專利名稱：含氟藥芯焊條的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及焊接領(lǐng)域，特別地涉及具有改進(jìn)的焊縫形成性能的焊條，更特別地涉及一種形成具有降低的氣體痕跡量的焊縫的焊條。
背景技術(shù)：
電弧焊領(lǐng)域中，焊接工藝的主要類型是使用實(shí)心焊絲的氣保護(hù)金屬電弧焊(GMAW)或者使用金屬芯焊絲的氣保護(hù)金屬電弧焊(GMAW-C)、氣體保護(hù)藥芯電弧焊(FCAW-G)、自保護(hù)藥芯電弧焊(FCAW-S)、保護(hù)金屬電弧焊(SMAW)以及埋弧焊(SAW)。這些工藝中，使用實(shí)心或者金屬芯焊條的氣保護(hù)金屬電弧焊正日益用于連接和被覆金屬元件。由于該類型的焊接工藝具有提高的生產(chǎn)率和通用性，因此，其變得日益普及。這種在生產(chǎn)率和通用性方面的提高來(lái)自于氣保護(hù)金屬電弧焊(GMAW & GMAW-C)中焊條的連續(xù)性，其具有超過(guò)保護(hù)金屬電弧焊(SMAW)的相當(dāng)高的生產(chǎn)率。而且，這些焊條形成帶有非常少的熔渣的非常漂亮的焊縫，這樣就節(jié)省了用于清潔焊縫以及去除熔渣的時(shí)間和成本，而這是其它焊接工藝所常見的問(wèn)題。
在使用實(shí)心或者藥芯焊條的氣保護(hù)金屬電弧焊中，使用保護(hù)氣以在焊接過(guò)程中為焊接提供保護(hù)免受空氣污染。實(shí)心焊條適當(dāng)摻雜成分，其與保護(hù)氣相結(jié)合，提供具有期望的物理和機(jī)械性能的無(wú)孔焊接。在藥芯焊條中，這些成分在內(nèi)部，在金屬鞘的芯部(填充物)，并具有與實(shí)心焊條相類似的功能。
設(shè)計(jì)實(shí)心或者藥芯焊條，以在適當(dāng)?shù)臍獗Ｗo(hù)情況下，提供實(shí)心的、實(shí)質(zhì)上無(wú)孔的焊接，該焊接具有屈服強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度、延展性以及沖擊強(qiáng)度，以在最終的應(yīng)用中發(fā)揮令人滿意的功能。也將這些焊條設(shè)計(jì)成在焊接過(guò)程中使所產(chǎn)生的熔渣量最小化。藥芯焊條日益成為實(shí)心焊條的替代品，因?yàn)槠湓诮Y(jié)構(gòu)部件的焊接加工中具有增加的生產(chǎn)率。藥芯焊條是一種組合焊條，其由金屬鞘包圍的藥芯(填料)材料組成。該藥芯主要由金屬粉末和焊藥組分組成以獲得電弧穩(wěn)定性、焊接潤(rùn)濕性(wetting)以及外形等，以便在焊接中獲得需要的物理和機(jī)械性能。藥芯焊條通過(guò)下述方法制造混合藥芯材料的成分，并將其沉積在成型條帶內(nèi)，接著將條帶閉合并拉伸至最終的直徑。與實(shí)心焊條相比，藥芯焊條具有更高的沉積速率，形成更寬、更連續(xù)的焊接滲透輪廓。而且，與實(shí)心焊條相比，它們具有改善的電弧行為，產(chǎn)生更少的煙霧和飛濺，并賦予焊接沉積物更好的潤(rùn)濕性。
在焊接領(lǐng)域中，以往在開發(fā)以預(yù)定方式發(fā)揮功能的具有預(yù)定焊藥組分的焊藥組合物方面，已經(jīng)花費(fèi)了許多的精力。已經(jīng)開發(fā)了大量組合物用作電弧焊的焊藥。在電弧焊中使用焊藥以控制電弧穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)焊接金屬組成，并提供保護(hù)免受空氣污染。通常通過(guò)調(diào)節(jié)焊藥的組成來(lái)控制電弧穩(wěn)定性。因此，希望在焊藥混合物中具有能夠很好地起到等離子電荷載體作用的物質(zhì)。焊藥也通過(guò)在金屬中提供更易熔的雜質(zhì)以及優(yōu)先于金屬與這些雜質(zhì)結(jié)合且形成熔渣的物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)焊接金屬組成。也可以加入其它材料來(lái)降低熔渣熔點(diǎn)，提高熔渣的流動(dòng)性，并作為焊藥顆粒的粘結(jié)劑。
藥芯焊條通常用于鋼基金屬的電弧焊中。這些焊條通常以高焊接速度在單道焊接和多道焊接中產(chǎn)生高強(qiáng)度的焊接。配制這些焊條用以提供實(shí)心的、實(shí)質(zhì)上無(wú)孔的的焊縫，其具有抗張強(qiáng)度、延展性以及沖擊強(qiáng)度以滿足各種領(lǐng)域所需要的最終用途。在2005年1月3日提交的美國(guó)專利No.11/028,344中公開了這樣的焊接焊條，其標(biāo)題為“用于降低可擴(kuò)散氫的藥芯焊條”(“CoredElectrode to Reduce Diffusable Hydrogen”)，這里作為參考文獻(xiàn)加以引用。
在焊接金屬形成的過(guò)程中，許多難題之一是形成高質(zhì)量的焊縫。焊縫形成過(guò)程中的一個(gè)現(xiàn)象是氣體痕跡(gas tracking)。在氣保護(hù)藥芯焊絲電弧焊的過(guò)程中觀察到了氣體痕跡的現(xiàn)象，其中在焊縫的表面觀察到類似蠕蟲的凹陷。這種現(xiàn)象主要是在快速冷卻的熔渣體系[金紅石(rutile)基]中觀察到，其中熔渣凝固得比焊池要快得多。由于熔渣的快速凝固，從熔化的焊縫中所散出的氣體被部分留住，這樣就在焊縫表面形成了凹陷。
鑒于與藥芯焊條結(jié)合使用的填料組合物領(lǐng)域的目前狀態(tài)，需要一種能形成高質(zhì)量的、氣體痕跡所形成表面凹陷量降低的焊縫的焊條。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及焊條，更特別地涉及含有填料組合物的焊條，其可以形成高質(zhì)量的氣體痕跡所形成表面凹陷量降低的焊縫的焊條。本發(fā)明的焊條還可以配置成降低焊縫中可擴(kuò)散氫的量；但這不是必需的。本發(fā)明的填料組合物特別針對(duì)于藥芯焊條，該藥芯焊條具有包圍位于鞘中心的填料組合物的金屬鞘；然而，該填料組合物也可以應(yīng)用于其它類型的焊條[例如在手工焊條(stickelectrode)上涂覆等]，或者用作埋弧焊工藝中焊藥組合物的一部分。特別配制本發(fā)明的填料組合物以用于焊接低碳低合金鋼的焊條；然而，該填料組合物也可以用于在其它類型金屬上形成焊縫的焊條。金屬焊條一般主要由鐵(例如，碳鋼、低碳鋼、不銹鋼以及低合金鋼等)制成；然而，基體金屬可以主要由其它材料形成。填料組合物一般占焊條總重量的至少大約1重量％，不超過(guò)焊條總重量的大約80重量％，一般地占焊條總重量的大約8～60重量％，更一般地占焊條總重量的大約10～50重量％，甚至更一般地占焊條總重量的大約11～40重量％，甚至還更一般地占焊條總重量的大約12～30重量％；然而，也可以使用其它的重量百分比。該填料組合物包含一種或者更多種熔渣形成劑、以及一種或者更多種含氟化合物。填料組合物的這些組分用于在熔化的焊接金屬周圍形成獨(dú)特的熔渣體系以降低焊接金屬的氣體痕跡。這些組分也可以用于促進(jìn)焊縫的形成以降低焊縫中的氫量，和/或至少部分保護(hù)所形成的焊縫免受空氣的影響。一種或者更多種熔渣形成劑的大部分重量百分比包括氧化鈦(例如金紅石等)和/或含氧化鈦的化合物(例如硅-鈦酸鉀、硅-鈦酸鈉等)。填料組合物可以含有附加的熔渣形成劑。這些一種或者更多種熔渣形成劑在填料組合物中通常小于大約80重量％，一般為大約20～75重量％，更一般為約35～60重量％；然而，也可以使用其它的量。通常，熔渣形成劑的重量百分比高于含氟化合物的重量百分比。通常熔渣形成劑與含氟化合物重量百分比的比值為大約1.1～20∶1，一般為2～15∶1，更一般為5～12∶1；然而，也可以使用其它的比例。使用一種或者更多種含氟化合物以修飾熔渣的性能，以便降低在所形成焊縫上氣體痕跡的傾向。含氟化合物可以用于降低熔渣的熔點(diǎn)。較低的熔渣熔點(diǎn)可以使熔渣的熔化狀態(tài)保持更長(zhǎng)的時(shí)間，以便使氣體有更多的時(shí)間從熔化的焊縫中釋放并溶解在熔渣中。熔渣中含有氟也促進(jìn)HF的形成。從焊縫中釋放的氣體之一是氫氣。熔渣中氟可以和釋放的氫氣反應(yīng)并形成HF。HF的形成降低了焊接體系中氫分壓，進(jìn)而降低了氣體痕跡的發(fā)生。熔渣中的氟也可以降低所形成焊縫中的氫量。氫的這種降低被認(rèn)為是以一種或者更多種方式完成的。確信在焊接過(guò)程中，某種氟化物分解并且向空氣中釋放氟氣。所釋放的氟氣具有保護(hù)的效果，其保護(hù)熔化的焊縫免受周圍潮氣和/或其它氫源的影響。另外，某些氟可以和氫氣反應(yīng)并形成HF，其在融化的焊接金屬中是不溶的。認(rèn)為某些低熔點(diǎn)含氟化合物促進(jìn)覆蓋和/或涂布焊縫以形成屏障免受周圍氫的影響。因此，能夠擴(kuò)散進(jìn)入焊縫的氫量減少了。進(jìn)一步認(rèn)為，在焊接過(guò)程中，某種含氟化合物分解并進(jìn)入覆蓋融化的焊接金屬的熔渣中。熔渣中的氟被認(rèn)為可以調(diào)節(jié)熔渣結(jié)構(gòu)以能夠提高氫從熔化的焊接金屬的轉(zhuǎn)運(yùn)。氫從熔化的焊接金屬的轉(zhuǎn)運(yùn)降低了氫在焊縫中的量并同時(shí)降低氣體痕跡的發(fā)生。填料組合物中可以包含的含氟化合物的非限制性實(shí)施例為氟化鋁、氟化鋇、氟化鉍、氟化鈣、氟化錳、氟化鉀、氟化鈉、氟化鍶、鐵氟龍(Teflon)、Na2SiF6、K2SiF6、Na3AlF6和/或K3AlF6；然而，也可以使用其它或者附加的含氟化合物。填料組合物中總氟含量為至少大約0.5重量％。一般地，填料組合物中總氟含量為少于大約15重量％，更一般為大約1～10％；然而，也可以使用其它的氟含量。在本發(fā)明的一個(gè)非限制性實(shí)施方式中，一種或者更多種含氟化合物為填料組合物提供至少大約0.1重量％的氟，一般為少于10重量％；然而填料組合物中可以含有其它的含量。
在本發(fā)明的另一個(gè)和/或可替代的方面，選擇焊條金屬鞘的組合物使得至少與所希望的焊接金屬組合物接近匹配。一般地，當(dāng)焊接鐵基工件(例如碳鋼，不銹鋼等)時(shí)，金屬鞘含有大量鐵；然而，鞘的組合物可以含有各種金屬以獲得特定的焊縫組合物。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，金屬鞘主要含有鐵并且含有一種或者多種其它的元素例如，但不限定于，鋁、銻、鉍、硼、碳、鈷、銅、鉛、錳、鉬、鎳、鈮、硅、硫、錫、鈦、鎢、釩、鋅和/或鋯。在本發(fā)明的另一個(gè)和/或可替代的實(shí)施方式中，金屬鞘的鐵含量至少為大約80重量％。
在本發(fā)明的另一個(gè)和/或可替代的方面，填料組合物含有一種或者更多種焊接金屬保護(hù)劑和/或改性劑。填料的組分可以包括金屬合金劑(例如鋁、硼、鈣、碳、鉻、鐵、錳、鎳、硅、鈦以及鋯等)，其至少部分用于在焊接過(guò)程中和/或焊接過(guò)程后為焊接金屬提供保護(hù)，以在特定焊接過(guò)程中起促進(jìn)作用，和/或調(diào)節(jié)焊縫的組成。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，填料組合物含有至少一種焊接金屬保護(hù)劑。在本發(fā)明的另一個(gè)和/或可替代的實(shí)施方式中，填料組合物含有一種或者多種合金劑，用于促進(jìn)形成具有需要組合物的焊接金屬。在本發(fā)明的另一個(gè)和/或可替代的實(shí)施方式中，填料組合物中含有一種或者多種熔渣改性劑。一般地，熔渣改性劑用于提高和/或降低熔渣的粘度以使熔渣易于從焊接金屬中除去、降低煙霧的產(chǎn)生、減少飛濺等。
在本發(fā)明的又一個(gè)和/或可替代的方面，與焊條結(jié)合使用保護(hù)氣以保護(hù)焊縫免受空氣中元素和/或化合物的影響。保護(hù)氣通常包括一種或者多種氣體。這些一種或者多種氣體對(duì)于焊縫的組合物通常是惰性的或者實(shí)質(zhì)上惰性的。在一個(gè)實(shí)施方式中，氬氣、二氧化碳或者其混合物至少部分用作保護(hù)氣體。在實(shí)施方式的一個(gè)方面，保護(hù)氣含有大約2～40體積％的二氧化碳，其余為氬氣。在該實(shí)施方式的另一個(gè)和/或可替代的方面，保護(hù)氣體含有大約5～25體積％的二氧化碳，其余為氬氣?？梢岳斫獾氖牵部梢允褂闷渌?或附加的惰性或者實(shí)質(zhì)上惰性的氣體。
在本發(fā)明的另一個(gè)和/或可替代的方面，本發(fā)明的焊條含有填料組合物，其包括一種或者更多種不含有氧化鈦的熔渣形成劑。熔渣形成劑可以包括一種或者多種金屬氧化物(例如氧化鋁、氧化硼、氧化鈣、氧化鉻、氧化鐵、氧化鎂、氧化鈮、氧化鉀、氧化硅、氧化鈉、氧化錫、氧化釩以及氧化鋯等)和/或一種或者多種金屬碳酸鹽(例如碳酸鈣等)。填料組合物的熔渣體系用于在沉積過(guò)程中和/或沉積過(guò)程后至少為焊接金屬或者緩沖層提供部分保護(hù)，和/或促進(jìn)特定的沉積過(guò)程。在本發(fā)明的另一個(gè)非限制性實(shí)施方式中，熔渣體系可以含有至少一種熔渣潤(rùn)濕劑、電弧穩(wěn)定劑、熔渣去除劑和/或表面沉積劑。如果使用熔渣潤(rùn)濕劑，其有助于確保熔渣完全覆蓋沉積的金屬以保護(hù)沉積金屬免受空氣的影響直到金屬沉積層已經(jīng)至少部分固化和/或有助于沉積金屬的外形。如果使用穩(wěn)定劑，其有助于產(chǎn)生可以使飛濺最小化的靜電弧。如果使用表面沉積劑，其對(duì)沉積金屬的光澤和整個(gè)表面外形有作用。如果使用熔渣去除劑，其有助于更容易地去除在沉積金屬上和/或周圍的熔渣。熔渣體系也可以含有提高和/或降低熔渣粘度的試劑，和/或減少煙霧產(chǎn)生的試劑。
在本發(fā)明的另一個(gè)和/或可替代的方面，本發(fā)明的焊條含有填料組合物，其包含一種或者更多種還原劑以用于降低在焊接金屬周圍氧的負(fù)作用。填料組合物中可以包含的一種或者更多種還原劑的非限制性實(shí)施例包括鋁、鎂、錳、硅和/或鈦。通常，如果填料組合物中含有還原劑，其占填料組合物的至少大約40重量％，一般為大約1～30重量％；然而，也可以使用其它的重量百分比。
在本發(fā)明的進(jìn)一步和/或可替代的方面，本發(fā)明的焊條含有填料組合物，其包含一種或者更多種金屬合金劑，其選擇為至少與所需要的焊接金屬組合物近似匹配和/或用以得到所形成焊縫的希望性能。這種合金金屬的非限制性實(shí)施例包括鋁、銻、鉍、硼、鈣、碳、鉻、鈷、銅、鐵、鉛、錳、鉬、鎳、鈮、硅、硫、錫、鈦、鎢、釩、鋅和/或鋯等；然而也可以使用其它或者附加的金屬合金劑。在一個(gè)實(shí)施方式中，金屬合金劑包括選自硼、鐵、錳、硅和鈦的至少兩種金屬。通常，如果填料組合物中含有金屬合金劑，其占填料組合物的小于大約80重量％，一般為大約10～60重量％；然而，也可以使用其它的重量百分比。
本發(fā)明的主要目的是提供一種焊條，其降低了所形成焊縫中的氣體痕跡。
本發(fā)明另一個(gè)和/或可替代的目的是提供一種焊條，其降低了焊縫中可擴(kuò)散氫的量。
本發(fā)明另一個(gè)和/或可替代的目的是提供一種焊條，其包括一種或者更多種鈦化合物與含氟化合物的結(jié)合以降低所形成的焊縫中氣體痕跡和/或可擴(kuò)散氫的量。
本發(fā)明另一個(gè)和/或可替代的目的是提供一種焊條，其是藥芯焊條。
本發(fā)明另一個(gè)和/或可替代的目的是提供一種焊條，其是氣保護(hù)藥芯焊條。
通過(guò)對(duì)發(fā)明的討論，本發(fā)明這些和其它目的和優(yōu)點(diǎn)會(huì)顯而易見。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的藥芯焊條克服了過(guò)去與氣體痕跡相關(guān)的問(wèn)題。藥芯焊條的填料組合物含有氧化鈦?zhàn)鳛橹饕墼纬蓜┖鸵环N或更多含氟化合物用來(lái)至少部分調(diào)節(jié)在焊接過(guò)程中所形成熔渣的性能，以便減少或者消除焊接金屬上氣體痕跡的存在。填料組合物中可以使用許多類型的含氟化合物。
下面提供了根據(jù)本發(fā)明的填料組合物的通用配方(重量百分比)不含氟的熔渣形成劑 15～80％含氟化合物 0.5～20％金屬還原劑 0～40％金屬合金劑 0～70％。
在本發(fā)明另一填料組合物的特定通用配方中(重量百分比)不含氟的熔渣形成劑 25～75％含氟化合物 1～15％金屬還原劑 0～35％金屬合金劑 0～50％。
在上述通用配方中，一種或者更多種含氟化合物所產(chǎn)生的氟含量為填料組合物的至少大約0.05重量％，一般地為至少大約0.1重量％，更一般地為至少大約0.2重量％。在上述通用配方中，填料組合物的重量百分比一般為藥芯焊條的大約8～60重量％，更一般地為藥芯焊條的大約10～28重量％；然而也可以使用其它的重量百分比。用于形成焊縫的金屬鞘含有大約0～0.2重量％的B，大約0～0.2重量％的C，大約0～12重量％的Cr，大約0～5重量％的Mn，大約0～2重量％的Mo，少于大約0.01％的N，大約0～5重量％的Ni，少于大約0.014％的P，大約0～4重量％的Si，少于大約0.02重量％的S，大約0～0.4重量％的Ti，大約0～0.4重量％的V以及大約75～99.9重量％的Fe。在電弧焊的過(guò)程中，藥芯焊條一般使用保護(hù)氣；然而這不是必需的。如果使用保護(hù)氣，保護(hù)氣為二氧化碳和/或氬氣的混合；然而也可以使用其它或者附加的氣體例如但不限定于氦氣。
下面為填料組合物的一個(gè)具體的非限制性實(shí)施例(重量百分比)含金屬氧化物的熔渣形成劑25～70％含氟化合物 0.5～15％金屬還原劑 0.5～40％金屬合金劑(包括鐵粉)0.5～40％。
下面為填料組合物的另一個(gè)具體的非限制性實(shí)施例(重量百分比)TiO230～65％其它熔渣形成劑 0～15％含氟化合物 1～12％鐵粉0～12％鑄鐵粉 0～8％金屬合金劑(不含鐵粉)0～18％金屬還原劑 0～20％。
下面為填料組合物的另一個(gè)具體的非限制性實(shí)施例(重量百分比)金紅石 10～35％其它TiO2化合物 15～45％Al2O30～10％硅和/或硅化合物 0～10％含氟化合物 1.5～8％FeB 0～1％FeMn0～15％FeSi0～15％FeTi0～15％Mg 0～6％鑄鐵粉 0～5％鐵粉0～15％。
下面為填料組合物的另一個(gè)具體的非限制性實(shí)施例(重量百分比)金紅石 12～30％硅-鈦酸鉀和/或鈉24～35％Al2O32～8％硅和/或硅化合物 1～8％K2SiF6、Na2SiF6、Na3AlF6、K3AlF6、 1.5～6％
NaF、KF和/或MnFFeB 0.05～1％FeMn 1～10％FeSi 1～10％FeTi 1～10％Mg1～5％鑄鐵粉0～4％鐵粉 2～10％。
下面為填料組合物的另一個(gè)具體的非限制性實(shí)施例(重量百分比)金紅石14～30％硅-鈦酸鉀和/或鈉 25～32％Al2O34～8％硅和/或硅化合物 2～8％K2SiF6、Na2SiF6、Na3AlF61.5～6％和/或K3AlF6FeB 0.05～0.6％FeMn 5～10％FeSi 5～10％FeTi 2～8％Mg1～4％鑄鐵粉0～4％鐵粉 4～10％。
在上面的五個(gè)具體實(shí)施例中，填料組合物是藥芯焊條的大約13～30重量％，金屬鞘含有大約0～0.2重量％的B，大約0～0.2重量％的C，大約0～12重量％的Cr，大約0～5重量％的Mn，大約0～2重量％的Mo，少于大約0.01％的N，大約0～5重量％的Ni，，少于大約0.014重量％的P，大約0～4重量％的Si，少于大約0.02重量％的S，大約0～0.4重量％的Ti，大約0～0.4重量％的V以及大約75～99.9重量％的Fe。在電弧焊過(guò)程中，藥芯焊條使用保護(hù)氣。
保護(hù)氣一般為二氧化碳和氬氣的混合物。硼含量為大約15～30重量％的FeB。錳含量為大約30～50重量％的FeMn。硅含量為大約30～50重量％的FeSi。鈦含量為大約30～50重量％的FeTi。碳含量為大約2～6重量％的鑄鐵粉。填料組合物的平均粒徑為大約40～200目，一般為大約40～100目。
在上面所提出的實(shí)施例中，金紅石、硅-鈦酸鈉、硅-鈦酸鉀、Al2O3、硅和硅化合物是熔渣形成劑。硅-鈦酸鈉和硅-鈦酸鉀也是熔渣改性劑和電弧穩(wěn)定劑?？梢岳斫獾氖牵谔盍辖M合物中還可以使用其它或者附加的熔渣形成劑、熔渣改性劑和/或電弧穩(wěn)定劑。K2SiF6、Na2SiF6、K3AlF6、Na3AlF6、KF、MnF和NaF產(chǎn)氟化合物。一種或者更多種產(chǎn)氟化合物在填料組合物中的量為填料組合物供給至少大約0.2重量％的氟。KF、NaF、MnF、K2SiF6以及Na2AlF6也是熔渣改性劑。KF、NaF、K2SiF6、Na2AlF6、K3AlF6和Na3AlF6也是電弧穩(wěn)定劑。可以理解的是，在填料組合物中還可以使用其它或者附加的產(chǎn)氟化合物。FeMn、FeSi、FeTi以及Mg是合金劑和/或還原劑。在填料組合物中加入這些組分以得到焊接金屬所需要的金屬合金組成，并減少在焊接過(guò)程中的焊接金屬內(nèi)和周圍的氧?？梢岳斫獾氖牵谔盍辖M合物中還可以使用其它或者附加的合金劑和/或還原劑。加入Mg主要是作為還原劑。加入FeB主要是作為微合金劑?？梢岳斫獾氖牵谔盍辖M合物中可以使用其它或者附加的微合金劑。加入鑄鐵粉和鐵粉也為了獲得焊接金屬中所需要的金屬合金組成。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明所討論的這些實(shí)施方式及其變化，以及其它實(shí)施方式，根據(jù)這里所公開的內(nèi)容是很顯而易見的和有啟示的，其中顯然需要理解的是，上面描述的內(nèi)容只是為了對(duì)本發(fā)明進(jìn)行舉例說(shuō)明而不是作為限制。
權(quán)利要求
1.一種藥芯焊條，其在氣保護(hù)電弧焊接過(guò)程中形成氣體痕跡減少的焊縫，所述焊條包括金屬鞘和填料組合物，所述填料組合物含有大約15～80重量％的金屬氧化物熔渣形成劑、大約0.5～20重量％的至少一種含氟化合物，以及大約1～70重量％的金屬還原劑和/或金屬合金劑，所述金屬氧化物熔渣形成劑的重量百分比大于所述含氟化合物的重量百分比，所述含氟化合物提供基于所述填料組合物重量的至少大約0.2重量％的氟。
2.如權(quán)利要求1所述的藥芯焊條，其中所述金屬氧化物的主要部分是氧化鈦。
3.如權(quán)利要求1所述的藥芯焊條，其中所述含氟化合物包括AlF3、BaF2、CaF2、Na3AlF6、K3AlF6、Na2SiF6、K2SiF6、MnF3、SrF2或其混合物。
4.如權(quán)利要求2所述的藥芯焊條，其中所述含氟化合物包括AlF3、BaF2、CaF2、Na3AlF6、K3AlF6、Na2SiF6、K2SiF6、MnF3、SrF2或其混合物。
5.如權(quán)利要求1所述的藥芯焊條，其中所述金屬鞘含有至少大約80重量％的鐵。
6.如權(quán)利要求4所述的藥芯焊條，其中所述金屬鞘含有至少大約80重量％的鐵。
7.如權(quán)利要求1所述的藥芯焊條，其中所述填料組合物占所述藥芯焊條總重量的8～60重量％。
8.如權(quán)利要求6所述的藥芯焊條，其中所述填料組合物占所述藥芯焊條總重量的8～60重量％。
9.如權(quán)利要求1所述的藥芯焊條，其中所述填料組合物含有TiO230～65％其它熔渣形成劑 0～15％含氟化合物 1～12％鐵粉0～12％鑄鐵粉 0～8％金屬合金劑(不含鐵粉)0～18％金屬還原劑 0～20％。
10.如權(quán)利要求8所述的藥芯焊條，其中所述填料組合物含有TiO230～65％其它熔渣形成劑 0～15％含氟化合物 1～12％鐵粉0～12％鑄鐵粉 0～8％金屬合金劑(不含鐵粉)0～18％金屬還原劑 0～20％。
11.如權(quán)利要求9所述的藥芯焊條，其中所述填料組合物含有金紅石 10～35％其它TiO2化合物 15～45％Al2O30～10％硅和/或硅化合物 0～10％含氟化合物 1.5～8％FeB 0～1％FeMn0～15％FeSi0～15％FeTi0～15％Mg 0～6％鑄鐵粉 0～5％鐵粉0～15％。
12.如權(quán)利要求10所述的藥芯焊條，其中所述填料組合物含有金紅石 10～35％其它TiO2化合物 15～45％Al2O30～10％硅和/或硅化合物 0～10％含氟化合物 1.5～8％FeB 0～1％FeMn 0～15％FeSi 0～15％FeTi 0～15％Mg0～6％鑄鐵粉0～5％鐵粉 0～15％。
13.如權(quán)利要求10所述的藥芯焊條，其中所述填料組合物含有金紅石12～30％硅-鈦酸鉀和/或鈉 24～35％Al2O32～8％硅和/或硅化合物 1～8％K2SiF6、Na2SiF6、Na3AlF6、1.5～6％K3AlF6、NaF、KF和/或MnFFeB 0.05～1％FeMn 1～10％FeSi 1～10％FeTi 1～10％Mg1～5％鑄鐵粉0～4％鐵粉 2～10％。
14.如權(quán)利要求11所述的藥芯焊條，其中所述填料組合物含有金紅石12～30％硅-鈦酸鉀和/或鈉 24～35％Al2O32～8％硅和/或硅化合物 1～8％K2SiF6、Na2SiF6、Na3AlF6、1.5～6％K3AlF6、NaF、KF和/或MnFFeB 0.05～1％FeMn 1～10％FeSi 1～10％FeTi 1～10％Mg1～5％鑄鐵粉0～4％鐵粉 2～10％。
15.如權(quán)利要求13所述的藥芯焊條，其中所述填料組合物含有金紅石14～30％硅-鈦酸鉀和/或鈉 25～32％Al2O34～8％硅和/或硅化合物 2～8％K2SiF6、Na2SiF6、Na3AlF61.5～6％和/或K3AlF6FeB 0.05～0.6％FeMn 5～10％FeSi 5～10％FeTi 2～8％Mg1～4％鑄鐵粉0～4％鐵粉 4～10％。
16.如權(quán)利要求14所述的藥芯焊條，其中所述填料組合物含有金紅石14～30％硅-鈦酸鉀和/或鈉 25～32％Al2O34～8％硅和/或硅化合物 2～8％K2SiF6、Na2SiF6、Na3AlF61.5～6％和/或K3AlF6FeB 0.05～0.6％FeMn 5～10％FeSi 5～10％FeTi 2～8％Mg1～4％鑄鐵粉0～4％鐵粉 4～10％。
17.如權(quán)利要求16所述的藥芯焊條，其中所述填料組合物含有金紅石16～28％硅-鈦酸鉀和/或鈉 26～32％Al2O34～8％硅2～6％K2SiF6、Na2SiF6、Na3AlF61.5～5％和/或K3AlF6FeB 0.2～0.6％FeMn 5～10％FeSi 5～8％FeTi 2～6％Mg1～3％鑄鐵粉1～4％鐵粉 4～8％。
18.一種形成氣體痕跡減少的焊縫的方法，其包括a)提供一種藥芯焊條，其包括金屬鞘和填料組合物，所述填料組合物含有大約15～80重量％的金屬氧化物熔渣形成劑、大約0.5～20重量％的至少一種含氟化合物，以及大約1～70重量％的金屬還原劑和/或金屬合金劑，所述金屬氧化物熔渣形成劑的重量百分比大于所述含氟化合物的重量百分比，所述含氟化合物提供了基于所述填料組合物重量百分比的至少大約0.2重量％的氟；和b)通過(guò)電流至少部分熔化所述藥芯焊條，以使所述藥芯焊條的所述熔化部分沉積在工件上。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，包括將保護(hù)氣對(duì)準(zhǔn)所述工件的步驟，以至少部分保護(hù)沉積在工件上的所述藥芯焊條的熔化部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述保護(hù)氣包括氬氣、二氧化碳或者其混合物。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述金屬氧化物的主要部分是氧化鈦。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述金屬氧化物的主要部分是氧化鈦。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述含氟化合物包括AlF3、BaF2、CaF2、Na3AlF6、K3AlF6、Na2SiF6、K2SiF6、MnF3、SrF2或其混合物。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述含氟化合物包括AlF3、BaF2、CaF2、Na3AlF6、K3AlF6、Na2SiF6、K2SiF6、MnF3、SrF2或其混合物。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述金屬鞘含有至少大約80重量％的鐵。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述金屬鞘含有至少大約80重量％的鐵。
27.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述填料組合物占所述藥芯焊條總重量的8～60重量％。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述填料組合物占所述藥芯焊條總重量的8～60重量％。
29.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述填料組合物含有TiO230～65％其它熔渣形成劑 0～15％含氟化合物 1～12％鐵粉0～12％鑄鐵粉 0～8％金屬合金劑(不含鐵粉)0～18％金屬還原劑 0～20％。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述填料組合物含有TiO230～65％其它熔渣形成劑 0～15％含氟化合物 1～12％鐵粉0～12％鑄鐵粉 0～8％金屬合金劑(不含鐵粉)0～18％金屬還原劑 0～20％。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述填料組合物含有金紅石 10～35％其它TiO2化合物 15～45％Al2O30～10％硅和/或硅化合物 0～10％含氟化合物 1.5～8％FeB 0～1％FeMn0～15％FeSi0～15％FeTi0～15％Mg 0～6％鑄鐵粉 0～5％鐵粉0～15％。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述填料組合物含有金紅石 10～35％其它TiO2化合物 15～45％Al2O30～10％硅和/或硅化合物 0～10％含氟化合物 1.5～8％FeB 0～1％FeMn0～15％FeSi0～15％FeTi0～15％Mg 0～6％鑄鐵粉0～5％鐵粉 0～15％。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述填料組合物含有金紅石12～30％硅-鈦酸鉀和/或鈉 24～35％Al2O32～8％硅和/或硅化合物 1～8％K2SiF6、Na2SiF6、Na3AlF6、1.5～6％K3AlF6、NaF、KF和/或MnFFeB 0.05～1％FeMn 1～10％FeSi 1～10％FeTi 1～10％Mg1～5％鑄鐵粉0～4％鐵粉 2～10％。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述填料組合物含有金紅石12～30％硅-鈦酸鉀和/或鈉 24～35％Al2O32～8％硅和/或硅化合物 1～8％K2SiF6、Na2SiF6、Na3AlF6、1.5～6％K3AlF6、NaF、KF和/或MnFFeB 0.05～1％FeMn 1～10％FeSi 1～10％FeTi 1～10％Mg1～5％鑄鐵粉0～4％鐵粉 2～10％。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述填料組合物含有金紅石14～30％硅-鈦酸鉀和/或鈉 25～32％Al2O34～8％硅和/或硅化合物 2～8％K2SiF6、Na2SiF6、Na3AlF61.5～6％和/或K3AlF6FeB 0.05～0.6％FeMn 5～10％FeSi 5～10％FeTi 2～8％Mg1～4％鑄鐵粉0～4％鐵粉 4～10％。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述填料組合物含有金紅石14～30％硅-鈦酸鉀和/或鈉 25～32％Al2O34～8％硅和/或硅化合物 2～8％K2SiF6、Na2SiF6、Na3AlF61.5～6％和/或K3AlF6FeB 0.05～0.6％FeMn 5～10％FeSi 5～10％FeTi 2～8％Mg1～4％鑄鐵粉0～4％鐵粉 4～10％。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述填料組合物含有金紅石16～28％硅-鈦酸鉀和/或鈉 26～32％Al2O34～8％硅2～6％K2SiF6、Na2SiF6、Na3AlF61.5～5％和/或K3AlF6FeB 0.2～0.6％FeMn 5～10％FeSi 5～8％FeTi 2～6％Mg1～3％鑄鐵粉1～4％鐵粉 4～8％。
全文摘要
一種藥芯焊條，其形成具有很少或者沒(méi)有氣體痕跡的焊縫。該藥芯焊條包括金屬鞘和填料組合物。該填料組合物含有熔渣形成劑和至少一種含氟化合物。
文檔編號(hào)B23K35/30GK1846928SQ20061000325
公開日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2006年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月5日
發(fā)明者尼克希爾·U.卡羅高, 拉吉夫·卡提亞 申請(qǐng)人:林肯環(huán)球公司