本发明涉及高韧性低氢药芯焊条技术领域，尤其涉及一种高韧性低氢药芯焊条
背景技术：
焊条是在一定长度的金属丝外表层均匀地涂敷一定厚度的具有特殊作用涂料的手工电弧焊焊接材料。药皮的组成物有：矿物类，如大理石、氟石等、铁合金和金属粉类，如锰铁、钛铁等、有机物类，如木粉、淀粉等。焊条药皮是决定焊缝质量的重要因素，为了控制焊缝金属的氢含量，保证焊缝的力学性能，常在药皮中加入稀土金属或氟化物控制氢扩散。其中，氟化物在焊接过程中会有烟雾产生，对环境压力大；稀土具有极高的吸氢能力,稀土又可与氢形成氢化物,减少了焊缝中可扩散的氢含量，但是加入过多的稀土合金,稀土元素有极活泼的化学性质,易与氧反应生成稳定的高熔点的稀土氧化物,降低了电弧气氛中的氧化性,从而使扩散氢含量增加，同时稀土金属的冶炼提纯难度较大，成本相对较高，研制一种韧性高且相对成本低的药芯焊条成为本领域急需解决的问题。
技术实现要素：
本发明提出了一种高韧性低氢药芯焊条，药芯组分采用MnO基复合脱氧剂，形成多元复合渣系，提高了稀土金属高的吸氢能力增强，有效利用率增大，降低了生产成本，节约资源，焊缝金属具有良好的力学性能，-30℃冲击功大于80J，具有良好低温韧性。
本发明提出的一种高韧性低氢药芯焊条，金属焊芯和涂覆在金属焊芯表面的药皮，药皮原料按重量百分比包括：大理石20～35％、海泡石1～2％、钛白粉5～10％、合金剂10～15％、海藻酸钠1～3％、白云母2～5％、硅灰石2～6％、钪0.1～0.3％，余量为铁粉；合金剂组分按重量百分比包括：Mn 50～70％、Fe 15％～35％、Ca 5～20％、Mg 3～10％。
优选地，大理石在药皮原料中的重量百分比为20％、20.5％、21％、21.5％、22％、22.5％、23％、23.5％、24％、24.5％、25％、25.5％、26％、26.5％、27％、27.5％、28％、28.5％、29％、29.5％、30％、30.5％、31％、31.5％、32％、32.5％、33％、33.5％、34％、34.5％、35％，海泡石在药皮原料中的重量百分比为1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％，钛白粉在药皮原料中的重量百分比为5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％、10％，合金剂在药皮原料中的重量百分比为10％、10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％、15％，海藻酸钠在药皮原料中的重量百分比为1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3％，白云母在药皮原料中的重量百分比为2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％，硅灰石在药皮原料中的重量百分比为2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％，钪在药皮原料中的重量百分比为0.1％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.2％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.3％。
优选地，Mn在合金剂中的百分比为50％、50.5％、51％、51.5％、52％、52.5％、53％、53.5％、54％、54.5％、55％、55.5％、56％、56.5％、57％、57.5％、58％、58.5％、59％、59.5％、60％、60.5％、61％、61.5％、62％、62.5％、63％、63.5％、64％、64.5％、65％、65.5％、66％、66.5％、67％、67.5％、68％、68.5％、69％、69.5％、70％，Fe在合金剂中的百分比为15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、Ca在合金剂中的百分比为5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％，Mg在合金剂中的百分比为3％、3.5％、4％、％、4.5％、5％、5.5％、％、6％、6.5％、7％、％、7.5％、8％、8.5％、％、9％、9.5％、10％。
优选地，合金剂中Mn和Fe的重量比为3：1。
优选地，合金剂中Fe、Ca和Mg的重量比为20：13：7。
优选地，合金剂和钪的重量百分比为55～65：1。
优选地，大理石和海藻酸钠的重量比为9～11：1。
优选地，大理石和海藻酸钠的重量比为10：1。
优选地，药皮原料按重量百分比包括：大理石25～30％、海泡石1.2～1.8％、钛白粉6～9％、合金剂11～14％、海藻酸钠1.1～1.9％、白云母3～4％、硅灰石3～5％、钪0.15～0.25％，余量为铁粉。
优选地，药皮原料按重量百分比包括：大理石27％、海泡石1.5％、钛白粉7.5％、合金剂12％、海藻酸钠1.2％、白云母3.5％、硅灰石4％、钪0.2％，余量为铁粉。
各原料在本发明中的作用：
大理石：主要成分为碳酸钙，受热分解为氧化锆和二氧化碳气体，在熔敷金属表面形成保护气氛，有效降低了氢溶解，生成的氧化钙为碱性氧化物，提高熔渣的碱度，一定程度上改善煌缝金属的韧性。
海泡石：造渣剂，调节熔渣粘度。
钛白粉：主要成分TiO2，作为造渣剂，能够稳定电弧，能够调节熔渣的熔点、粘度、表面张力和流动性，改善焊缝成形、减小飞溅。
合金剂：作为脱氧剂，控制金属中的氧含量，形成各氧化物，提高氧化性，净化熔渣；调节合金剂与稀土金属钪的用量配比，提高稀土钪的吸氢能力，提高利用率，提高焊缝韧性。
海藻酸钠：调节熔渣的粘度，与造渣剂大理石配合，控制熔渣粘度适合，使熔滴形成速度与焊缝金属相配，更好地保护焊缝金属。
白云母和硅灰石：硅可以与白云母中的碱金属和碱土金属形成玻璃状进入渣中，在药皮中加入硅酸盐不但可以降低烟尘，同时还可以降低烟尘的毒性。
钪：作为稀土金属，具有极高的吸氢能力，有效控制了焊缝金属中的氢含量，提高焊缝的韧性。
铁粉：提高药芯焊丝熔敷速度，调节堆焊金属的成分。
本发明以大理石作为主要造渣剂，生成气体在熔敷金属表面形成保护，保证基体内较少的氢含量，多种金属组成的合金剂作为脱氧剂，控制熔渣中较低的氧含量，在焊接初期，产生大量离子半径较大的硅氧复合阴离子这些离子移动时，需要的粘流活化量比较大,使得熔渣粘度较大，加入离子半径较小的Mn2+会破坏庞大的复合阴离子团,使炉渣粘度下降，同时配合加入Fe、Mn、Ca和Mg形成MnO基复合脱氧剂，氧化后形成复合渣系，不仅避免了前期熔渣中FeO的富集,并且熔池温度较快提高,使碳氧反应在焊接前期就均衡正常进行,避免发生爆发性的碳氧反应,不会有突发性强大的气体而引起飞溅，另一方面合金剂中多类金属配合使用提高了氧化性，保持了稀土金属高的还原性，进而提高了其吸氢能力，同时熔池低的含氧量稀土金属钪更多地上浮至熔池液态金属表面，降低了金属液的表面表面张力，减少熔池液态金属表面对电弧空间氢原子的吸附，使溶入金属中的氢量大大降低，从而使焊缝金属中氢的含量大为减少，提高了焊缝的韧性；海藻酸钠配合大理石使用，有效控制了熔渣粘度在合理范围内，使熔滴形成速度与焊缝金属相配，更好地保护焊缝金属，提高了焊缝的力学性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种高韧性低氢药芯焊条，金属焊芯和涂覆在金属焊芯表面的药皮，药皮原料按重量百分比包括：大理石20％、海泡石2％、钛白粉5％、合金剂15％、海藻酸钠1％、白云母5％、硅灰石2％、钪0.3％，余量为铁粉；合金剂组分按重量百分比包括：Mn 60％、Fe 20％、Ca 15％、Mg 5％。
实施例2
一种高韧性低氢药芯焊条，金属焊芯和涂覆在金属焊芯表面的药皮，药皮原料按重量百分比包括：大理石35％、海泡石1％、钛白粉10％、合金剂10％、海藻酸钠3％、白云母2％、硅灰石6％、钪0.1％，余量为铁粉；合金剂组分按重量百分比包括：Mn 50％、Fe 35％、Ca 5％、Mg 10％。
实施例3
一种高韧性低氢药芯焊条，金属焊芯和涂覆在金属焊芯表面的药皮，药皮原料按重量百分比包括：大理石25％、海泡石1.8％、钛白粉6％、合金剂14％、海藻酸钠1.1％、白云母4％、硅灰石3％、钪0.25％，余量为铁粉；合金剂组分按重量百分比包括：Mn 70％、Fe 15％％、Ca 10％、Mg 5％。
实施例4
一种高韧性低氢药芯焊条，金属焊芯和涂覆在金属焊芯表面的药皮，药皮原料按重量百分比包括：大理石30％、海泡石1.2％、钛白粉9％、合金剂11％、海藻酸钠1.9％、白云母3％、硅灰石5％、钪0.15％，余量为铁粉；合金剂组分按重量百分比包括：Mn 50％、Fe 27％、Ca 20％、Mg 3％。
实施例5
一种高韧性低氢药芯焊条，金属焊芯和涂覆在金属焊芯表面的药皮，药皮原料按重量百分比包括：大理石27％、海泡石1.5％、钛白粉7.5％、合金剂12％、海藻酸钠1.2％、白云母3.5％、硅灰石4％、钪0.2％，余量为铁粉。余量为铁粉；合金剂组分按重量百分比包括：Mn 60％、Fe 20％、Ca 13％、Mg 7％。
实施例6
一种高韧性低氢药芯焊条，金属焊芯和涂覆在金属焊芯表面的药皮，药皮原料按重量百分比包括：大理石27％、海泡石1.5％、钛白粉8％、合金剂11％、海藻酸钠3％、白云母3％、硅灰石4％、钪0.2％，余量为铁粉；合金剂组分按重量百分比包括：Mn 55％、Fe 30％、Ca 8％、Mg 7％。
实施例7
一种高韧性低氢药芯焊条，金属焊芯和涂覆在金属焊芯表面的药皮，药皮原料按重量百分比包括：大理石22％、海泡石1％、钛白粉10％、合金剂13％、海藻酸钠2％、白云母4.5％、硅灰石4％、钪0.2％，余量为铁粉；合金剂组分按重量百分比包括：Mn 65％、Fe 20％、Ca 7％、Mg 8％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。