[发明专利]一种药芯焊丝用稳弧剂及其制造方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及新材料领域，具体涉及一种药芯焊丝专用稳弧剂及其制造方法和应用。

背景技术

在焊条、药芯焊丝等焊接材料中，为了提高焊接电弧的稳定性，往往在药皮或是药芯中加入一定数量的稳弧剂。稳定的电弧可以显著降低飞溅、细化熔滴、提高焊接效率。而焊接材料的稳弧性取决于电弧的化学成分，电弧中含有易电离的元素即电离势越小的元素及其化合物越多，电弧越稳定。K、Na等碱金属则属于易电离元素。因此焊接材料中常用的稳弧剂其主要成分为K、Na的化合物。

目前，市场上有多种焊条用的稳弧剂，大都性能优良。但随着药芯焊丝在国内的迅猛发展，一种适合药芯焊丝用的，性能优良的稳弧剂尚不多见。由于药芯焊丝特有的制造工艺及使用特性，适合药芯焊丝药芯填充用的稳弧剂必须满足以下几个要素： 

1）良好的抗吸潮能力。由于稳弧剂的主要成分是K、Na的化合物，因而不可避免会产生游离的K+、Na+，使稳弧剂在存放和使用过程中极易吸潮。结合药芯焊丝的制造过程而言，药芯下粉和成品药芯焊丝上的合缝都会导致药芯粉料在空气中不同程度地裸露，不可避免会受潮。而严重受潮后的稳弧剂混入粉料，会增大粉料中的水分含量，导致药芯焊丝焊接后的焊缝扩散氢含量增高，出现各种焊接缺陷如气孔、压痕等，严重使还会出现焊接冷裂纹，极大影响焊接质量。因此如何最大程度上地减少稳弧剂中游离的K⁺、Na⁺含量，提高其抗吸潮能力，是制造一种性能优良的稳弧剂的关键。

2）良好的颗粒度分散性和流动性。药芯焊丝多采用皮带传动自动下粉。药芯粉料通过下粉管口，承载到皮带上，皮带连续传动，将粉料送入已轧制形成U型口的药芯焊丝钢带外皮上端，粉料依靠重力作用落入钢带外皮的U型口内，随后经过多道次的轧制变形，将口封住，药芯便包裹在钢带外皮内。因此，只有具有良好颗粒度分散性和流动性的粉料才能保证在重力落入时连续、均匀，从而保证药粉填充量的均匀一致，使药芯焊丝达到良好的焊接性能。而焊接材料中常用的稳弧物质如长石、云母等，大多颗粒细小，堆积密度小，流动性差，单纯混入粉料无法保证下粉均匀，从而影响填充量的均匀一致，破坏药芯焊丝的焊接性能。因此将所须稳弧物质混合、熔炼、造粒，制成具有良好颗粒度分散性和流动性的熔炼型钛酸钾填入药芯是解决药芯焊丝稳弧特性的有效途径。

3）良好的提高药芯焊丝低温冲击韧性的能力。近年来，药芯焊丝因其焊接工艺优异，焊接效率高，化学成分灵活调整，适应性广等优点倍受青睐，但由于其自身特点，药芯焊丝在低温冲击韧性方面无法与实芯焊丝等传统产品相企及。因此，在厚板、重要连接件等低温冲击韧性要求高的部位药芯焊丝仍得不到深入应用。要扩宽药芯焊丝的应用领域，大幅提高其低温冲击韧性是先决条件。在药芯中添加适量的稀土氧化物等可以净化焊缝的物质是目前提高药芯焊丝低温冲击韧性的有效途径，但由于其加入量小，不易混合均匀，导致其稀土成分在焊缝中极易产生偏析，不但起不到积极作用，反倒会恶化偏析产生处的晶界性能，致使低温冲击韧性下降。因此在稳弧剂中加入如氧化钇等稀土氧化物成分，通过熔炼等工艺将其均匀熔入其中，通过药芯粉料中稳弧剂的大量均匀分散，以最大程度减少稀土成分在焊缝中的偏析。

发明内容

为解决上述存在的问题，得到性能优良的稳弧剂，本发明提供一种适合药芯焊丝专用的稳弧剂——熔炼型钛酸钾及其制造工艺。

本发明通过优化成分的比例，最大程度地减少化合物中游离K⁺、Na⁺的含量，提高了熔炼型钛酸钾的抗吸潮能力。同时添加稀土氧化物成分Y₂O₃，在最大程度减少其成分偏析的前提下，提高药芯焊丝的低温冲击韧性。制造工艺上提高熔炼温度，得到流动性良好的均匀颗粒。具体技术方案如下：

一种药芯焊丝用稳弧剂，其特征在于其原材料组成的化学配比为：金红石 45~60%，碳酸钾  4~12%，碳酸钠 2~8%，镁砂2~10%，长石30~50%，氧化钇 1~5%。

作为优选，所述的药芯焊丝稳弧剂，其特征在于所述原材料组成的化学配比为：金红石52%，碳酸钾  5%，碳酸钠2%，镁砂5%，长石 35%，氧化钇1%。

作为优选，所述的药芯焊丝稳弧剂，其特征在于所述原材料组成的化学配比为：金红石47%，碳酸钾 4%，碳酸钠3%，镁砂  4%，长石40%，氧化钇2%。