鎳基帶極埋弧焊用燒結焊劑的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于焊接材料領域，特別涉及一種鎳基帶極埋弧焊用燒結焊劑。該焊劑主 要配合鎳基焊帶，在尿素設備、核容器、煤化工設備等大型容器內壁表面堆焊鎳基耐蝕防護 層。
【背景技術】
[0002] 腐蝕是機械零部件3種主要失效方式（磨損、腐蝕和疲勞）之一。金屬腐蝕是金屬 材料表面由于受到周圍介質的作用而發生狀態變化并轉變成新相或其它物質，從而使設備 逐漸遭到破壞的現象。腐蝕問題直接關系到國民經濟各個領域。腐蝕給合金材料造成的直 接損失巨大。有人統計每年全世界腐蝕報廢的金屬約一億噸，占年產量的20%~40%。而 且，隨著工業化的進程，腐蝕問題日趨嚴重化，中國每年因腐蝕造成的經濟損失不低于200 億元。為了提高設備的可靠性與使用壽命，減少材料的使用量，各行業領域都在重視防腐 技術和耐蝕材料的發展，以求對腐蝕進行有效控制，提高設備的耐用度，減少材料的使用 量。
[0003] 鎳基耐蝕合金是重要的耐蝕材料，與一般不銹鋼、其它耐蝕合金、非金屬材料相 比，它們在各種腐蝕環境中，具有耐各種形式腐蝕破壞（包括全面腐蝕、局部腐蝕以及應力 腐蝕等）的能力，并且兼有很好的力學性能及加工性能，其綜合耐蝕性能遠比不銹鋼和其 它耐蝕金屬材料優良。尤其適宜于現代工業技術下苛刻的介質環境。
[0004] 隨著我國經濟的持續、高速發展，工業領域對于裝備制造的要求也越來越高，特別 是某些大型化工設備、核容器等特殊設備，使用條件極其苛刻，普通的鋼材難以達到其使用 要求。目前，最經濟有效的解決方法是在設備內壁堆焊鎳基防護層。
[0005] 對于大面積堆焊而言，傳統的焊接方法熔敷效率低且堆焊層質量差。在該領域內， 國內外大量采用了帶極堆焊技術，該技術在熔敷速度上比傳統焊接方法有了長足的進步。 帶極堆焊中的帶極埋弧堆焊技術是用焊帶作電極，焊帶通過電弧進給到熔池中，電弧所產 生的熱用來熔融焊帶、焊劑和母材，在熔池上方熔融的焊劑形成一個保護渣殼，因為其具有 與母材結合好、焊接煙塵少、無裸露熔池等優點，在國內外得到迅速發展和廣泛應用。
[0006] 目前，鎳基帶極埋弧堆焊焊材主要依賴進口，且進口焊材有供貨周期長等諸多弊 端。國內能夠生產鎳基帶極埋弧堆焊焊材的廠家非常少，而且，暫時沒有檢索到鎳基帶極埋 弧堆焊用焊劑的相關發明專利。因此，本發明提供的鎳基帶極埋弧焊用燒結焊劑意義重大。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在于提供一種鎳基帶極埋弧焊用燒結焊劑。事實證明，本發明提供 的燒結焊劑焊接工藝性能優良，其堆焊過程穩定，熱脫渣性能好，焊道成型美觀，搭接處平 整度好，并且工藝參數適應范圍廣。其配合鎳基合金焊帶所得堆焊層的各項指標均符合相 關標準和用戶技術要求，焊劑已批量生產應用并受到用戶的肯定，完全可以替代進口產品。
[0008] 本發明第一方面提供了一種鎳基帶極埋弧焊用燒結焊劑，其由多種組分的干粉和 粘結劑水玻璃制備而成，其特征在于，所述干粉中各組分的重量份配比為：CaF220~50重 量份、Al20320~40重量份、MgO 10~20重量份、Si025~10重量份、CaO 5~15重量份、 氟化鈉1~5重量份、氟化稀土 1~5重量份、鈮鐵合金粉1~5重量份；粘結劑為鉀鈉比 為2:1的水玻璃，其與干粉的重量比為20~30 :100。
[0009] 或者，本發明第一方面提供了一種鎳基帶極埋弧焊用燒結焊劑，其由多種組分的 干粉和粘結劑水玻璃制備而成，其特征在于，所述干粉中各組分的重量百分比為：CaF220~ 50%、A120320 ~40%、Mg0 10 ~20%、Si025 ~10%、Ca0 5 ~15%、氟化鈉 1 ~5%、氟化 稀土 1~5%、銀鐵合金粉1~5%;粘結劑為鉀鈉比為2:1的水玻璃，其加入量占干粉比重 的20~30%。
[0010] 根據本發明第一方面的鎳基帶極埋弧焊用燒結焊劑，其中所述CaF2是以螢石形式 加入的。
[0011] 根據本發明第一方面的鎳基帶極埋弧焊用燒結焊劑，其中所述MgO是以電熔鎂砂 形式加入的。
[0012] 根據本發明第一方面的鎳基帶極埋弧焊用燒結焊劑，其中所述A1203、CaO和Si02 分別是以選自下列的材料形式加入的：剛玉、陶土、大理石、白土子、硅灰石等。
[0013] 根據本發明第一方面的鎳基帶極埋弧焊用燒結焊劑，其中所述氟化鈉是一種白色 粉末，通常而言，其熔點993°C、沸點1695°C。溶于水、氫氟酸，微溶于醇，水溶液呈弱堿性。 可用在涂裝工業中作磷化促進劑等。氟化鈉可以從市場上購得，在本發明中，如未特別說 明，所用的氟化鈉均是從市場上購得的。
[0014] 根據本發明第一方面的鎳基帶極埋弧焊用燒結焊劑，其中所述氟化稀土是一種略 帶紅色的白色粉末。其由氫氧化稀土或氯化稀土水溶液與氫氟酸反應而得。通常而言，其 熔點1460°C、沸點2300°C。通常不溶于水、鹽酸、硝酸、硫酸、能溶于高氯酸。可用于電影弧 光碳棒、探照燈碳棒等的發光材料及鋼鐵添加劑等。氟化稀土可以從市場上購得，在本發明 中，如未特別說明，所用的氟化稀土均是從市場上購得的。
[0015] 根據本發明第一方面的鎳基帶極埋弧焊用燒結焊劑，其中所述鈮鐵合金粉是含Nb 60~70 %的鐵合金粉。
[0016] 根據本發明第一方面的鎳基帶極埋弧焊用燒結焊劑，其中所述水玻璃為鉀鈉比為 2:1的水玻璃，其模數為2. 4~3. 5,室溫下波美度為39~45。所述水玻璃可以從市場上購 得，在本發明中，如未特別說明，所用的水玻璃均是從市場上購得的。
[0017] 根據本發明第一方面的鎳基帶極埋弧焊用燒結焊劑，其是先將重量百分比（或 者按上文所述換為重量份的比例）為：CaF 220~50 %、Al20320~40 %、MgO 10~20 %、 Si025~10%、CaO 5~15%、氟化鈉1~5%、氟化稀土 1~5%、鈮鐵合金粉1~5%的 干粉混合均勻后，再加入占干粉比重為20~30%的鉀鈉比2:1的水玻璃濕混造粒，再經過 200~350°C低溫烘干30~50min，篩分后經過750~850°C高溫燒結30~60min，再經過 冷卻、提升、篩分、包裝而制成。
[0018] 根據本發明第一方面的鎳基帶極埋弧焊用燒結焊劑，其粒度范圍為14~60目。
[0019] 本發明的任一方面的任一實施方案，可以與其它實施方案進行組合，只要它們不 會出現矛盾。此外，在本發明任一方面的任一實施方案中，任一技術特征可以適用于其它實 施方案中的該技術特征，只要它們不會出現矛盾。
[0020] 下面對本發明作進一步的描述。
[0021] 本發明所引述的所有文獻，它們的全部內容通過引用并入本文，并且如果這些文 獻所表達的含義與本發明不一致時，以本發明的表述為準。此外，本發明使用的各種術語和 短語具有本領域技術人員公知的一般含義，即便如此，本發明仍然希望在此對這些術語和 短語作更詳盡的說明和解釋，提及的術語和短語如有與公知含義不一致的，以本發明所表 述的含義為準。
[0022] 本發明涉及的鎳基帶極埋弧焊用燒結焊劑各組分的作用詳述如下：
[0023] 一般而言，0&匕屬于堿性氟化物，可以提高熔渣的堿度，其對不銹鋼中的合金元素 無氧化作用。CaF 2在高溫作用下能與SiO 2反應生成SiF4氣體，SiF4氣體能排除電弧區的 氫氣，防止氫溶解于金屬中，減少產生氣孔的機會。同時，CaF 2的存在對焊縫金屬脫硫有非 常良好的作用，且CaF2熔點低，對熔渣起稀釋作用，能降低熔渣熔點。
[0024] 一般而言，Al2O3是主要的造渣劑之一，其適量加入能調整焊劑熔渣的物理性能，并 在一定程度上改善澄殼及焊縫成形。
[0025] -般而言，MgO主要作為造渣劑加入，它能提高熔渣的堿度，能非常明顯的增加熔 渣的透氣性，并在一定程度上增加熔渣的表面張力、改善了焊劑的脫渣性。
[0026] 一般而言，CaO、SiO2具有脫硫和平衡焊劑酸堿度及改善焊接工藝性能和焊縫成型 的作用。
[0027] 一般而言，氟化鈉具有明顯的稀渣作用，在一定程度上改善了堆焊焊道成型質量。
[0028] 一般而言，氟化稀土具有穩弧作用，并使堆焊層表層焊紋更加細膩。盡管如上所述 氟化鈉和氟化稀土的作用在本領域是公知的，然而其在本發明中所呈現的技術效果卻完全 是出人意料的。
[0029] 在本發明中，鈮鐵合金粉（在本發明中亦稱為鈮鐵粉