一种不锈钢烧结焊剂 【技术领域】
本发明涉及一种焊接领域技术，特别是一种不锈钢烧结焊剂。
背景技术
不锈钢由于具有优良的耐腐蚀性，耐磨损性及比强度高的特点，被广泛应用于航空、航海、原子能、石油化工、合成纤维，建筑装饰等领域，针对不同的性能要求，不锈钢逐渐发展成马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化型不锈钢等几大类。随着不锈钢种类的增多，不锈钢的应用也越来越广泛，不锈钢焊材的需求量也越来越大。随着自动化程度的提高，不锈钢烧结焊剂用量大幅度提高。CN101585123A公开了一种含有TiO2不锈钢烧结焊剂，由于含有TiO2，在不锈钢焊接时，会对脱渣性有很大影响。因此，需要开发出一种不锈钢烧结焊剂，能够改善氧化性、气孔敏感性、脱渣性特别是坡口内脱渣性等。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种不锈钢烧结焊剂，能够解决现有不锈钢烧结焊剂存在的焊趾处氧化色严重，坡口脱渣性较差，特别是底层脱渣差等不足等问题。
为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明的一种不锈钢烧结焊剂，为矿物原料质量组成为电熔镁砂：20～30％、刚玉：20～30％、萤石：10～20％、冰晶石：1～5％、硅灰石：10～16％、氧化锆：1～5％、氧化铬绿：3～5％、Si＞74％的硅铁：1～3％、石英粉：4～10％、Mn＞78％的锰铁：1～5％的混合物和占混合物质量20～30％的20℃时42～45Be的钾钠水玻璃混合后的烘焙物。
本发明的一种不锈钢烧结焊剂，优选的技术方案可以是：所述的矿物原料质量组成为电熔镁砂：20～30％、刚玉：20～30％、萤石：10～20％、冰晶石：1～5％、硅灰石：12～14％、氧化锆：3.1～3.9％、氧化铬绿：3.6～4.4％、硅铁：1～3％、石英粉：4～10％、锰铁：3.6～4.4％。
本发明的一种不锈钢烧结焊剂，其优选的技术方案还可以是：所述的电熔镁砂粒度要求不大于60目，纯度要求为＞91％、刚玉粒度要求不大于80目，纯度要求为＞99％、萤石粒度要求不大于60目，纯度要求为＞96％、冰晶石粒度要求为不大于120目，组分要求为F＞53％，Al＞14％，Na＜30％、硅灰石粒度要求为不大于100目，组分要求为SiO2＞51％，CaO＞44％、氧化锆粒度要求为不大于80目，组分要求为ZrO2＞64％，SiO2＞34％、氧化铬绿粒度要求为不大于80目，纯度要求为＞99％、硅铁粒度要求为不大于60目、石英粉粒度要求为不大于80目、纯度要求为＞98％、锰铁粒度要求为不大于40目。
将上述的矿物原料混合均匀后，加入占矿物原料质量20～30％的20℃条件下42～45Be的钾钠水玻璃。经80℃～150℃低温烘焙3h～8h，700℃～850℃高温烘焙30min～60min，然后随炉冷却，过12～60目筛，即成成品烧结焊剂。所配焊丝类型为H0Cr21Ni10、H00Cr21Ni10、H0Cr19Ni12Mo2、H00Cr19Ni12Mo2、H1Cr24Ni113、H00Cr24Ni113等常用不锈钢焊丝。
本烧结焊剂中各成分的主要作用简述如下：
电熔镁砂：主要作用是造渣，调节熔渣的熔点、粘度、表面张力和流动性，改善焊缝成型，减少飞溅。当电熔镁砂含量超过30％时，熔渣的粘度降低，熔渣流动性过好，覆盖性降低；当电熔镁砂含量低于20％时，熔渣流动性变差，导致焊缝成形变差。因而将焊剂中电熔镁砂含量控制在20～30％。
萤石：适量的萤石可以降低液态金属的表面张力，提高其流动性，使得焊缝成型美观，降低焊缝气孔敏感性，并能够降低熔敷金属的扩散氢含量。萤石含量低于10％时，使得焊缝成型不好，焊缝中易出气孔；当萤石含量超过20％时，使电弧稳定性变差，因此控制焊剂中萤石的含量为10～20％。
冰晶石：主要作用是造渣、调节熔渣的物理性能和改善焊剂的工艺性能，还对降低熔敷金属扩散氢含量有益。冰晶石含量超过5％时，电弧稳定性变差；冰晶石含量低于1％时，焊缝成形不好，因而限制焊剂中冰晶石含量为1～5％。
刚玉：主要作用是造渣，调节熔渣的熔点及粘度。当刚玉含量低于20％时，熔渣的熔点及粘度较低，覆盖性较差；当刚玉含量高于30％时，熔渣熔点过高，焊接时液体熔渣的铺展性较差，使得熔渣的覆盖性大幅度降低，焊接时电弧稳定性变差。因而控制焊剂中刚玉含量为20～30％。
氧化锆：主要用作改善脱渣性，调节熔渣熔点。当氧化锆含量低于1％时，熔渣的脱渣性不好；当氧化锆含量大于5％时，熔渣的流动性差。因而控制焊剂中氧化锆含量为1～5％。
硅灰石：主要用作造渣，改善电弧稳定性及熔滴过渡性能。当硅灰石含量低于10％时，造渣量较少，对焊缝保护效果较差，熔滴过渡颗粒较大，焊缝波纹较粗。当硅灰石含量高于16％时，会增大对焊缝的渗硅，影响焊缝的性能。因而应控制焊剂中硅灰石含量为10～16％。
石英粉：主要用作调整硅向焊缝中的过渡。当石英粉含量低于4％时，不锈钢焊缝成型较差，焊缝金属铺展不开，焊缝成型系数较小，当石英粉含量高于10％时，会增大对焊缝的渗硅，影响焊缝的性能。因而应控制焊剂中硅灰石含量为4～10％。
硅铁：主要起到脱氧的作用。钛铁加入量低于1％时，不能到达脱氧的作用；硅铁加入量高于3％时，会增加焊缝中硅含量。因而控制钛铁加入量为1～3％。
锰铁的加入主要起到脱氧和调节熔渣粘度的作用。锰铁加入量低于1％时，不能到达脱氧的作用；硅铁加入量高于5％时，会增加熔渣的粘度。因而控制锰铁加入量为1～5％。
氧化铬绿主要用作抑制焊缝表面氧化色。当氧化铬绿加入量低于3％时，焊缝表面较大面积存在氧化色；当氧化铬绿加入量高于5％时，熔渣的渣壳变硬，降低坡口内脱渣性。因而氧化铬绿的加入量应控制在3～5％。
这些技术方案，包括优选的技术方案也可以互相组合或者结合，从而达到更好的技术效果。
本烧结焊剂适用于多种不锈钢材料，如316、316L等构件的对接，也可以用于不锈钢耐蚀层堆焊。
通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
本发明的一种不锈钢烧结焊剂，和对应的焊芯配套使用，焊缝工艺性能优良；焊接时电弧稳定、焊缝表面白亮无氧化色、坡口内脱渣性良好，振动后底层脱渣率达到85％以上，坡口内熔渣自动翘起，轻触即脱。焊缝成型美观，焊道高度适中，焊缝成形良好，焊缝浸润角适中；可配合多种焊丝使用，综合机械性能优良；熔敷金属化学成分容易控制。
【具体实施方式】
本发明所使用的原料规格为：电熔镁砂粒度要求为60目，纯度要求为＞91％、刚玉粒度要求为80目，纯度要求为＞99％、萤石粒度要求为60目，纯度要求为＞96％、冰晶石粒度要求为120目，组充要求为F＞53％，Al＞14％，Na＜30％、硅灰石粒度要求为100目，组充要求为SiO2＞51％，CaO＞44％、氧化锆粒度要求为80目，组充要求为ZrO2＞64％，SiO2＞34％、氧化铬绿粒度要求为80目，纯度要求为＞99％、硅铁粒度要求为60目，含Si＞74％、石英粉粒度要求为80目，纯度要求为＞98％、锰铁粒度要求为40目，含Mn＞78％；以及20℃时42～45Be地钾钠水玻璃。
实施例1
不锈钢烧结焊剂，其矿物原料质量组成为电熔镁砂：30％、刚玉：20％、萤石：10％、冰晶石1％、硅灰石：16％、氧化锆：3％、氧化铬绿：5％、硅铁：2％、石英粉：10％、锰铁：3％，混合均匀后，加入29.3％的钾钠水玻璃，经80℃低温烘焙3h，700℃高温烘焙30min，然后随炉冷却，过12目到60目筛，即得成品烧结焊剂。
成品烧结焊剂和H0Cr19Ni12Mo2不锈钢焊丝配套，可以进行316不锈钢板上焊接
试验结果：坡口内脱渣率86％，成形良好，熔敷金属表面无氧化色，焊缝成型美观，焊道高度适中，焊缝成形系数为1.5，焊缝浸润角适中熔敷金属性能及化学成分达到国标GB/T17854-1999要求，化学成分与力学性能如表1，表2。
表1本实施例熔敷金属化学成分
表2本实施例熔敷金属力学性能
实施例2：
不锈钢烧结焊剂，其矿物原料质量组成为电熔镁砂：20％、刚玉：25％、萤石：20％、冰晶石5％、硅灰石：10％、氧化锆：1％、氧化铬绿：4％、硅铁：3％、、石英粉：7、锰铁：5％，混合均匀后，加入23.5％的钾钠水玻璃，经120℃低温烘焙5h，780℃高温烘焙40min，然后随炉冷却，过12目到60目筛，即得成品烧结焊剂。成品烧结焊剂和H0Cr19Ni12Mo2焊丝配套，在316不锈钢上焊接。
试验结果：坡口内脱渣率89％，成形良好，熔敷金属表面无氧化色，焊缝成型美观，焊道高度适中，焊缝成形系数为1.6，焊缝浸润角适中熔敷金属性能及化学成分达到国标GB/T17854-1999要求，化学成分与力学性能如表3，表4。
表3本实施例熔敷金属化学成分
表4本实施例熔敷金属力学性能
实施例3
不锈钢烧结焊剂，其矿物原料质量组成为电熔镁砂：25％、刚玉：30％、萤石：15％、冰晶石3％、硅灰石：13％、氧化锆：5％、氧化铬绿：3％、硅铁：1％、、石英粉：4、锰铁：1％。混合均匀后，加入25.4％的钾钠水玻璃，经150℃低温烘焙8h，850℃高温烘焙60min，然后随炉冷却，过12目到60目筛，即得成品烧结焊剂。成品烧结焊剂和H0Cr19Ni12Mo2不锈钢焊丝配套，在316不锈钢板上进行焊接。
试验结果：坡口内脱渣率87％，成形良好，熔敷金属表面无氧化色，焊缝成型美观，焊道高度适中，焊缝成形系数为1.42，焊缝浸润角适中熔敷金属性能及化学成分达到国标GB/T17854-1999要求，化学成分与力学性能如表5，表6。
表5本实施例熔敷金属化学成分
表6本实施例熔敷金属力学性能