stoffe wie geräucherte Siliziumoxide, chemisch ausgefällte Kieselsäuren sowie aus Kieselsäuresolen ausgefällte Siliziumoxide verwendet. Quartäre ammoniumkolloidale Kieselsäuresolen haben ein Gewichtsverhältnis SiO₂/(NR4)2O von 0,18/1.0 bis 9,0/1,0. Lösliche Lithiumsilikate haben ein Gewichtsverhältnis SiOj/Li20 von 9,4/1,0 bis 17,0/1,0. Lösliche Kaliumsilikate haben ein Gewichtsverhältnis Si(VK₂O von 1,8/1,0 bis 2,5/1,0.Since the phenomenon is believed to be related to film formation, it was believed that any film-forming material could be used to advantage. It has been found, however, that the present objects are achieved if the dispersions used for the treatment are prepared from colloidal amorphous solid silicon oxides, quaternary ammonium colloid silicon oxide sols and soluble lithium and potassium silicates. It was found that soluble sodium silicates bring no improvement in terms of moisture control in the electrode envelope. Substances such as smoked silicon oxides, chemically precipitated silicas and silicon oxides precipitated from silica sols are preferably used as colloidal amorphous solid silicon oxides, which preferably have a particle size of less than 1 μm. Quaternary ammonium colloidal silica sols have a weight ratio SiO ₂ / (NR4) 2O of 0.18 / 1.0 to 9.0 / 1.0. Soluble lithium silicates have a weight ratio SiOj / Li2O of 9.4 / 1.0 to 17.0 / 1.0. Soluble potassium silicates have a Si (VK ₂ O weight ratio of 1.8 / 1.0 to 2.5 / 1.0.

In der Praxis wurden handelsüblich hergestellt« wasserstoffarme Elektroden in einer wäßrigen Disper üion aus mindestens einem Stoff aus der kolloidi amorphe feste Siliziumoxide, Sole aus quartären Ammonium und kolloidem Siliziumoxid sowie löslich« Lithium- und Kaliumsilikate umfassenden Gruppe voi siliziumhalligen Stoffen getränkt. Die Elektrode! wurden dann getrocknet, um aufgenommenes WasseIn practice, low-hydrogen electrodes were produced commercially in an aqueous dispersion üion from at least one substance from the colloidal amorphous solid silicon oxide, brine from quaternary Ammonium and colloidal silicon oxide as well as soluble «lithium and potassium silicates comprising group voi soaked in silicon reverberant substances. The electrode! were then dried to the ingested water

auszutreiben. Insbesondere wurden Elektroden in einer Dispersion aus Lithiumsilikat (Gewichtsverhältnis SiCV Li₂O von 9,5/1,0) eine Stunde lang bei Raumtemperatur (25°C) getränkt. Die Dispersion enthielt 6 Gew.-% SiO₂. Nach dem Tränken wurden die Elektroden eine Stunde lang bei 455° C getrocknet.to drive out. In particular, electrodes were soaked in a dispersion of lithium silicate (SiCV Li ₂ O weight ratio of 9.5 / 1.0) for one hour at room temperature (25 ° C.). The dispersion contained 6% by weight SiO ₂ . After soaking, the electrodes were dried at 455 ° C. for one hour.

Weitere Behandlungen wurden bei in handelsüblicher Weise gefertigten wasserstoffarmen und nichtwasserstoffarmen Elektroden vorgenommen. Diese Behandlungen stellten Variationen des vorstehend genannten Beispiels dar. Beispielsweise wurde eine wäßrige Dispersion benutzt, die mit einer kolloidalen amorphen festen Kieselsäure zubereitet wurde und 2 Gew.-% S1O2 enthielt. Allgemein ließen sich erfolgreiche Behandlungen mit Dispersionen durchführen, die zwischen ungefähr 1% und ungefähr 20 Gew.-% S1O2 enthielten. Die Behandlungstemperatur kann zwischen ungefähr 5° und ungefähr 95° C liegen, während die Behandlungsdauern zwischen ungefähr 1 Minute und 5 Stunden schwanken können. Vorzugsweise enthält die Dispersion ungefähr 6Gew.-% S1O2. Bevorzugte Behandlungsbedingungen sind 65° C und 1 Stunde. Der Film kann durch Tränken bzw. Tauchen, durch Aufbürsten oder durch Sprühen aufgetragen werden. In einigen Fällen erwies sich ein Aufbürsten oder Aufsprühen als besonders zweckmäßig.Additional treatments were applied to commercially manufactured low and non-hydrogen Electrodes made. These treatments were variations of the above Example. For example, an aqueous dispersion was used with a colloidal amorphous solid silica was prepared and 2 wt .-% S1O2 contained. In general, successful treatments could be carried out with dispersions made between contained about 1% and about 20% by weight S1O2. The treatment temperature can be between about 5 ° and about 95 ° C, while the treatment times are between about 1 minute and 5 hours can fluctuate. The dispersion preferably contains approximately 6% by weight of S1O2. Preferred treatment conditions are 65 ° C and 1 hour. The film can be soaked or dipped, by brushing or applied by spraying. In some cases, brushing or spraying turned out to be particularly useful.

Die Ausbildung des Oberlläi/henfilmes erfolgt durch Massentransport von Siliziumoxid/Silikat durch das Lösungsmittel hindurch. Entsprechend kann davon ausgegangen werden, daß die Zeitdauer, die Temperatür, die Lösungskonzentration und die Badbewegung der Lösung die resultierende Feuchtigkeitsbeständigkeit beeinflussen. Der Film muß gleichförmig sein. Ist die Lösungskonzentration zu hoch, treten auf der Elektrodenumhüllung flockige Flecken auf. Bei zu niedrigen Konzentrationen sind übermäßig lange Behandlungsdauern für die Filmbildung erforderlich. Durch Umrühren oder sonstige Bewegung der Lösung wird die Ausbildung eines gleichförmigen Überzuges unterstützt. Die Aufnahmegeschwindigkeit an der Oberfläche steigt mit wachsender Temperatur an. Die maximale Temperatur ist durch das Ausfällen von Siliziumoxid/Silikat aus der Lösung begrenzt. Die Behandlungsdauer beeinflußt nur die Endgröße der Aufnahme.The formation of the Oberlläi / henfilmes takes place through Mass transport of silicon oxide / silicate through the Solvent through. Accordingly, it can be assumed that the duration, the temperature, the solution concentration and the bath agitation of the solution, the resulting moisture resistance influence. The film must be uniform. If the solution concentration is too high, step on the electrode cover flaky spots. If the concentrations are too low, excessively long treatment times are required for film formation. By stirring or other movement of the solution, the formation of a uniform coating is supported. The absorption rate on the surface increases with increasing temperature. The maximum temperature is limited by the precipitation of silicon oxide / silicate from solution. The duration of treatment influences only the final size of the recording.

Die Feuchtigkeitsabsorptionsdaten für handelsüblich hergestellte Elektroden, die in der oben beschriebenen Weise behandelt wurden, und zwar mit löslichem Lithiumsilikat (Gewichtsverhältnis SiO2/Li2O von 9,5/1,0) bei einer Behandlungsdauer von 1 Stunde bei 25°C sind in den F i g. 1 bis 5 veranschaulicht Die Daten wurden bei 100% relativer Feuchtigkeit und 25°C ermittelt Die mit 1 bezeichneten Daten gelten für das Betriebsverhalten der unbehandelten, handelsüblichen Elektroden, während die Daten der behandelten Elektroden mit 2 gekennzeichnet sind. Die Feuchtig-55 keitsaufnahme ist sowohl als Gesamtgewichtszunahme in Gramm als auch als prozentuale Gewichtszunahme der Umhüllung aufgetragen. Die getesteten Elektroden sind repräsentativ für die folgenden Klassifizierungen 'der American Welding Society: The moisture absorption data for commercially produced electrodes, which were treated in the manner described above, with a soluble lithium silicate (weight ratio of SiO2 / Li2O of 9.5 / 1.0) at a treatment time of 1 hour at 25 ° C are shown in F i G. 1 to 5 illustrated The data were determined at 100% relative humidity and 25 ° C. The data labeled 1 apply to the operating behavior of the untreated, commercially available electrodes, while the data for the treated electrodes are labeled 2. The moisture absorption is plotted both as a total weight increase in grams and as a percentage weight increase of the casing. The electrodes tested are representative of the following classifications' of the American Welding Society:

• F i g. 1 wasserstoffarme Elektrode E 7018;• F i g. 1 low-hydrogen electrode E 7018;

F i g. 2 ZeHuloseelektrode E 7014;F i g. 2 cell electrodes E 7014;

Fig.3 niedriglegierte Elektrode mit kalkbasischer Umhüllung E12 018;Fig. 3 low-alloy electrode with lime-based Wrapping E12 018;

F i g. 4 nichtrostende Elektrode E 308-15 undF i g. 4 stainless electrodes E 308-15 and F i g. 5 nichtrostende Elektrode E 308-16.F i g. 5 stainless electrode E 308-16.

Es wurden Schweißversuche durchgeführt, um das Verhalten der Elektroden zu vergleichen. Zwei Elektroden vom Typ E 7018, von denen die eine in der bevorzugten Weise behandelt wa^r, während die andere unbehandelt blieb, wurden einer relativen Feuchtigkeit von 100% vier Stunden lang bei 40° C ausgesetzt. Innerhalb dieser Zeitdauer absorbierte die Umhüllung der behandelten Elektrode 0,07 g Feuchtigkeit. Dagegen nahm die unbehandelte Elektrodenumhüllung 0,20 g Feuchtigkeit auf. Beim Schweißen mit den beiden Elektrodenarten unter Anwendung von identischen Bedingungen im Rahmen eines mit einem kreisförmigen Flecken durchgeführten Rißbildungstests war die mit der behandelten Elektrode durchgeführte Schweißung frei von Mikrorissen und Schlackeeinschlüssen, während die mit der unbehandelten Elektrode ausgeführte Schweißung in hohem Maße Mikrorisse und Schlackeneinschlüsse zeigt. Welding tests were carried out to compare the behavior of the electrodes. The two electric type E 7018, of which the one in the preferred manner discussed wa ^r, while the other remained untreated, a relative humidity of 100% four hours long were exposed at 40 ° C. During this period of time, the treated electrode cover absorbed 0.07 g of moisture. In contrast, the untreated electrode covering absorbed 0.20 g of moisture. When welding with the two types of electrodes using identical conditions in a cracking test carried out with a circular spot, the weld made with the treated electrode was free of microcracks and slag inclusions, while the weld made with the untreated electrode showed a high degree of microcracks and slag inclusions.

Bei einem anderen Versuch wurden zwei Elektroden vom Typ E 9018, von denen die eine in der bevorzugten Weise behandelt und die andere unbehandelt war, 100% relativer Feuchtigkeit zwei Stunden lang bei 40°C ausgesetzt. Die Umhüllung der behandelten Elektrode absorbierte 0,04 g Feuchtigkeit, während die Umhüllung der unbehandelten Elektrode 0,12 g Feuchtigkeit aufnahm. Bei Verwendung der beiden Elektrodenarten zur Durchführung eines Zwangslagenkehlnahtversuchs unter sonst gleichen Bedingungen ergab die behandelte Elektrode eine einwandfreie Schweißung, während die unbehandelte Elektrode zu einer Schweißung mit Unternahtrissigkeit führte.In another experiment, two E 9018 electrodes, one of which is the preferred Treated wise and the other was untreated, 100% exposed to relative humidity for two hours at 40 ° C. The covering of the treated electrode absorbed 0.04 g of moisture, while the casing of the untreated electrode absorbed 0.12 g of moisture. When using the two types of electrodes to perform a positional fillet weld test under Otherwise the same conditions gave the treated electrode a perfect weld, while the untreated electrode resulted in a weld with sub-seams.

Der Einfluß von fünf Behandlungen mit löslichen Silikaten, und zwar zwei mit Natriumsilikaten, zwei mit Kaliumsilikaten und einer mit Lhhiumsilikat, auf die FeuchtigkeitsabsorptionseigenschaFten einer nichtrostenden Elektrode vom Typ E308-16 ist in Fig.6 vergleichsweise veranschaulicht Alle Dispersionen wurden so hergestellt, daß 6Gew-% S1O2 vorhanden waren; sämtliche Behandlungsschritte waren gleich. Stellt man die Ergebnisse denjenigen für eine unbehandelte Elektrode gegenüber, so ergibt sich die nachstehende Reihenfolge bezüglich abnehmender Wirksamkeit der Behandlung: Lithium (SiOj/Li₂O Gewichtsverhältnis 9,5/1.0), Kalium (SiO₂/K₂O Gewichtsverhältnis von 2,5/1.0), Natrium (SiO₂/Na₂O Gewichtsverhältnis von 3,2/1,0) und Natrium (SiO₂ZNa₂O Gewichtsverhältnis von 2,0/1,0). Die Lithiumbehandlung war sehr wirkungsvoll; demgegenüber zeigten die Natriumbehandlungen keinerlei Wirkung.The influence of five treatments with soluble silicates, namely two with sodium silicates, two with potassium silicates and one with silicon silicate, on the moisture absorption properties of a stainless electrode of the type E308-16 is illustrated comparatively in FIG. % S1O2 was present; all treatment steps were the same. If the results are compared with those for an untreated electrode, the following sequence results in terms of decreasing effectiveness of the treatment: lithium (SiOj / Li ₂ O weight ratio 9.5 / 1.0), potassium (SiO ₂ / K ₂ O weight ratio of 2, 5 / 1.0), sodium (SiO ₂ / Na ₂ O weight ratio of 3.2 / 1.0) and sodium (SiO ₂ ZNa ₂ O weight ratio of 2.0 / 1.0). The lithium treatment was very effective; In contrast, the sodium treatments showed no effect.

In der Praxis kann die erfindungsgemäße Behandlung bei gefertigten und anschließend gespeicherten Elektroden angewendet werden; sie kann aber auch sofort bei der Fertigung der Elektroden vorgesehen werden Damit im letztgenannten Falle die Behandlung wirkungsvoll ist, sollte die Elektrode aber zwischen dem Aufpressen der Umhüllung auf den Metallkern und dei vorliegend beschriebenen Behandlung einer Trocknung unterzogen werden. In practice, the treatment according to the invention can be applied to electrodes that have been manufactured and then stored; however, it can also be provided immediately during the manufacture of the electrodes . In order for the treatment to be effective in the latter case, the electrode should, however, be subjected to a drying process between the pressing of the cover onto the metal core and the treatment described here.

Es ist auch möglich, die erfindungsgemäße Behänd lung in zwei Stufen auszuführen, wobei die einzelner Behandlungsstufen von kürzerer Diauer als eine einzig« lange Behandlungsstufe sind. Wind die Behandlung ii zwei Stufen vorgenommen, wird im allgemeinen eint Feuchtigkeitsbeständigkeit erzielt, die der Feuchtig keitsbestSndigkeit bei einer einstufigen Behandlunj überlegen ist deren Zeitdauer gleich der Zeitdauer de zwei Behandlungsstufen istIt is also possible to use the Behänd according to the invention treatment to be carried out in two stages, with the individual treatment stages of shorter duration than a single « long treatment stage. Wind the treatment ii When done in two stages, one level of moisture resistance is generally achieved, that of the moisture level In the case of a single-stage treatment, the duration of the treatment is the same as the duration of the treatment is two stages of treatment

Die Oberfläche der behandelten Elektroden wurdi unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskop und eines Energiedispersions-Röm^enstrahlanalysatorThe surface of the treated electrodes was measured using a scanning electron microscope and an energy dispersion jet analyzer

untersucht. Der Film oder die Schicht auf der analysierten umhüllten Elektrode war wesentlich reicher an Silizium als die Hauptmasse der Umhüllung. Im Falle von Elektroden, die mit einer Dispersion eines löslichen Lithiumsilikats (Gewichtsverhältnis SiCVLi₂O von 9,5/1,0) behandelt waren, hatte der Film in Gew.-°/o eine Zusammensetzung von ungefähr 20% Li, 27% Siexamined. The film or layer on the analyzed covered electrode was significantly richer in silicon than the bulk of the cover. In the case of electrodes treated with a dispersion of a soluble lithium silicate (SiCVLi ₂ O weight ratio of 9.5 / 1.0), the film had a composition in% by weight of about 20% Li, 27% Si

und 53% O; die Filmdicke betrug ungefähr 1 μΐη. Auch bei Behandlung der Elektroden mit einer Dispersion eines kolloiden amorphen festen Siliziumoxids ist der Film wesentlich siliziumreicher als die Hauptmasse der Umhüllung. In diesem Falle liegt die Zusammensetzung der Schicht bei ungefähr 47% Si und 53% O.and 53% O; the film thickness was approximately 1 μm. Even when the electrodes are treated with a dispersion of a colloidal amorphous solid silicon oxide, is Film significantly richer in silicon than the bulk of the cladding. In this case the composition lies of the layer at about 47% Si and 53% O.

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

409 S53'393409 S53'393

Claims

Patent claims:

-, 1. Method of treating the outer surface of coated electrodes in order to make them moisture-resistant, characterized in that, that an aqueous dispersion of water and a

"Substance containing soluble, amorphous, solid silicon oxides and soluble lithium and silicon Kaljumsilicat comprehensive group with a concentration between about 1 and 20 wt .- Ψο Prepared silicon oxide, this aqueous dispersion on the outer surface of the coated electrode for a period of from about one minute to about 5 hours at one temperature between about 5 ° C and 95 ° C and drying the outer surface of the electrode until essentially all of the water is expelled and essentially out on the outer surface of the electrode Silicon oxides existing uniform, thin film coating is formed.

2. The method according to claim I, characterized in that in the case of low-hydrogen electrodes, the lithium silicate is _{dispersed in a liquid with a weight ratio SiO 2} / Li ₂ O of 9.5 / 1.0 until the silicon oxide concentration is 6% by weight silicon oxide that this solution is applied to a hydrogen-poor electrode for a period of 60 minutes at a temperature of 65 ° C. and that the electrode is then dried to drive off water.

3. The method according to claim 1, characterized in that a low-hydrogen electrodes Colloidal amorphous silica brine is dispersed in water until the silica concentration at 6 wt .-% silicon oxide is that this solution for a period of time before 60 minutes at a Temperature of 65 ° C is applied to a low-hydrogen electrode and that the electrode then dried to drive off water.

4. The method according to claim 1, characterized in that that with low-hydrogen electrodes the precipitated silicon oxide is dispersed in water, until the silicon oxide concentration is 2 wt .-% silicon oxide that this solution for a A period of 60 minutes at a temperature of 65 ° C on a hydrogen-poor electrode is applied and that the electrode is then dried to drive off water.