镍基带极电渣焊用烧结焊剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于焊接材料领域，特别涉及一种镍基带极电渣焊用烧结焊剂。该焊剂主 要配合镍基焊带，在石化行业中加氢设备、煤化工、核容器、尿素设备等内壁表面堆焊镍基 耐蚀层。
【背景技术】
[0002] 镍基耐蚀合金是指以镍为基（含镍量彡50% )并含有0、11〇、(：11、41、11、他等合 金元素，在腐蚀环境中具有优良耐蚀性并主要用于耐腐蚀用途的合金。由于镍基耐蚀合金 的耐蚀性主要是由其所含化学成分（合金元素）来决定的，而且合金的基体组织又均系面 心立方的奥氏体结构，因此镍基耐蚀合金都是以其所含主要合金元素的特点来进行分类， 主要有镍铜、镍铬、镍钼、镍铬钼和镍铬钼铜五类。
[0003] 镍基耐蚀合金具有独特的物理、力学和耐腐蚀性能。镍基耐蚀合金在200°C到 1090°C范围内能耐各种腐蚀介质的侵蚀。同时具有良好的高温和低温力学性能。因此，在 化学、石油、湿法冶金、航天、航空、海洋开发、原子能等许多领域得到广泛应用。解决一般不 锈钢和其他金属、非金属材料无法解决的工程腐蚀问题。
[0004] 近年来，随着我国经济的持续、高速发展，工业领域对于装备制造的要求也越来越 高，特别是某些大型化工设备、核容器等特殊设备，使用条件极其苛刻，普通的钢材难以达 到其使用要求。目前为止，最经济有效的解决方法是在设备内壁堆焊镍基防护层。
[0005] 对于大面积堆焊而言，传统的手工电弧焊和丝极埋弧焊堆焊熔敷效率低且堆焊层 质量差。在该领域内，国内外大多采用带极堆焊技术，该技术在熔敷速度上比手工电弧焊和 丝极埋弧焊有了长足的进步。带极堆焊中的带极电渣堆焊技术是利用导电熔渣的电阻热熔 化焊带、焊剂和母材，因为其具有稀释率低、焊剂损耗少、熔覆效率高、堆焊金属纯洁和堆焊 层成形美观等优点，在国内外得到迅速发展和普遍的应用。
[0006] 目前，镍基带极电渣堆焊焊材主要依赖进口，且进口焊材有生产成本高、供货周期 长等弊端。国内能够提供镍基带极电渣堆焊焊材的厂家较少，相关领域的研宄文献非常有 限，暂时没有检索到镍基带极电渣堆焊用焊剂的相关发明专利。因此，本发明提供的镍基带 极电渣堆焊焊材意义重大。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种镍基带极电渣焊用烧结焊剂。事实证明，本发明提供 的烧结焊剂焊接工艺性能优良，电渣过程稳定，焊接飞溅小，热脱渣性能好，焊道成型美观， 搭接处平整度好，特别是在堆焊焊速达到250mm/min的快速焊情况下仍能保持全面优良的 性能。堆焊层的各项指标均符合相关标准和用户技术要求，焊剂已批量生产应用并受到用 户的肯定，完全可以替代进口产品。
[0008] 本发明第一方面提供了一种镍基带极电渣焊用烧结焊剂，其由多种组分的干粉和 粘结剂水玻璃制备而成，其特征在于，所述干粉中各组分的重量份配比为：CaF 245~75重 量份、Al20315~35重量份、SiO2 1~5重量份、CaO 1~5重量份、MgO 1~5重量份、氟 铝酸钠1~10重量份、氟化稀土 1~5重量份、铌铁合金粉1~5重量份；粘结剂为钾钠比 为1:1的水玻璃，其与干粉的重量比为15~25 :100。
[0009] 或者，本发明第一方面提供了一种镍基带极电渣焊用烧结焊剂，其由多种组分的 干粉和粘结剂水玻璃制备而成，其特征在于，所述干粉中各组分的重量百分比为：CaF245~ 75%、六120315 ~35%、51021~5%、030 1~5%、]\%0 1~5%、氟铝酸钠1~10%、氟化 稀土 1~5%、银铁合金粉1~5%;粘结剂为钾钠比为1:1的水玻璃，其加入量占干粉比重 的15~25%。
[0010] 根据本发明第一方面的镍基带极电渣焊用烧结焊剂，其中所述CaF2是以萤石形式 加入的。
[0011] 根据本发明第一方面的镍基带极电渣焊用烧结焊剂，其中所述MgO是以电熔镁砂 形式加入的。
[0012] 根据本发明第一方面的镍基带极电渣焊用烧结焊剂，其中所述A1203、CaO和Si02 分别是以选自下列的材料形式加入的：刚玉、陶土、大理石、白土子、硅灰石等。
[0013] 根据本发明第一方面的镍基带极电渣焊用烧结焊剂，其中所述氟铝酸钠是以冰晶 石形式加入的。
[0014] 根据本发明第一方面的镍基带极电渣焊用烧结焊剂，其中所述氟化稀土是一种略 带红色的白色粉末。其由氢氧化稀土或氯化稀土水溶液与氢氟酸反应而得。通常而言，其 熔点1460°C、沸点2300°C。通常不溶于水、盐酸、硝酸、硫酸、能溶于高氯酸。可用于电影弧 光碳棒、探照灯碳棒等的发光材料及钢铁添加剂等。氟化稀土可以从市场上购得，在本发明 中，如未特别说明，所用的氟化稀土均是从市场上购得的。
[0015] 根据本发明第一方面的镍基带极电渣焊用烧结焊剂，其中所述铌铁合金粉是含Nb 60~70 %的铁合金粉。
[0016] 根据本发明第一方面的镍基带极电渣焊用烧结焊剂，其中所述水玻璃为钾钠比为 1:1的水玻璃，其模数为2. 2~3. 5,室温下波美度为38~50。所述水玻璃可以从市场上购 得，在本发明中，如未特别说明，所用的水玻璃均是从市场上购得的。
[0017] 根据本发明第一方面的镍基带极电渣焊用烧结焊剂，其是先将重量百分比（或者 按上文所述换为重量份的比例）为：CaF 245~75%、A120315~35%、Si02l~5%、Ca0 1~ 5%、MgO 1~5%、氟铝酸钠1~10%、氟化稀土 1~5%、铌铁合金粉1~5%的干粉混 合均匀后，再加入占干粉比重为15~25%的钾钠比1:1的水玻璃湿混造粒，再经过200~ 350°C低温烘干30~50min，筛分后经过750~850°C高温烧结30~60min，再经过冷却、提 升、筛分、包装而制成。
[0018] 根据本发明第一方面的镍基带极电渣焊用烧结焊剂，其粒度范围为20~80目。
[0019] 本发明的任一方面的任一实施方案，可以与其它实施方案进行组合，只要它们不 会出现矛盾。此外，在本发明任一方面的任一实施方案中，任一技术特征可以适用于其它实 施方案中的该技术特征，只要它们不会出现矛盾。
[0020] 下面对本发明作进一步的描述。
[0021] 本发明所引述的所有文献，它们的全部内容通过引用并入本文，并且如果这些文 献所表达的含义与本发明不一致时，以本发明的表述为准。此外，本发明使用的各种术语和 短语具有本领域技术人员公知的一般含义，即便如此，本发明仍然希望在此对这些术语和 短语作更详尽的说明和解释，提及的术语和短语如有与公知含义不一致的，以本发明所表 述的含义为准。
[0022] 本发明涉及的镍基带极电渣焊用烧结焊剂各组分的作用详述如下：
[0023] 一般而言，CaF2的主要作用是造渣、导电和去氢，同时也是电渣过程顺利进行的关 键。随着〇8&添加比例的增加，熔渣的电导率逐渐增大，当电导率增大到一定程度时，产生 的电阻热才能保证电渣过程的快速建立以及电渣熔池的稳定，从而保证整个电渣焊过程的 稳定。但过多的〇8&会使电导率过高、熔渣粘度降低，影响电渣焊的稳定性以及焊道成型 质量。
[0024] 一般而言，Al2O3的适量加入能调整焊剂熔渣的物理性能，调节焊接过程中的电弧 与电渣过程，并在一定程度上改善渣壳及焊缝成形。
[0025] 一般而言，CaO、SiO2主要起平衡焊剂酸碱度及造渣的作用。CaO可提高焊接熔渣 的碱度，改善堆焊层熔敷金属的机械性能。si〇j#低熔渣的碱度，但具有调整熔渣流动性、 细化熔滴和改善焊缝成形的作用。
[0026] -般而言，MgO主要作为造渣剂加入，它能提高熔渣的碱度，增加熔渣的透气性和 表面张力，改善了焊剂的脱渣性。
[0027] 一般而言，氟铝酸钠的加入起到稀渣作用，在一定程度上改善了堆焊焊道成型质 量。
[0028] -般而言，氟化稀土的加入增加了电渣过程的稳定性，在一定程度上减少了焊接 过程中的飞溅。尽管如上所述氟铝酸钠和氟化稀土的作用在本领域是公知的，然而其在本 发明中所呈现的技术效果却完全是出人意料的。
[0029] 在本发明中，铌铁合金粉（在本发明中亦称为铌铁粉）的加入具有补充有效合金 元素稀释和烧损的作用。
[0030] 本发明提供了 一种镍基带极电渣焊用烧结焊剂。
[0031] 在本发明中，针对镍基合金材料合金元素含量高易烧损的特点，为