[发明专利]并入金属性包覆的颗粒的焊条及用其堆焊的方法

说明书

相关申请的交叉引用：本申请要求2009年6月5日递交的美国专利申请序列号12/478,849以及2012年12月10日递交的美国专利申请序列号13/709,684的优先权，所述两个申请都通过引用被完全并入本文。

发明的技术领域

提供焊接丝焊条和方法用于提高的焊缝性能。更特别地，提供并入这样的材料的焊接丝焊条和方法，所述材料在被包含在金属套的芯之内的芯材料的颗粒上具有至少一层金属性包覆物(metallic coating)。再更特别地，提供根据权利要求1的前序部分(preamble)的焊接丝电极，以及根据权利要求12的前序部分的堆焊(hard surfacing)金属工件的方法。

发明背景

多年来，常规的焊条以及制造这样的焊条的方法已经是可获得的。然而，虽然在焊接过程期间，这样的常规的焊条和方法多少排除氮和氧进入焊缝，但是其不足以将氮和氧从焊接电弧等离子体(weld arc plasma)排除。

在焊剂芯弧焊工艺(FCAW)中，被包含在金属套的芯之内的芯材料(包括焊剂化合物和合金化(alloying)化合物)在焊接过程期间受到电弧中的高温反应和氧化反应的影响。最终，这些反应对芯材料和被沉积的焊缝金属的性质造成有害的改变。

发明内容

根据一个实施方案，提供焊接丝焊条。所述焊接丝焊条包括金属套以及芯材料，所述金属套包括芯，所述芯材料被包含在所述金属套的所述芯之内，其中所述芯材料包括至少一种金属合金化化合物的颗粒，其中所述颗粒中的每个具有外表面，并且其中至少一层金属性包覆物被沉积到每个颗粒的所述外表面上，以形成金属性包覆的颗粒。

根据另一个实施方案，提供一种堆焊金属工件的方法，所述方法包括以下步骤：提供金属工件，制备包括多个颗粒的颗粒状金属合金化化合物，其中所述多个颗粒中的每个具有外表面，并且其中将至少一层金属性包覆物沉积到每个颗粒的所述外表面上以形成金属性包覆的颗粒，制备包括所述金属性包覆的颗粒的芯材料，通过将所述芯材料放置到金属套中来形成有芯丝焊条，将所述有芯丝焊条朝所述工件输送，以及采取焊接手段以创建焊接熔池并且将所述有芯丝焊条传递到所述焊接熔池中，其中所述有芯丝焊条的至少一部分被熔化，并且所述金属性包覆的颗粒被沉积到所述焊接熔池中。

根据又另一个实施方案，提供一种用于与热丝焊接工艺一起使用的焊接丝焊条，所述焊条包括金属套以及芯材料，所述金属套包括芯，所述芯材料被包含在所述金属套的所述芯之内，其中所述芯材料包括至少一种金属合金化化合物的颗粒，其中所述颗粒中的每个具有外表面，其中至少一层金属性包覆物通过气相沉积工艺被沉积到每个颗粒的所述外表面上，以形成金属性包覆的颗粒，并且其中所述金属性包覆的颗粒中的每个被沉积到焊接熔池中，所述焊接熔池在热丝焊接过程期间被形成。另外的实施方案在以下描述、附图和权利要求中被公开。

附图简要描述

虽然说明书以特别地指明并清楚地要求本发明的权利要求结束，但是认为的是所述说明书将从以下采取结合附图的方式的描述被更好地理解，在所述附图中：

图1是描绘根据本发明的一个实施方案的焊接焊条的截面图；以及

图2是描绘根据本发明的另一个实施方案的焊接焊条的截面图。

发明详细描述

选定的实施方案在此关于图1被详细描述。图1图示说明焊接焊条10的截面。如在图1中图示说明的，焊接焊条10描绘焊剂芯焊条的实施方案，其中焊剂部分20可以基本上被金属性电极部分30围绕，并且焊剂部分20可以充当焊条10的芯。在图1中表示的配置中，焊剂部分20可以被采用来在焊接操作期间提供保护气体，以便排除氮进入焊缝金属，这可以通过在焊接操作期间将空气与焊接熔池屏蔽开来实现。这些类型的焊接焊条一般地被称为自保护焊条。自保护焊条被使用在许多不同类型的焊接操作中，比如焊剂芯弧焊(“FCAW”)。在一个实施方案中，焊剂部分可以在焊条的重量的从约5％至约50％的范围内。在另一个实施方案中，焊剂部分可以在焊条的重量的从约10％至约30％的范围内。

在焊接过程中，焊条经由形成焊剂部分的材料产生其自己的保护气体，以将氧和氮从焊接熔池的区域去除。保护气体由包含在焊剂部分中的化合物产生，所述化合物在焊接期间分解和/或汽化(vaporize)。所释放的气体使在焊接弧环境中的氮和氧的分压降低，以至于焊接熔池对氮和氧的吸收被降低。