专利名称：一种不锈钢焊丝的制作方法
技术领域：
本发明涉及焊接材料，更具体涉及一种不锈钢的焊接材料。属于焊接材 料领域。
背景技术：
近年来，随着我国国民经济的快速发展，我国不锈钢行业也得到较快的发展，引起了国内外极大关注，2000年我国不锈钢表观消费量达到170万 吨，超过世界不锈钢消费大国日本，2001年增长30%，达到230万吨，超 过美国，成为世界第一不锈钢消费大国，到2007年中国不锈钢表观消费量 将达到500万吨，相当于目前整个欧洲的消费量。不锈钢材消费量的强劲增 长，必将带动焊接市场的快速增长， 一方面钢材的品质的进步促使不锈钢焊 接材料更新换代，另一方面不锈钢焊接高效(自动化)进程明显提速，促使 焊接材料的品种结构调整步伐加快，目前国内奥氏体不锈钢的焊接方法主要 以手工电弧焊、氩弧焊、埋弧焊为主，手工电弧焊不仅生产效率低下，而 且由于不锈钢焊条的后部药皮容易发红开裂，焊条浪费很大且严重影响焊接 质量。若采用TIG焊，生产效率低下，成本高。若采用实芯MIG焊或埋弧 自动焊，由于线能量偏大，或焊缝增碳，严重影响焊缝耐腐蚀性能。与上述 几种焊接方法相比，采用不锈钢药芯焊丝进行焊接具有明显的优势，其一， 焊接过程更加连续，而且可以实现自动焊接，从而减少了焊接接头，极大的 提高了生产效率，是手工电弧焊的3-4倍，焊接质量好，节约了能源，降低 了综合成本；其二，不锈钢药芯焊丝不存在发热和发红现象，且飞溅极小， 焊缝光亮呈银白色，焊后一般不需要酸洗、打磨和抛光；其三，药芯焊丝中 的药粉都经过高温烘焙，水分极少，焊接之前不需要烘千，气孔敏感性较低。2007年我国不^t秀钢药芯焊丝的产量不过300吨左右，而日本1995年就 高达6000吨，差距悬殊。因此发展高效、低成本、自动化的不锈钢药芯焊 丝以替代手工电弧焊和部分埋弧焊成为焊接各类不锈钢的发展趋势。发明内容本发明的目的在于提供一种不锈钢药芯焊丝，焊接不锈钢的效率高，焊 接质量好。为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案一种不锈钢焊丝，包括外皮和被包裹药芯焊芯，其中，所述的焊芯中各 组份占焊丝总重量的比例为二氧化钛3. 0—7. 0%，二氧化硅0. 75%—3. 0%, 二氧化锆1. 0%—2. 5%，三氧化二铝0. 05 — 1. 0%,金属氟化物(换算成F ): 0. 1%—0. 5%，氧化铋0.025—0.05%,其余为金属粉末。上述的外皮为不锈钢；所述的不锈钢为E30札不锈钢。上述的金属粉末选自金属铬、金属镍、金属锰和铁粉。上述的药芯占焊丝总重量的比例为20—26%。上述的金属氟化物选自水晶石、氟化钠、氟化锂的一种或几种，组合 重量比例为任意。上述的二氧化钛源自金红石。上述的二氧化硅源自钾长石、钠长石、石英、锆英砂。 上述的药芯中还加入助熔剂，其添加量和添加种类为0.25-0.5%的固 体钾钠水玻璃和0. 1%—0. 5%金属氟化物，所述金属氟化物选自冰晶石、 氟化钠、氟化锂的一种或几种，组合重量比例为任意。上述的助熔剂与矿石粉熔炼，矿石粉添加量和添加种类为矿石粉为各 种硅铝酸盐，优选石英、钾长石、钠长石，添加总量控制总二氧化硅含 量在0. 75%—3. 0%的范围内(固体水玻璃及锆英砂中所含二氧化硅亦计算在 内)，方法为将助熔剂和矿石粉均过80目筛，按前述所要求的量混合均匀，加热到850°C并保温两小时，然后把熔炼得到的物质重新加工成粉末状， 粒度控制在-80目100%通过。本发明是采用Ti02-ZrO厂Si02渣系。设计思路如下1. Ti02是形成熔渣的主要组分，可改善渣的覆盖性能和焊缝脱渣性，提 高焊丝全位置操作性能，另外，它还起到使电弧集中、稳定的作用，从而减 少飞賊。当药芯中Ti02量过少时，上述作用不明显，然而当其含量过高时， 焊接过程中容易产生气孔、压痕等缺陷，。因此，Ti02通常为焊丝总重的3. 0— 7.0%， Ti02主要以金红石的形式加入。2. Si02也是渣形成组分，它能增加渣的粘度，降低渣的表面张力，与焊 缝具有好的亲和力，从而使渣具有良好的覆盖性能，而且Si02具有明显的细 化熔滴，降低飞溅的作用。当其含量过少时，该作用不能充分表现，但其含 量过高时，使脱渣性能变差，熔滴尺寸变粗，而且会使渣的粘度过高，导致 焊缝成形不好，还会形成夹渣，Si02通常为焊丝总重的0. 75%—3. 0% 。 Si02 主要以钾长石、钠长石、石英、锆英砂等形式加入。3. Zr02能使渣的粘度处于良好状态，在立焊、仰焊时，阻止渣的下流， 改善焊缝的成形，适量的Zr02还可以改善脱渣和熔渣的覆盖性能，但当Zr02 含量过高时，渣的凝固能力增加，会破坏焊缝的成形，过多的Zr02含量会严 重恶化脱渣性能，飞溅增加，其含量须控制在l. 0—2. 5%。 Zr02主要以锆英砂 形式加入。4. 入1203也是一种重要的渣形成组分，它能提高渣的凝固温度而不改变 其粘度，改善脱渣能力，而且有利于立焊，但人1203不溶于液态铁中且不易上 浮，所以其含量过高时，会导致焊缝夹渣增加，其含量一般小于1.0%。 A1203 主要是由钾长石中含有的副成分Al203带入的。5. 金属氟化物能显著提高焊丝的抗气孔性能，适量的金属氟化物可以 改善熔渣的流动性和覆盖性能，但如果金属氟化物加入过多，会严重降低焊接电弧的稳定性，使熔滴变粗，飞溅增加。因此焊丝中F的含量要控制在 0.1%—0. 5%的范围内。金属氟化物主要以冰晶石、氟化钠、氟化锂的一种或 几种同时加入。
6. 药芯中造渣剂占焊丝总重量的百分比控制在6—15%,若低于6%，焊 接形成的熔渣的量少，熔渣覆盖性和脱渣性能变坏，焊接工艺性能变差，飞 溅增大，而且不利于全位置焊接。若超过15%，则焊接形成的熔渣的量过多， 焊接过程中容易产生气孔、压痕、夹渣等缺陷。
7. 钢带内部包裹的药芯占焊丝总重量的百分比(即填充率)控制在20— 26%之间，如果低于20°/。，焊接形成的渣量少，熔渣覆盖不全，如果超过26%， 则在拉丝过程中容易产生断丝现象，影响制造过程的顺利进行。
8. 用不锈钢钢带做外皮制造药芯焊丝时，因不锈钢熔点比碳钢低(比碳 钢低约100°C),导热系数小(是碳钢的1/2)，电阻大(是碳钢的3倍)，产生 的电阻热大，同时由于制造工艺上的要求所采用的不锈钢钢带较薄，电流密 度更大，这些因素势必增加钢带外皮的熔化速度，使药芯的滞熔现象更加突 出。为了消除药芯滞熔现象，必须进一步降低熔渣的熔点，因此配方中加入 了具有降低熔渣熔点的助熔剂，如钾钠水玻璃粉、及氟化物，如水晶石、NaF、 LiF等，其中以LiF降低熔渣熔点最为有效。将药芯中的矿石粉，如石英、 长石等，与上述助熔剂在850。C下进行熔炼，可有效降低药芯的熔点，从而 达到消除滞熔现象的目的。把熔炼得到的物质重新加工成粉末状，粒度控制 在-80目100%通过，熔炼后的矿石粉松装比大大提高，提高了下粉的均匀性 和焊丝的抗气孔性能。
具体实施方式
实施例1一种不锈钢焊丝，包括E304L不锈钢外皮和被包裹药芯，其中，所述的 焊芯中各组份占焊丝总重量的比例为二氧化钛3.0%, 二氧化硅0.75%，二氧化锆1.0%，三氧化二铝0.05%,金属氟化物(换算成F): 0.1%, 氧化铋0.025%,其余为金属铬、金属镍、金属锰和铁粉任意组合。 药芯占焊丝总重量的比例为20%。上述的金属氟化物选自冰晶石、氟化钠、氟化锂的组合，组合重量比 例为任意。上述的二氧化钛源自金红石。 上述的二氧化硅源自钾长石。上述的药芯中还加入助熔剂，其添加量和添加种类为0.25%的固体钾 钠水玻璃和0. 1°/ 金属氟化物，所述金属氟化物选自冰晶石、氟化钠、氟 化锂的组合，重量比例为任意。上述的助熔剂与矿石粉熔炼，矿石粉添加量和添加种类为矿石粉为各 种硅铝酸盐中的石英、钾长石、钠长石，添加总量控制总二氧化硅含量在 0.75%,方法为将助熔剂和矿石粉均过80目筛，按前述所要求的量混合均 匀，加热到850°C并保温两小时，然后把熔炼得到的物质重新加工成粉末状， 粒度控制在80目，100%通过。实施例2一种不锈钢焊丝，包括不锈钢外皮和被包裹药芯，其中，所述的焊芯中 各组份占焊丝总重量的比例为二氧化钛7.0%， 二氧化硅3.0%, 二氧化 锆2.5%,三氧化二铝1.0%,金属氟化物(换算成F) : 0.5%,氧化铋 0.05%,其余为金属铬、金属镍、金属锰和铁粉。药芯占焊丝总重量的比例为26%。上述的金属氟化物选自冰晶石、氟化钠、氟化锂组合，重量比例为任意。上述的二氧化钛源自金红石。上述的二氧化硅源自钾长石、钠长石、石英、锆英砂。上述的药芯中还加入助熔剂，其添加量和添加种类为0. 5%的固体钾钠 水玻璃和0. 5%金属氟化物，所述金属氟化物为冰晶石。上述的助熔剂与矿石粉熔炼，矿石粉添加量和添加种类为矿石粉为各 种硅铝酸盐，选石英，添加总量控制总二氧化硅含量在3. 0%的范围内， 方法为将助熔剂和矿石粉均过80目筛，按前述所要求的量混合均勻，加 热到850。C并保温两小时，然后把熔炼得到的物质重新加工成粉末状，粒度 控制在80目，100%通过。实施例3一种不锈钢焊丝，包括E304L不锈钢外皮和被包裹药芯，其中，所述的 焊芯中各组份占焊丝总重量的比例为二氧化钛7.0%， 二氧化硅O. 75%, 二氧化锆2.5%,三氧化二铝0.05%,金属氟化物(换算成F) : 0.5%, 氧化铋0. 025%，其余为金属铬、金属镍、金属锰和铁粉。药芯占焊丝总重量的比例为20%。上述的金属氟化物选自冰晶石。上述的二氧化钛源自金红石。上述的二氧化硅源自锆英砂。上述的药芯中还加入助熔剂，其添加量和添加种类为0.25%的固体钾 钠水玻璃和0.5%金属氟化物，所述金属氟化物选自冰晶石、氟化钠、氟 化锂的一种或几种，组合重量比例为任意。上述的助熔剂与矿石粉熔炼，矿石粉添加量和添加种类为矿石粉为各 种硅铝酸盐，选钾长石，添加总量控制总二氧化硅含量在3.0%的范围 内(固体水玻璃及锆英砂中所含二氧化硅亦计算在内)，方法为将助熔剂 和矿石粉均过80目筛，按前述所要求的量混合均勻，加热到850。C并保温 两小时，然后把熔炼得到的物质重新加工成粉末状，粒度控制在80目，100% 通过。9实施例4一种不锈钢焊丝，包括E304L不锈钢外皮和被包裹药芯，其中，所述的 焊芯中各组份占焊丝总重量的比例为二氧化钛5.0%, 二氧化硅l. 75%， 二氧化锆1.5%，三氧化二铝0.55%,金属氟化物(换算成F) : 0.3%， 氧化铋0. 02%,其余为金属铬、金属镍、金属锰和铁粉。药芯占焊丝总重量的比例为23%。上述的金属氟化物选自氟化钠。上述的二氧化钛源自金红石。上述的二氧化硅源自石英。上述的药芯中还加入助熔剂，其添加量和添加种类为0. 35%的固体钾 钠水玻璃和0. 3。/。金属氟化物，所述金属氟化物选自冰晶石、氟化钠、氟 化锂的一种或几种，组合重量比例为任意。上述的助熔剂与矿石粉熔炼，矿石粉添加量和添加种类为矿石粉为各 种硅铝酸盐，选钠长石，添加总量控制总二氧化硅含量在1. 75%的范围 内，方法为将助熔剂和矿石粉均过80目筛，按前述所要求的量混合均匀， 加热到850。C并保温两小时，然后把熔炼得到的物质重新加工成粉末状，粒 度控制在80目，100%通过。实施例5一种不锈钢焊丝，包括不锈钢外皮和被包裹药芯，其中，所述的焊芯中 各组份占焊丝总重量的比例为二氧化钛5.0%， 二氧化硅O. 75%， 二氧化 锆2.5%,三氧化二铝0.09%,金属氟化物(换算成F) : 0.5%，氧化铋 0.03%，其余为金属铬、金属镍、金属锰和铁粉。药芯占焊丝总重量的比例为24%。上述的金属氟化物选自冰晶石。上述的二氧化钛源自金红石。上述的二氧化硅源自锆英砂。上述的药芯中还加入助熔剂，其添加量和添加种类为0.25%的固体钾 钠水玻璃和0.2%金属氟化物，所述金属氟化物选自冰晶石、氟化钠、氟 化锂的一种或几种，组合重量比例为任意。上述的助炫剂与矿石粉熔炼，矿石粉添加量和添加种类为矿石粉为各 种硅铝酸盐，优选石英、钾长石、钠长石，添加总量控制总二氧化硅含 量在O. 9%的范围内，方法为将助熔剂和矿石粉均过80目筛，按前述所要 求的量混合均匀，加热到85(TC并保温两小时，然后把熔炼得到的物质重新 加工成粉末状，粒度控制在80目，100%通过。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了 进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而己， 并不用于限制本发 ii
权利要求
1. 一种不锈钢焊丝，包括外皮和被包裹药芯焊芯，其特征在于所述的焊芯中各组份占焊丝总重量的比例为二氧化钛3.0-7.0％，二氧化硅0.75％-3.0％，二氧化锆1.0％-2.5％，三氧化二铝0.05-1.0％，金属氟化物(换算成F)0.1％-0.5％，氧化铋0.025-0.05％，其余为金属粉末。
2、 如权利要求1所述的不锈钢焊丝，其特征在于所述的外皮为不锈 钢。
3、 如权利要求2所述的不锈钢焊丝，其特征在于所述的不锈钢为 E304L不锈钢。
4、 如权利要求1所述的不锈钢焊丝，其特征在于所述的金属粉末选 自金属铬、金属镍、金属锰和铁粉。
5、 如权利要求1所述的不锈钢焊丝，其特征在于所述的药芯占焊丝 总重量的比例为20—26%。
6、 如权利要求1所述的不锈钢焊丝，其特征在于所述的金属氟化物 选自冰晶石、氟化钠、氟化锂的一种或几种，组合重量比例为任 意。
7、 如权利要求1所述的不锈钢焊丝，其特征在于所述的二氧化钛源 自金红石。
8、 如权利要求1所述的不锈钢焊丝，其特征在于所述的二氧化硅源 自钾长石、钠长石、石英、锆英砂。
9、 根据权利要求1-6中任意一项所述的不锈钢焊丝，其特征在于所 述的药芯中还加入助熔剂，其添加量和添加种类为0.25-0. 5%的固 体钾钠水玻璃和0. 1%—0. 5%金属氟化物，所述金属氟化物选自水晶石、氟化钠、氟化锂的一种或几种，组合重量比例为任意。
10、如权利要求7所述的不锈钢焊丝，其特征在于所述的助熔剂与矿 石粉熔炼，矿石粉添加量和添加种类为矿石粉为各种硅铝酸盐， 优选石英、钾长石、钠长石，添加总量控制总二氧化硅含量 在0. 75%—3. 0%的范围内，方法为将助熔剂和矿石粉均过80目筛， 按前述所要求的量混合均匀，加热到850°C并保温两小时，然后把 熔炼得到的物质重新加工成粉末状，粒度控制在80目，100°/ 通过。
全文摘要
本发明涉及焊接材料，更具体涉及一种不锈钢的焊接材料。属于焊接材料领域。本发明的不锈钢焊丝，包括外皮和被包裹药芯焊芯，其中，所述的焊芯中各组份占焊丝总重量的比例为二氧化钛3.0-7.0％，二氧化硅0.75％-3.0％，二氧化锆1.0％-2.5％，三氧化二铝0.05-1.0％，金属氟化物(换算成F)0.1％-0.5％，氧化铋0.025-0.05％，其余为金属粉末。本发明产品焊接不锈钢的效率高，焊接质量好。
文档编号B23K35/368GK101259574SQ20081004742
公开日2008年9月10日 申请日期2008年4月22日 优先权日2008年4月22日
发明者汪昌红 申请人:武汉铁锚焊接材料股份有限公司