用于降低可扩散氢含量的药芯焊条的制作方法

专利名称：用于降低可扩散氢含量的药芯焊条的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及焊接领域，特别地针对改善所形成的焊缝性能的焊条，更特别地针对一种焊条，其形成可扩散氢含量降低的焊缝。
背景技术：
电弧焊领域中，焊接工艺的主要类型是使用实心焊丝的熔化极气体保护电弧焊(GMAW)或者使用金属芯焊丝的熔化极气体保护电弧焊(GMAW-C)、气体保护药芯焊丝电弧焊(FCAW-G)、自保护药芯焊丝电弧焊(FCAW-S)、焊条电弧焊(SMAW)以及埋弧焊(SAW)。这些工艺中，使用实心或者金属芯焊条的熔化极气体保护电弧焊正日益用于连接和被覆金属部件。由于该类型的焊接工艺具有高的生产性和通用性，因此，其变得日益普及。这种生产性和通用性的提高来自于熔化极气体保护电弧焊(GMAW&GMAW-C)中焊条的连续性，其具有超过焊条电弧焊(SMAW)的相当高的生产性。而且，这些焊条形成非常漂亮的焊缝，其具有非常少的熔渣，这样就节省了用于清洁焊缝以及处理熔渣的时间和成本，而这是其它焊接工艺所常见的问题。
在使用实心或者金属芯焊条的熔化极气体保护电弧焊中，在焊接过程中使用保护气体来为焊缝提供保护免受空气污染。实心焊条适当掺杂配料，与保护气体相结合提供具有期望的物理和机械性能的无孔焊缝。在药芯焊条中，这些配料在内部，在金属外壳的中心(填充物)，因而具有与实心焊条相类似的功能。
设计实心或者药芯焊条以在适当的气体保护的情况下提供实心实质上无孔的焊缝，该焊缝具有屈服强度、抗张强度、延性以及冲击强度以在最终的应用中发挥令人满意的功能。也将这些焊条设计成在焊接过程中使所产生的熔渣量最小化。药芯焊条日益成为实心焊条的替代品，因为其在结构部件的焊接加工中具有高的生产性。药芯焊条是一种组合焊条，其由金属外壳包围的芯体(填充物)材料组成。该芯体材料主要由金属粉末和焊剂组分(fluxingingredient)组成以协助电弧稳定性、焊缝润湿性(wetting)以及外形等，以便在焊接中获得需要的物理和机械性能。药芯焊条通过下述方法制造混合芯体材料的成分，并将其沉积在成型条带(formed strip)内，接着将条带闭合并拉伸至最终的直径。与实心焊条相比，药芯焊条具有更高的沉积速率，形成更宽、更一致的熔接透入轮廓(weld penetration profile)。而且，与实心焊条相比，它们具有改善的电弧行为、产生更少的烟雾和飞溅并赋予焊接沉积物更好的润湿性能。
在焊接领域中，以往在开发以预定方式发挥功能的具有预定焊剂组分的焊剂组合物方面已经花费了许多的精力。已经开发了多种组合物用作电弧焊的焊剂，同时也可以作为一般的焊接焊剂。在电弧焊中使用焊剂以控制电弧稳定性、调节焊接金属组成并提供保护免受空气污染。通常通过调节焊剂的组成来控制电弧稳定性。因此，希望在焊剂混合物中具有能够很好地起到等离子电荷载体作用的物质。焊剂也通过在金属中提供更易熔的杂质和可以与这些杂质结合的且优先于金属形成熔渣的物质来调节焊接金属组成。可以加入其它的材料来降低熔渣熔点、提高熔渣的流动性并作为焊剂颗粒的粘结剂。药芯焊条通常用于钢基金属的电弧焊中。这些焊条通常以高焊接速度在单道焊接和多道焊接中产生高强度的焊缝。配制这些焊条用以提供实心实质上无孔的具有抗张强度、延性以及冲击强度的焊缝以满足各种领域所需要的最终用途。
在焊接金属形成的过程中，许多难题之一是降低焊缝中可扩散氢的含量。公知可扩散氢是在焊缝中引起裂缝的原因。
鉴于与药芯焊条结合使用的填充组合物领域的目前状态，需要一种能形成可扩散氢含量降低的焊缝的焊条。

发明内容
本发明涉及焊条，更特别地涉及含有能够降低焊缝中可扩散氢含量的填充组合物的焊条。本发明的填充组合物特别针对于药芯焊条，该药芯焊条具有包围位于外壳中心的填充组合物的金属外壳；然而，该填充组合物可以应用于其它类型的焊条(例如涂药焊条(stick electrode)的药皮等)，或者用作埋弧焊工艺中焊剂组合物的一部分。特别配制本发明的填充组合物以用于低碳低合金钢焊接的焊条；然而，该填充组合物可以用于在其它类型金属上形成焊缝的焊条。金属焊条一般主要由含铁材料(例如，碳钢、低碳钢、不锈钢以及低合金钢等)制成；然而，基体金属可以主要由其它材料形成。填充组合物一般占焊条总重量的至少大约1(重量)％，不超过焊条总重量的大约80(重量)％，一般地占焊条总重量的大约8～60(重量)％，较一般地占焊条总重量的大约10～40(重量)％，更一般地占焊条总重量的大约11～30(重量)％，甚至更一般地占焊条总重量的大约12～20(重量)％。该填充组合物包含一种或者多种熔渣形成剂，该熔渣形成剂用来促进焊缝的形成和/或用于至少部分保护所形成的焊缝免受空气影响。这种熔渣形成剂的非限制性实施例包括氧化钛(例如金红石等)和/或含氧化钛的化合物(例如KSiTiO2、NaSiTiO2等)。本发明的填充组合物也包括用于降低焊缝中氢含量的化合物。已发现含氟化合物能降低所形成的焊缝中的氢含量。认为该氢的降低通过至少两条途径来达到。认为，在焊接过程中，某些氟化物分解并释放氟气到空气中。所释放的氟气具有保护功能，其保护熔融的焊缝免受周围湿气和/或其它氢源的影响。另外认为，某些氟与周围的氢反应形成不溶于熔融焊接金属的氟化氢。也认为，某些低熔点含氟化合物被覆焊缝以形成阻止周围氢的屏障。由此，可以扩散入焊缝的氢的含量降低了。进而认为，在焊接过程中，某些氟化合物分解并进入被覆在熔融焊接金属的熔渣上。熔渣中的氟被认为修饰熔渣晶格以能够提高氢从熔融焊接金属的转移。尽管已经发现，提高填充组合物中含氟化合物的含量可以降低所形成的焊缝中氢的含量，但加入大量的含氟化合物会对焊接过程中的电弧稳定性和/或熔渣的组成有不利影响。这样，降低焊缝中的氢含量这种收益更多被不需要的熔渣组成和/或性能，和/或焊接过程中的电弧不稳定性所抵消。本发明的填充组合物通过组合两种或者更多种不同含氟化合物来解决这个问题，这些化合物的组合物在焊接过程中产生足够量的氟以获得焊缝中所需要的低含量的氢而对电弧稳定性和熔渣性能没有不利影响。该填充组合物也可以包括一种或者多种选出的金属合金化剂，以至少与所需要的焊接金属组合物精确地匹配，和/或以得到所形成的焊缝的需要的性能。这种合金化金属的非限制性实施例包括锰、硅钛和锰。该填充组合物也可以包括一种或者多种还原剂以降低氧对焊接金属的不利影响。还原剂的非限制性实施例包括镁、硅、钛和锰。该填充组合物也可以包括一种或者多种微合金化剂以提高焊缝的物理性能。可以使用的一种非限制性的微合金化剂是硼。
在本发明的另一个和/或可替代的方面，填充组合物包括至少两种含氟化合物，使得填充组合物中氟的总含量为至少大约0.5(重量)％。一般地，填充组合物中氟的总含量为少于大约8(重量)％，较一般的是少于大约6(重量)％，更一般的为大约1～5(重量)％，进而更一般的为大约1～4(重量)％，甚至更一般的为大约2～3.5(重量)％；然而可以理解的是，也可以使用其它氟含量。在本发明的一个非限制性的实施方案中，至少两种含氟化合物分别为填充组合物提供了至少大约0.2(重量)％的氟，一般的是至少大约0.3(重量)％，更一般的是至少大约0.5(重量)％。在另一个和/或可替代的非限制性实施例中，填充组合物中的一种含氟化合物的氟重量百分比含量与填充组合物中其它含氟化合物累计氟含量的比值为大约0.1～10∶1。另一个非限制性实施例中，这个比值一般地为大约0.2～5∶1，更典型的为大约0.25～4∶1。填充组合物中可以包含各种含氟化合物例如但不限制于AlF3、BaF2、CaF2、Na3AlF6、K3AlF6、Na2SiF6、K2SiF6、MnF3、SrF2和/或类似物。可以理解的是，填充组合物中可以含有其它或附加的含氟化合物。
在本发明的又一个和/或可替代的方面，选择焊条的金属外壳的组成使得至少与所需要的焊接金属组合物精确地匹配。一般地，当对铁基工件(例如碳钢，不锈钢等)进行焊接时，金属外壳含有大量铁；然而，外壳的组合物可以含有各种金属以获得特定的焊缝组合物。在本发明的一个实施方案中，金属外壳主要含有铁并且可以含有一种或者多种其它的元素例如但不限定于铝、锑、铋、硼、碳、钴、铜、铅、锰、钼、镍、铌、硅、硫、锡、钛、钨、钒、锌和/或者锆。在本发明的另一个和/或可替代的实施方案中，金属外壳的铁含量至少为大约80(重量)％。
在本发明的另一个和/或可替代的方面，填充组合物含有一种或者多种焊接金属保护剂和/或者调质剂。填充物的组分可以包括金属合金化剂(例如铝、硼、钙、碳、铬、铁、锰、镍、硅、钛以及锆等)，其至少部分用于在焊接程序的过程中和/或焊接程序之后为焊接金属提供保护，以在特定焊接程序中起促进作用，和/或调节焊缝的组成。在本发明的一个实施方案中，填充组合物含有至少一种焊接金属保护剂。在本发明的另一个和/或可替代的实施方案中，填充组合物含有一种或者多种用于在使用需要的组合物形成焊接金属方面起促进作用的合金化剂。在本发明的又一个和/或可替代的实施方案中，含氟化合物含有一种或者多种熔渣调质剂。一般地，熔渣调节剂用于提高和/或降低熔渣的粘度以使熔渣易于从焊接金属中除去、降低烟雾的产生、减少飞溅等。
在本发明的又一个和/或可替代的方面，与焊条结合使用保护气体以保护焊缝免受空气中元素和/或化合物的影响。保护气体通常包括一种或者多种气体。这些一种或者多种气体对于焊缝的组合物通常是惰性的或者实质上惰性的。在一个实施方案中，氩气、二氧化碳或者其混合物至少部分用作保护气体。在实施方案的一个方面，保护气体含有大约2～40(体积)％的二氧化碳，其余为氩气。在该实施方案的另一个和/或可替代的方面，保护气体含有大约5～25(体积)％的二氧化碳，其余为氩气。可以理解的是，可以使用其它和/或附加的惰性或者实质上惰性的气体。
在本发明的另一个和/或可替代的实施方面，本发明的焊条含有填充组合物，该填充组合物含有熔渣体系以增强焊条所形成的焊接层或者缓冲层。填充组合物中的一种或者多种熔渣形成剂也至少部分保护所形成的焊缝免受空气影响。填充组合物的组分可以包括一种或者多种金属氧化物(例如氧化铝、氧化硼、氧化钙、氧化铬、氧化铁、氧化镁、氧化铌、氧化钾、氧化硅、氧化钠、氧化锡、氧化钛、氧化钒以及氧化锆等)、一种或者多种金属碳酸盐(例如碳酸钙等)、一种或者多种金属氟化物(例如氟化钡、氟化铋、氟化钙、氟化钾、氟化钠以及铁氟龙(Teflon))以及/或者一种或者多种金属合金化剂(例如铝、锑、铋、硼、钙、碳、铬、钴、铜、铁、铅、锰、钼、镍、铌、硅、硫、锡、钛、钨、钒、锌以及锆等)。在本发明一个非限制性实施方案中，填充组合物的熔渣体系占焊条的至少大约1(重量)％，一般地为小于焊条的30(重量)％，更一般地为大约焊条的3～20(重量)％，甚至更一般地为大约焊条的4～14(重量)％。填充组合物的熔渣体系用于在沉积程序过程和/或之后至少部分为焊接金属或者缓冲层提供保护，和/或在特定的沉积程序中起促进作用。在本发明的另一个非限制性实施方案中，熔渣体系可以含有至少一种熔渣润湿剂、电弧稳定剂、熔渣去除剂和/或表面沉积剂。如果使用熔渣润湿剂，其有助于确保熔渣完全被覆已沉积的金属以保护已沉积的金属免受空气的影响直到金属沉积层已经至少部分固化和/或有助于已沉积金属的外形。如果使用稳定剂，其有助于产生可以使飞溅最小化的静电弧。如果使用表面沉积剂，其对已沉积金属的光泽和整个表面外形有作用。如果使用熔渣去除剂，其有助于在已沉积金属上和/或周围的熔渣的易于去除。熔渣体系也可以含有提高和/或降低熔渣粘度的试剂，以及/或者减少烟雾的产生的试剂。
本发明的一个主要目的是提供一种可以使焊缝中可扩散氢的含量减少的焊接工艺。
本发明的另一个和/或可替代的目的是提供一种包括使用气体保护药芯焊条的焊接工艺。
本发明的又一个和/或可替代的目的是提供一种含有高含量的产氟化合物的焊条。
本发明的另一个和/或可以替代的目的是提供一种含有两种或者更多种产氟化合物以提高药芯焊条中氟含量的药芯焊条。
参考在下面的附图中所体现的优选实施方案，对本发明和以往技术的区别进行讨论，本发明其它的目的和优点会显而易见。


图1是焊缝中可扩散氢的含量与药芯焊条中氟含量之间的一般关系的例示曲线；图2和3是药芯焊条中一种化合物所产生的氟含量与电弧稳定性之间的关系的例示曲线；图4是药芯焊条中两种化合物所产生的氟含量与电弧稳定性之间的关系的例示曲线。
具体实施例方式
下面对附图进行更详细的说明，其中附图只是为了举例说明本发明优选的实施方案，而不是用于限制本发明。图1举例说明了焊缝中可扩散氢的含量与药芯焊条的填充组合物中氟含量之间的一般关系。如该图所示，填充组合物中更高浓度的氟导致焊缝中可扩散氢的含量降低。在药芯焊条的填充物中使用大量的含氟化合物伴随的问题之一是，在焊接操作过程中含氟化合物对焊接电弧稳定性的不利影响。不稳定的电弧会导致飞溅的增加与焊缝质量和外形的变差。在药芯焊条的填充物中使用大量的含氟化合物伴随的另一个问题是，含氟化合物对熔渣的组成和性能的不利影响。以往技术通过将药芯焊条填充物中含氟化合物的量降低到在焊接操作过程中得到可接受的电弧稳定性和形成可接受的熔渣的程度来解决这些问题。因为药芯焊条填充物中可用的含氟化合物的组成不同，所以填充组合物中可使用的能接受的最大量也不同。
图2和3示范了过去与电弧稳定性和药芯焊条填充物中含氟化合物的量相关的问题。图2举例说明了一种以往技术的药芯焊条，该药芯焊条含有鉴定为化合物A的含氟化合物。如图2所示，可以在药芯焊条的填充组合物中加入化合物A，以便填充组合物中氟的含量为大约2(重量)％，而对焊接操作过程中的电弧稳定性没有不利影响。当加入充分量的化合物A使填充组合物中的氟含量超过大约2(重量)％的话，其结果是在焊接操作过程中电弧稳定性是不稳定的。这样，可以加入到药芯焊条中的化合物A的量需要限制在使填充组合物中氟含量不超过填充组合物的2(重量)％。图3说明了一种以往技术的药芯焊条，该药芯焊条含有鉴定为化合物B的含氟化合物。如图3所示，可以在药芯焊条的填充组合物中加入化合物B，以便填充组合物中氟的含量为大约1(重量)％，而对焊接操作过程中的电弧稳定性没有不利影响。如果加入充分量的化合物B使填充组合物中氟含量超过大约1(重量)％的话，其结果是在焊接操作过程中电弧稳定性是不稳定的。这样，可以加入到药芯焊条中的化合物B的量需要限制在使填充组合物中氟含量不超过1(重量)％。过去，如果含有化合物A或化合物B的填充组合物不能实现焊缝中有足够低的可扩散氢浓度的话，就不能通过提高化合物A或B的含量来得到所需要的可扩散氢浓度。
本发明的药芯焊条通过在药芯焊条的填充组合物中含有两种或者更多种含氟化合物来克服以往技术药芯焊条的限制。可以使用许多类型的含氟化合物，例如但不限制于AlF3、BaF2、CaF2、Na3AlF6、K3AlF6、Na2SiF6、K2SiF6、MnF3、SrF2和/或类似物。已经发现，可以通过累计两种或者更多种药芯焊条的填充组合物中含氟化合物的量来将填充组合物中的氟含量提高到大于以往所得到的浓度，而在焊接操作过程中对电弧稳定性没有不利影响。图4举例说明了该概念。图4举例说明了一种包括化合物A和化合物B的药芯焊条。在该填充组合物中含有化合物A，化合物A的含量限制在使填充组合物中由化合物A所提供的氟含量不超过填充组合物的大约2(重量)％。如图2所示，含有更高含量的化合物A的话，会在焊接操作过程中对电弧稳定性产生不利影响。图4也说明在该填充组合物中含有B，化合物B的含量限制在使填充组合物中由化合物B所提供的氟含量不超过填充组合物的大约1(重量)％。如图3所示，含有更高含量的化合物B的话，会在焊接操作过程中对电弧稳定性产生不利影响。如图4所示，填充组合物中氟的累计含量为大约3(重量)％，而填充组合物中如此高的氟含量，在焊接操作过程中没有对电弧稳定性产生负面影响。因此，通过在药芯焊条的填充组合物中使用两种或者更多种含氟化合物来获得焊缝中低浓度的可扩散氢。通过在药芯焊条的填充组合物中使用两种或者更多种含氟化合物所可以获得的可扩散氢含量的降低是大约20～40％。
根据本发明列出填充组合物的通用配方(重量百分比)如下不含氟的熔渣形成剂20～70％两种或者更多种含氟化合物的氟含量 1～8％金属合金化剂 0～70％。
在另一个具体的填充组合物的通用配方中(重量百分比)不含氟的熔渣形成剂30～65％两种或者更多种含氟化合物的氟含量 1～6％金属合金化剂 15～60％。
在上述通用配方中，每种含氟化合物所产生的氟含量为填充组合物的至少大约0.05(重量)％，一般地为至少大约0.1(重量)％，更一般地为至少大约0.2(重量)％。在上述通用配方中，填充组合物的重量百分比一般为药芯焊条的大约8～60％，更一般地为药芯焊条的大约10～20％。用于形成焊缝的金属外壳可以含有大约0～0.2(重量)％的B，大约0～0.2(重量)％的C，大约0～12(重量)％的Cr，大约0～5(重量)％的Mn，大约0～2(重量)％的Mo，少于大约0.01％的N，大约0～5(重量)％的Ni，少于大约0.014％的P，大约0～4(重量)％的Si，少于大约0.02％的S，大约0～0.4(重量)％的Ti，大约0～0.4(重量)％的V以及大约75～99.9(重量)％的Fe。在电弧焊的过程中，药芯焊条使用保护气体。
下面是含有两种含氟化合物的填充组合物(重量百分比)的一个具体的非限制性实施例含金属氧化物的熔渣形成剂33～70％第一含氟化合物 1～10％第二含氟化合物 1～10％金属合金化剂(不含铁粉) 0.5～30％铁粉2～20％。
下面是含有两种含氟化合物的填充组合物(重量百分比)的另一个具体的非限制性实施例TiO233～62％KSiTiO23～7％K2SiF60.5～5％Na2AlF60.5～2％FeB 0.25～0.7％FeMn5～18％FeSi4～8％FeTi2～5％Mg 3～6％铸铁粉 0～3％铁粉 4～16％。
下面是含有三种含氟化合物的填充组合物(重量百分比)的又一个具体的非限制性实施例TiO233～60％KSiTiO23～7％
CaF20.5～6％K2SiF60.5～2％Na2AlF60.5～7％FeB 0.25～0.7％FeMn5～18％FeSi4～8％FeTi2～5％Mg 3～6％铸铁粉 0～3％铁粉 4～16％。
下面是含有两种含氟化合物的填充组合物(重量百分比)的另一个具体的非限制性实施例TiO238～55％KSiTiO24～6％K2SiF63～5.5％Na2AlF61～2％FeB 0.3～0.5％FeMn10～15％FeSi5～7％FeTi2.5～4.5％Mg 3～5.5％铸铁粉 1～3％铁粉 8～14％。
在上面的四个具体实施例中，填充组合物占药芯焊条的大约13～20(重量)％，金属外壳含有大约0～0.2(重量)％的B，大约0～0.2(重量)％的C，大约0～12(重量)％的Cr，大约0～5(重量)％的Mn，大约0～2(重量)％的Mo，少于大约0.01％的N，大约0～5(重量)％的Ni，，少于大约0.014％的P，大约0～4(重量)％的Si，少于大约0.02％的S，大约0～0.4(重量)％的Ti，大约0～0.4(重量)％的V以及大约75～99.9(重量)％的Fe。在电弧焊过程中，药芯焊条使用保护气体。
在上面所提出的实施例中，TiO2和KSiTiO2是熔渣形成剂。KSiTiO2还是熔渣调质剂和电弧稳定剂。可以理解的是，在填充组合物中还可以使用其它或者附加的熔渣形成剂、熔渣调质剂和/或电弧稳定剂。CaF2、K2SiF6以及Na2AlF6是填充组合物中的产氟化合物。每种产氟化合物为填充组合物供给至少大约0.2(重量)％的氟。CaF2也是熔渣形成剂。K2SiF6以及Na2AlF6也是电弧稳定剂和熔渣调质剂。可以理解的是，在填充组合物中还可以使用其它或者附加的产氟化合物。FeMn、FeSi、FeTi以及Mg是合金化剂和/或还原剂。在填充组合物中加入这些组分以达到焊接金属所需要的金属合金组成，并减少在焊接过程中的焊接金属内和焊接金属周围的氧。可以理解的是，在填充组合物中还可以使用其它或者附加的合金化剂和/或还原剂。加入Mg主要是作为还原剂。加入FeB主要是作为微合金化剂。可以理解的是，在填充组合物中可以使用其它或者附加的微合金化剂。加入铸铁粉和铁粉也为了获得焊接金属中所需要的金属合金组成。
本发明所讨论的这些实施方案及其变化，和其它实施方案的各种变化对于本领域技术人员来说根据这里所公开的内容是很显而易见的和有启示的，其中显然需要理解的是，上面描述的内容只是为了举例说明本发明而不是对其进行限制。
权利要求
1.一种在气体保护电弧焊的工艺中形成含有低含量可扩散氢的焊缝的药芯焊条，其包括金属外壳和填充组合物，所述填充组合物包括熔渣形成剂和至少两种含氟化合物，每种所述含氟化合物含有至少占所述填充组合物重量大约0.2％的氟，所述填充组合物含有至少大约0.5重量％的氟。
2.根据权利要求1所述的药芯焊条，其中所述熔渣形成剂包括金属氧化物。
3.根据权利要求2所述的药芯焊条，其中大部分所述熔渣形成剂含有所述氧化物。
4.根据权利要求1所述的药芯焊条，其中至少两种含氟化合物包括AlF3、BaF2、CaF2、Na3AlF6、K3AlF6、Na2SiF6、K2SiF6、MnF3、SrF2或其混合物。
5.根据权利要求3所述的药芯焊条，其中至少两种含氟化合物包括AlF3、BaF2、CaF2、Na3AlF6、K3AlF6、Na2SiF6、K2SiF6、MnF3、SrF2或其混合物。
6.根据权利要求1所述的药芯焊条，其中至少两种含氟化合物含有占所述填充组合物重量的大约1～8％的氟。
7.根据权利要求5所述的药芯焊条，其中至少两种含氟化合物含有占所述填充组合物重量的大约1～8％的氟。
8.根据权利要求1所述的药芯焊条，其中至少两种所述含氟化合物每种含有占所述填充组合物重量的大约0.4重量％的氟。
9.根据权利要求7所述的药芯焊条，其中至少两种所述含氟化合物每种含有占所述填充组合物重量的大约0.4重量％的氟。
10.根据权利要求1所述的药芯焊条，其中所述金属外壳含有至少大约80重量％的铁。
11.根据权利要求9所述的药芯焊条，其中所述金属外壳含有至少大约80重量％的铁。
12.根据权利要求1所述的药芯焊条，其中所述填充组合物占所述药芯焊条总重量的大约8～60％。
13.根据权利要求11所述的药芯焊条，其中所述填充组合物占所述药芯焊条总重量的大约8～60％。
14.根据权利要求1所述的药芯焊条，其中所述填充组合物含有至少大约1重量％的铁粉和至少大约1重量％的金属合金化剂，所述金属合金化剂含有从由锰、硅、钛或其混合物组成的组中选出的金属。
15.根据权利要求13所述的药芯焊条，其中所述填充组合物含有至少大约1重量％的铁粉和至少大约1重量％的金属合金化剂，所述金属合金化剂含有从由锰、硅、钛或其混合物组成的组中选出的金属。
16.根据权利要求1所述的药芯焊条，其中所述填充组合物含有含金属氧化物的熔渣形成剂 33～70％第一含氟化合物 1～10％第二含氟化合物 1～10％金属合金化剂(不含铁粉) 0.5～30％铁粉 2～20％。
17.根据权利要求15所述的药芯焊条，其中所述填充组合物含有含金属氧化物的熔渣形成剂 33～70％第一含氟化合物 1～10％第二含氟化合物 1～10％金属合金化剂(不含铁粉) 0.5～30％铁粉 2～20％。
18.根据权利要求16所述的药芯焊条，其中所述填充组合物含有TiO233～62％KSiTiO23～7％CaF20～8％K2SiF60.5～5％Na2AlF60.5～2％FeB0.25～0.7％FeMn 5～18％FeSi 4～8％FeTi 2～5％Mg 3～6％铸铁粉 0～3％铁粉 4～16％。
19.根据权利要求17所述的药芯焊条，其中所述填充组合物含有TiO233～62％KSiTiO23～7％CaF20～8％K2SiF60.5～5％Na2AlF60.5～2％FeB 0.25～0.7％FeMn 5～18％FeSi 4～8％FeTi 2～5％Mg 3～6％铸铁粉 0～3％铁粉 4～16％。
20.一种形成含有低含量可扩散氢的焊缝的方法，其包括a)提供一种药芯焊条，该药芯焊条包括金属外壳和填充组合物，所述填充组合物包括熔渣形成剂和至少两种含氟化合物，每种所述含氟化合物含有至少占所述填充组合物重量的大约0.2％的氟；以及b)通过电流至少部分熔化所述药芯焊条，以使所述药芯焊条的所述熔化部分沉积在工件上。
21.根据权利要求20所述的方法，其包括将保护气体对准所述工件的步骤，以至少部分保护沉积在工件上的所述药芯焊条的所述熔化部分。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述保护气体包括氩气和二氧化碳或者其混合物。
23.根据权利要求20所述的方法，其中所述熔渣形成剂包括金属氧化物。
24.根据权利要求22所述的方法，其中所述熔渣形成剂包括金属氧化物。
25.根据权利要求23所述的方法，其中大部分所述熔渣形成剂含有所述金属氧化物。
26.根据权利要求24所述的方法，其中大部分所述熔渣形成剂含有所述金属氧化物。
27.根据权利要求20所述的方法，其中至少两种含氟化合物包括AlF3、BaF2、CaF2、Na3AlF6、K3AlF6、Na2SiF6、K2SiF6、MnF3、SrF2或者其混合物。
28.根据权利要求26所述的方法，其中至少两种含氟化合物包括AlF3、BaF2、CaF2、Na3AlF6、K3AlF6、Na2SiF6、K2SiF6、MnF3、SrF2或者其混合物。
29.根据权利要求20所述的方法，其中至少两种含氟化合物含有占所述填充组合物重量的大约1～8％的氟。
30.根据权利要求28所述的方法，其中至少两种含氟化合物含有占所述填充组合物重量的大约1～8％的氟。
31.根据权利要求20所述的方法，其中至少两种所述含氟化合物每种含有占所述填充组合物重量的大约0.2％的氟。
32.根据权利要求30所述的方法，其中至少两种所述含氟化合物每种含有占所述填充组合物重量的大约0.2％的氟。
33.根据权利要求31所述的方法，其中至少两种所述含氟化合物每种含有占所述填充组合物重量的大约0.4％的氟。
34.根据权利要求20所述的方法，其中所述金属外壳含有80重量％的铁。
35.根据权利要求32所述的方法，其中所述金属外壳含有80重量％的铁。
36.根据权利要求20所述的方法，其中所述填充组合物占所述药芯焊条重量的大约8～60％。
37.根据权利要求35所述的方法，其中所述填充组合物占所述药芯焊条重量的大约8～60％。
38.根据权利要求20所述的方法，其中所述填充组合物含有至少大约1重量％的铁粉和至少大约1重量％的金属合金化剂，所述金属合金化剂含有从由锰、硅、钛或者其混合物组成的组中选出的金属。
39.根据权利要求37所述的方法，其中所述填充组合物含有至少大约1重量％的铁粉和至少大约1重量％的金属合金化剂，所述金属合金化剂含有从由锰、硅、钛或者其混合物组成的组中选出的金属。
40.根据权利要求20所述的方法，其中所述填充组合物含有含金属氧化物的熔渣形成剂 33～70％第一含氟化合物 1～10％第二含氟化合物 1～10％金属合金化剂(不含铁粉) 0.5～30％铁粉 2～20％。
41.根据权利要求39所述的方法，其中所述填充组合物含有含金属氧化物的熔渣形成剂 33～70％第一含氟化合物 1～10％第二含氟化合物 1～10％金属合金化剂(不含铁粉) 0.5～30％铁粉 2～20％。
42.根据权利要求40所述的方法，其中所述填充组合物含有TiO233～62％KSiTiO23～7％CaF20～8％K2SiF60.5～5％Na2AlF60.5～2％FeB 0.25～0.7％FeMn 5～18％FeSi 4～8％FeTi 2～5％Mg 3～6％铸铁粉 0～3％铁粉 4～16％。
43.根据权利要求41所述的方法，其中所述填充组合物含有TiO233～62％KSiTiO23～7％CaF20～8％K2SiF60.5～5％Na2AlF60.5～2％FeB 0.25～0.7％FeMn 5～18％FeSi 4～8％FeTi 2～5％Mg3～6％铸铁粉0～3％铁粉 4～16％。
全文摘要
一种在气体保护电弧焊工艺中形成含有低含量可扩散氢的焊缝的药芯焊条。该药芯焊条含有金属外壳和填充组合物。填充组合物包括熔渣形成剂和至少两种含氟化合物。
文档编号B23K35/362GK1799755SQ20051009759
公开日2006年7月12日 申请日期2005年12月30日 优先权日2005年1月3日
发明者尼克希尔·U.卡罗高, 拉吉夫·卡提亚 申请人:林肯环球公司