阅读说明：本技术 一种防止焊缝裂纹的焊接用陶瓷衬垫及其制备方法 (Welding ceramic liner capable of preventing weld cracks and preparation method thereof ) 是由 乔吉春 许慧敏 *** 信国松 于 2019-11-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种防止焊缝裂纹的焊接用陶瓷衬垫及其制备方法,包括以下原料及重量份数：氟化钙10-16份、金红石15-30份、钾长石40-60份、萤石8-15份、氧化铝15-25份。本发明焊接用陶瓷衬垫改善熔化金属的流动性,从而使熔敷金属具有良好的防止裂纹的能力,Si在熔敷金属过渡也减少,所以大大降低了焊缝裂纹产生的几率。(The invention discloses a welding ceramic liner capable of preventing weld cracks and a preparation method thereof, wherein the welding ceramic liner comprises the following raw materials in parts by weight: 10-16 parts of calcium fluoride, 15-30 parts of rutile, 40-60 parts of potassium feldspar, 8-15 parts of fluorite and 15-25 parts of alumina. The ceramic liner for welding improves the fluidity of the molten metal, so that the deposited metal has good crack prevention capability, and the transition of Si in the deposited metal is reduced, so that the probability of generating cracks of welding seams is greatly reduced.)

一种防止焊缝裂纹的焊接用陶瓷衬垫及其制备方法

技术领域

本发明涉及焊材技术领域，具体涉及一种防止焊缝裂纹的焊接用陶瓷衬垫及其制备方法。

背景技术

随着海运行业的迅猛发展，超大型集装箱船的建造不仅给拓展国际市场、环保、港口建设等方面都带来了巨大的机遇与挑战，而且对造船材料带来了挑战。为此，集装箱运输船船体普遍采用高强韧和大厚度钢板。高强韧和大厚度钢板在满足性能要求的同时，使得钢板受力状态由平面应力状态转为平面应变状态，材料的抗开裂性能下降。材料脆性断裂曾导致大型集装箱船出现多次事故。当构件存在潜在的缺陷或裂纹时，具有良好止裂性能的焊缝在受到动载及冲击载荷作用的情况下，能在小范围内阻止裂纹的扩展，防止重大事故的发生。

面对国外已有的专利技术壁垒，中国钢铁企业针对超大型集装箱船用止裂钢板开展了系列技术攻关，通过多相组织配比调控，获得了具有高强韧性﹑低屈强比﹑高止裂性和易焊接性钢板。中国止裂钢已成功应用于国产超大型集装箱船的建造，未来对船用止裂钢的需求量会进一步加大，性能要求也会不断提高。尽管国内钢铁企业已成功开发此类产品，新型止裂钢材料对焊接环境及工艺要求极为苛刻，工艺难度高，所以与之配套的焊接材料(包括焊接用陶瓷衬垫)还主要依赖于进口产品，我国生产的焊材性能水平与国际顶级水平相比也还有差距。因此需要研制焊接用新材料来满足焊接熔敷金属防止裂纹性能，与大型集装箱船用止裂钢材相匹配。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供防止焊缝裂纹的焊接用陶瓷衬垫及其制备方法。本发明焊接用陶瓷衬垫可以使药芯焊丝焊接特别是收弧时不会产生裂纹，从而提高焊缝质量和焊接效率。

为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种防止焊缝裂纹的焊接用陶瓷衬垫，包括以下原料及重量份数：氟化钙10-16份、金红石15-30份、钾长石40-60份、萤石8-15份、氧化铝15-25份。

进一步地，还包括钠型水玻璃。

进一步地，所述钠型水玻璃的用量为氟化钙、金红石、钾长石、萤石和氧化铝五种原料总量的20％。

进一步地，所述钠型水玻璃选自Na₂SiO₃·9H₂O。

进一步地，所述焊接用陶瓷衬垫SiO₂含量为25％～35％。

一种制备上述焊接用陶瓷衬垫的方法，包括以下步骤：

(1)将氟化钙、金红石、钾长石、萤石、氧化铝按重量份数混合；

(2)向步骤(1)中加入钠型水玻璃，搅拌均匀后，至于模具中，压实；

(3)将模具置于高温中烘干，出炉，真空包装即可。

进一步地，步骤(3)中烘干温度为1100-1250℃，烘干时间不少于12h。

本发明的陶瓷衬垫中所采用的原料偏碱性，具有较强的脱氧、脱硫作用，同时在材料的选用上降低硅含量，在用于药芯焊丝焊接时熔敷金属中S、P含量减少，同时改善熔化金属的流动性，从而使熔敷金属具有良好的防止裂纹的能力，Si在熔敷金属过渡也减少，所以大大降低了焊缝裂纹产生的几率。因此，可以满足大型船体主体结构的焊接，解决了一般焊接材料无法解决的易产生裂纹的问题。

现阶段陶瓷衬垫配方中一般以石英砂为主要原料，配方组成为：石英砂、还原钛、萤石、氧化铝。本发明焊接用陶瓷衬垫加入了氟化钙和金红石提高陶瓷衬垫碱度，使所述的焊接用陶瓷衬垫碱度达到1.6以上；用含SiO₂较少的钾长石代替石英，减少陶瓷衬垫硅含量，所述的焊接用陶瓷衬垫SiO₂含量在30％左右，而现阶段使用的陶瓷衬垫SiO₂含量在60％左右；随着陶瓷衬垫硅含量的增加对熔敷金属硅元素的过渡也增加，所以造成焊缝裂纹的几率也大大增加。使用该陶瓷衬垫可以使药芯焊丝焊接收弧时不会产生裂纹，从而提高焊缝质量和焊接效率。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

一种防止焊缝裂纹的焊接用陶瓷衬垫，包括：氟化钙10份、金红石15份、钾长石40份、萤石8份、氧化铝15份，以及上述原料总量的20％的钠型水玻璃(Na2SiO3·9H2O)。

制备方法为：(1)将：氟化钙10份、金红石15份、钾长石40份、萤石8份、氧化铝15份上，分别称重后混合、充分搅拌待用；

(2)按配置粉料总量的20％加入钠型水玻璃充分搅拌均匀，至于模具中，压实；

(3)将模具置于高温中烘干，出炉，烘干温度为1100℃，烘干时间不小于10h，所得陶瓷衬垫中SiO₂含量为30％。

将上述方法制得的陶瓷衬垫，分别采用不同电压/电流20V/165A、22V/180A、24V/200A、26V/220A进行陶瓷衬垫工艺焊接，经过X射线探伤发现，采用本实施例制造的陶瓷衬垫焊接的焊缝没有裂纹。

实施例2

一种防止焊缝裂纹的焊接用陶瓷衬垫，包括：氟化钙12份、金红石30份、钾长石60份、萤石15份、氧化铝28份，以及上述原料总量的20％的钠型水玻璃。

制备方法为：

(1)将氟化钙、金红石、钾长石、萤石、氧化铝分别称重后混合、充分搅拌待用；

(2)按配置粉料总量的20％加入钠型水玻璃充分搅拌均匀，至于模具中，压实；

(3)将模具置于高温中烘干，出炉，烘干温度为1250℃，烘干时间不小于10h，所得陶瓷衬垫中SiO₂含量为32％。

将上述方法制得的陶瓷衬垫，分别采用不同电压/电流20V/165A、22V/180A、24V/200A、26V/220A进行陶瓷衬垫工艺焊接，经过X射线探伤发现，采用本实施例制造的陶瓷衬垫焊接的焊缝没有裂纹。

实施例3

一种防止焊缝裂纹的焊接用陶瓷衬垫，包括：氟化钙16份、金红石20份、钾长石45份、萤石10份、氧化铝20份，以及上述原料总量的20％的钠型水玻璃。

制备方法为：

(1)将氟化钙、金红石、钾长石、萤石、氧化铝分别称重后混合、充分搅拌待用；

(2)按配置粉料总量的20％加入钠型水玻璃充分搅拌均匀，至于模具中，压实；

(3)将模具置于高温中烘干，出炉，烘干温度为1200℃，烘干时间不小于10h，所得陶瓷衬垫中SiO₂含量为31.5％。

将上述方法制得的陶瓷衬垫，分别采用不同电压/电流20V/165A、22V/180A、24V/200A、26V/220A进行陶瓷衬垫工艺焊接，经过X射线探伤发现，采用本实施例制造的陶瓷衬垫焊接的焊缝没有裂纹。

实施例4

一种防止焊缝裂纹的焊接用陶瓷衬垫，包括：氟化钙16份、金红石25份、钾长石50份、萤石9份、氧化铝23份，以及上述原料总量的20％的钠型水玻璃。

制备方法为：

(1)将氟化钙、金红石、钾长石、萤石、氧化铝分别称重后混合、充分搅拌待用；

(2)按配置粉料总量的20％加入钠型水玻璃充分搅拌均匀，至于模具中，压实；

(3)将模具置于高温中烘干，出炉，烘干温度为1150℃，烘干时间不小于10h，所得陶瓷衬垫中SiO₂含量为30％。

将上述方法制得的陶瓷衬垫，分别采用不同电压/电流20V/165A、22V/180A、24V/200A、26V/220A进行陶瓷衬垫工艺焊接，经过X射线探伤发现，采用本实施例制造的陶瓷衬垫焊接的焊缝没有裂纹。

对比例

采用传统的陶瓷衬垫配方：石英砂10份、还原钛20份、萤石8份、氧化铝15份，结合现有工艺制备陶瓷衬垫，所得陶瓷衬垫中SiO₂含量为60％。并将该陶瓷衬垫在焊接电压26V、电流220A条件下进行焊接，肉眼发现焊接后存在收弧裂纹。

总之，本发明所制备的陶瓷衬垫由于采用新的配方，使制备得到的陶瓷衬垫碱度在1.6以上，SiO₂含量25％～35％，改善了熔化金属的流动性，从而使熔敷金属具有良好的防止裂纹的能力，Si在熔敷金属过渡也减少，所以大大降低了焊缝裂纹产生的几率。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。