NO129035B - - Google Patents

Description

Sveisehindrende materiale.

Den foreliggende oppfinnelse angår sveisehindrende materialer brukt for å tilveiebringe sveisefrie soner under behand-lingen av metaller.

Ved den autogene kold- elis r varmsveising av to metaller

( trykk- eller valsesveising) kan de senere behandlingstrinn kreve dannelsen av sveisefrie soner. Disse sveisefrie soner dannes vanligvis ved å anbringe mellom metallene en substans betegnet som sveisehindrende material.

Etter sveise-operasjonen kan de ikke-sveisede deler ut-settes for et innvendig trykk ved at et trykkSiidum brukes for å bringe metallet ved de usveisede eller sveisefrie soner fra hverandre. Denne metode tillater å fremstille artikler av den art som varme-

Kfr. kl. 49 1-3/16 vekslere hvor gjenstanden representerer en integral metallplate med kanaler anordnet i det indre av platen.

Et vanlig brukt sveisehindrende materiale er lamellær grafitt. Dette material anbringes konvensjonelt på metallover-

f]a ten i et ønsket mønster ved hjelp av en silke- eller nylon-siktingsprosess. Denne prosess krever at det sveisehindrende material har bestemte fysikalske egenskaper. Morfologien og krystallstrukturen av materialet må tillate en lett ekstrudering og avsetting av det sveisehindrende material gjennom åpningene i silke- eller nylon-sikten under trykket av en manuelt drevet svaber. Dessuten må det sveisehindrende material ha en tilstrekkelig ved-hefting til metallet, så at når sikten fjernes vil materialet ikke fjernes sammen med sikten og overlate i de mønstrede områder ubelagt metall.

Ennvidere, må laget av det sveisehindrende material av-settes jevnt og fullstendig dekke de ønskede overflatepartier,

fylle hjørner og danne rette kanter der hvor de ønskes.

Andre egenskaper av et godt sveisehindrende material er

at laget av det sveisehindrende material som er avsatt på metallet ikke skal splintre eller sprekke under tørkingen ved lave temperaturer. Når det opphetes i en ovn til høye temperaturer før en etterfølgende bindings- og fabrikasjonsprosess, må det sveisehindrende material utvide seg under valsetrykket på en slik måte at det opprettholdes en fullstendig dekking av mønsteret og at det oppnåes en fullstendig avbryting av sveisematerialet ved grensen av mønsteret.

Som det kan sees av det foregående, må det sveisehind-

rende material oppfylle mange og strenge krav. Sveisehindrende materialer på grafitt-basis oppfyller alle de forangående krav.

For visse anvendelser av det sammensatte materiale inneholdende sveisefrie soner eksisterer imidlertid et behov for, isveisehind-

rende materialer som ved siden av de forangående egenskaper er galvanisk nøytrale overfor aluminium og kobber i vandige om-

givelser. Grafitt er et uønsket element i et sveisehindrende material fra korrosjons-synspunktet, særlig i vandige omgivelser. Grafitt er et sterkt katodisk depolarisasjonsmiddel og under

vandige betingelser akselererer det i nærvær av aluminium og kobber de elektrokjemiske prosesser, hvilket fører til svikt ved selektivt korrosjonsangrep. Dessuten er det til tross for

spesielle rensemetoder i praksis ikke mulig å fjerne alle spor av grafitt fra det sveisede material.

Norsk patent 121.944 beskriver en sammensetning av sveisehindrende material som er særlig effektivt for behandling av aluminium og aluminium-legeringer. Denne komposisjon inneholder 5-60 vekt% Ti02# 0,5 - 5,0 vekt% bentonitt, 0,10 - 4 vekt% magnesium-monmorillonitt og resten i det vesentlige vann. Fortrinnsvis inneholder komposisjonen dessuten 0,1 - 10 vekt% si°2-Det er funnet at denne komposisjon ikke er særlig effektiv

for behandling av kobber og kobber-legeringer.

Foreliggende oppfinnelse har derfor som formål å tilveiebringe et nytt sveisehindrende material som oppfyller de tallrike og strenge krav som stilles for tilfredsstillende sveisehindrende materialer, og som dessuten er galvanisk nøytralt overfor kobber, særlig i vandige omgivelser, og som er forholdsvis billig og lett kan brukes i teknisk målestokk.

I henhold til foreliggende oppfinnelse tilveiebringes

et sveisehindrende materiale bestående i det vesentlige av en vandig suspensjon. Materialet karakteriseres ved at det inneholder fra 0 - 29,29, fortrinnsvis fra 10,67 til 27,33 vekt% titandioksyd, fra 4,56 til 41, fortrinnsvis fra 5,33 til 13,67

vekt% bornitrid, fra 0,5 til 5, fortrinnsvis fra 1 til 3 vekt% bentonitt, fra 0,1 til 4, fortrinnsvis 0,25 til 1,5 vekt% magnesium-montmorillonitt, og hvis ønsket fra 0,1 til 10 vekt% silisiumdioksyd,fortrinnsvis fra 0,1 til 1,0 vekt% koUoidalt silisiumdioksyd, og resten i det vesentlige vann.

Bornitrid (BN) som er den bestanddel, som hovedsakelig adskiller komposisjonen ifølge oppfinnelsen fra den som er be-skrevet i patent 121.944, er brukt i en mengde fra minst 40

vekt% av Ti02_innholdet og fortrinnsvis ikke mer enn 50 vekt%.

Det er imidlertid ikke fordelaktig å bruke mere enn ca. 50% BN,

fordi en tilsetning på over 50% ikke gir bedre resultater og kost-naden av BN forlanger at man ikke bruker mere BN enn nødvendig. Bornitrid er et utmerket smøremiddel ved høye temperaturer. Smøre-

i

egenskaper av bornitrid ved høye temperaturer forbedrer flyte-egenskapene under valse-bindingsprosessen (Roll-Bonding operation)

og øker effektiviteten av det sveisehindrende material. Dette gjelder særlig ved kobber-valsebindingen når man bruker meget høye temperaturer (875 - 1000°C) og høye tverrsnittsreduksjoner (65%) .

Det bør fortrinnsvis brukes en i vann dispergerbar titandioksyd. Titandioksydet kan dispergeres i vann for å danne en pasta som kan siktes. En slik blanding er imidlertid ikke ideelt egnet for sikting da den hurtig tørker og derved tilstopper sikten. Ved siden derav vil sveisehindrende mønstre fremstilt bare med

vandige titandioksyd-dispersjoner splintre under forvarmings-

syklusen før bindingsprosessen.

For å eliminere dette problem tørrblandes bentonitt med titandioksyd og bornitrid før blandingen med vann. Bentonitt brukes i en mengde fra 0,5 til 5% og fortrinnsvis fra 1 til 3%. Bentonitt er i det vesentlige et hydrofilt material som virker

som fyllestoff.

Hvis det sveisehindrende material inneholder mindre enn

0,5% bentonitt, splintrer det sveisehindrende material ved tørking, særlig i varmen. Hvis det er tilstede over 5% bentonitt, øker det sprekk-forårsakende trykk hurtig og minsker derved den sveisehindrende evne.

For å øke ytterligere plastisiteten av den sveisehindrende blanding tilsettes magnesium-montmorillonitt i en mengde fra 0,10 til 4 vektprosent og fortrinnsvis fra 0,25 til 1,5 vekt-

prosent. Dette material virker som geleringsmiddel som ligner gelatin og lim, men er allikevel anorganisk, inneholder ikke karbon og er ikke utsatt for mikrobiologisk spaltning. I tillegg dertil regulerer magnesium-montmorillonitt pH-stabiliteten under lagringen av den sveisehindrende pasta.

En foretrukket form av magnesium-montmorillonitt er "Ben-A-Gel", et handelsnavn av National Lead Company for et for-bedret magnesium-montmorillonitt.

Magnesium-montmorillonitt-komponenten av det s/eisehindrende material ifølge oppfinnelsen fremstilles fortrinnsvis i form av en forhåndsblandet gel inneholdende den ønskede mengde av magnesium-montmorillonitt og resten vann, blandet i hvilken som helst omrøringsinnretning med høy omrøringshastighet. Den tørre, forhåndsblandete titandioksyd-bornitrid-bentonitt-komponent kan helt enkelt tilsettes til gelen eller gelen kan blandes med titandioksyd-bornitrid-bentonitt komponenten i en omrøringsinnretning med stor omrøringshastighet. Vann kan tilsettes for å erstatte oppbrukt vann.

Når man forsøker å fremstille en optimal sveisehindrende blanding, er det funnet at det er vanskelig å fremstille ensartede materialcharger på grunn av at titandioksyd har en tendens til fnokking, særlig når man tørrblander ingrediensene.

Det er imidlertid funnet at det er mulig ved å innføre

små mengder av siliciumdioksyd, særlig kolloidalt siliciumdioksyd i de tørre ingredienser å danne en mere homogen blanding som gir meget jevne sveisehindrende egenskaper. Vanligvis brukes 0,10 til 10 vektprosent av siliciumdioksyd, og fortrinnsvis 0,1 til 1 vektprosent.

Det kan selvsagt innføres ytterligere tilsetninger i det sveisehindrende material ifølge oppfinnelsen, f.eks. talkum,

kaolin, magnesiumoksyd osv.

Det er dessuten funnet at det sveisehindrende material

ifølge oppfinnelsen bør ha en viskositet i området fra 32000 til 50ooo cps-tilsynelatende viskositet ved 22,2°C.

Den sveisehindrende komposisjon ifølge oppfinnelsen er

særlig verdifull da den representerer det eneste kjente middel for å danne en kobber valse-binding (Roll-Bondv (R)') i et ikke grafittisk sveisehindrende material.

Fordelen av det sveisehindrende material ifølge oppfinnelsen består i at det ikke inneholder grafitt, karbon eller andre organiske forbindelser og at det er kjemisk inert i vandigaopp-løsninger. Denne egenskap tillater at et kobber-valsebindings-rør bærer vandige oppløsninger med omtrent samme korrosjonsmot-

stand som ubelagt metall.

Avsalthgs-innretninger, omformer, kjøleplater og lignende representerer et viktig anvendelsesområde for kobber-valse-

binding (Roll-Bond) med øket korrosjonsmotstand.

Oppfinnelsen vil bedre forståes ved hjelp av følgende illustrerende eksempler.

Eksempel I

Det ble fremstilt en sveisehindrende blanding med følgende ingredienser:

Blandingsprosessen omfatter tre trinn.

A. Til å begynne med fremstilles en 1% Ben-A-Gel EW-grunnmasse

ved gradvis innføring av tørt Ben-A-Gel EW-pulver i en avmålt mengde av destillert vann under bruk av en Waring-blander drevet med en konstant høy omrøringshastighet i 10 minutter.

B; Titandioksyd AWD, bentonitt Bl-50 og kolloidale BN-materialer tørrblandes med hånd i 5 minutter. C. Deretter innføres Ben-A-Gel EW gradvis i den tørre faststoff-blanding med hånd i ca. 2-5 minutter. Dessuten blandes gradvis med pastaen 300 cm 3 av destillert vann, manuelt i ca. 2-5 minutter.

D. Deretter omrøres denne blanding i et Cowles oppløsnings-

apparat ved 2000 omdreininger per minutt i 10 minutter.

Den sveisehindrende blanding var derpå ferdig til bruk.

Den ovennevnte blanding ble brukt i plater nr. 1 og 2 av eksempel

III.

Eksempel. II.

Det ble fremstilt tre charger av hvitt sveisehindrende materiale inneholdende henholdsvis 0,48, 2,16 og 3,8 vekt% bornitrid og de øvrige bestanddeler i de i eksempel I angitte mengder.

To plater av 122 kobber-legering ble deretter forsynt

med et mønster med hver charge. En plate ble valset med omtrent 35% varmevalsings tverrsnittsreduksjon og en plate med omtrent 50% tverrsnittreduksjon. Platene ble opphetet til 1000°C. Etter valsing og herdning ved 475°C ble de seks plater skåret langs kantene med en skjæringsvinkel på deres flater på 45°. De ble deretter åpnet ved snittkantene der hvor det sveisehindrende materiale van påført, og ble oppblåst gjennom de oppnådde åpninger.

En plate kunne ikke åpnes og en plate ble ikke oppblåst

i pressen. Begge disse plater ble forsynt med et mønster med O,48% bornitrid-blandingen.

De øvrige fire plater ble oppblåst og undersøkt på

I

klebepartier (stickers). Det ble konstatert klebepartier (stickers), hvilket viste at det var nødvendig å bruke større prosentmengder av bornitrid.

Eksempel III.

Tre grupper på hver to plater av 122 kobber-legering ble forsynt med et mønster med bornitrid-blandinger med henholdsvis 7,8, 6,25 og 5,5 vekt% bornitrid og de øvrige bestanddeler i de i eksempel I angitte mengder. Disse seks plater ble deretter varaevalset med omtrent 65% tverrsnittreduksjon og merket med tall med henblikk til den brukte sveisehindrende blanding. Plater 1

og 2 inneholdt 7,8% BN, 3 og 4 inneholdt 6,25% og 5 og 6 inneholdt 5,5%.

Platene ble deretter sortert og koldvalset. Platene

ble underkastet en standard anløping for 122-kobber bestående av en 2 timers glødning ved 480°C og ble oppblåst med 140-175 kg/cm^

trykk i en 600 tonns presse.

To plater ble undersøkt etter oppblåsingen for klebe-

partier eller avskalling, og deretter ble en plate fra hver gruppe undersøkt på sprekker.

Det ble erholdt følgende resultater.

1. Alle plater kunne åpnes uten vanskelighet.

2. Plate 1 hadde et stort klebeparti på grunn av mønsteret. Plater forsynt med mønster med 5,5% og 6,25% bornitrid viste klebepartier under de begynnende trinn av oppblåsingen, men under de senere trinn forsvant klebepartier og det dannet seg små rynker i vaffel-område r.

3. Plater forsynt med mønster med 7,8% bornitrid hadde

ikke andre rynker enn de som skyldtes mønsteret.

4. Alle tre grupper skallet ikke av under trykk på

12 kg/cm 2.

Claims (1)

1. Sveisehindrende materiale bestående i det vesentlige av en vandig suspensjon, karakterisert ved at det inneholder fra 0 til 29,29, fortrinnsvis fra 10,67 til 27,33 vekt% titandioksyd, fra 4,56 til 41, fortrinnsvis fra 5,33 til 13,67 vekt% bornitrid, fra 0,5 til 5, fortrinnsvis fra 1 til 3 vekt% bentonitt, fra 0,1 til 4, fortrinnsvis 0,25 til 1,5 vekt% magnesium-montmorillonitt, og hvis ønsket fra 0,1 til 10 vekt% silisiumdioksyd, fortrinnsvis fra 0,1 til 1,0 vekt% kolloidalt silisiumdioksyd, og resten i det vesentlige vann.