本發(fā)明涉及一種高韌性抗吸潮型燒結(jié)焊劑的制備方法，屬于燒結(jié)焊劑制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
堆焊過程中焊劑對(duì)金屬起到保護(hù)、冶金處理和改善焊接工藝性能的作用。燒結(jié)焊劑是20世紀(jì)80年代引進(jìn)的一種新型焊接材料，與熔煉焊劑相比，具有耗能小、無污染捍接工藝性能好、可以實(shí)現(xiàn)熔敷金屬合金化、改善其力學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)。這種燒結(jié)焊劑產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于鍋爐壓力容器、鋼廠備件、化工容器、核電站、橋梁、船舶、螺旋焊管以及管道等重要堆焊部件。
低堿度渣系燒結(jié)焊劑容易獲得良好的工藝性能，但焊縫沖擊韌性不高；高堿度渣系燒結(jié)焊劑容易獲得高韌性焊縫，但其焊接工藝性能不佳。常見的低堿度渣系，如硅錳型、硅鈣型和鋁鈦型等渣系中含有大量的SiO2或TiO2等酸性氧化物，焊縫氧含量較高，低溫沖擊韌性較差；而高堿度渣系，如氟堿型、鋁堿型等渣系中由于加了較多的堿性氧化物，提高了焊劑的堿度，降低焊縫的含氧量，提高焊縫的低溫韌性，但是，由于過多地加入CaO、MgO等堿性氧化物，熔渣的熔點(diǎn)大大升高，高溫黏度、表面張力過大，造成工藝性能惡化，焊縫成形不佳，脫渣困難。然而這類燒結(jié)焊劑采用較低溫度的燒結(jié)工藝，雖然經(jīng)過高溫傳質(zhì)過程而逐漸致密化，但通常情況下燒結(jié)焊劑顆粒的強(qiáng)度和致密度仍然不理想，具有較大的比表面積，焊劑成分中所含有的易吸濕成分與水蒸氣的作用強(qiáng)，吸濕傾向大，并且焊劑顆粒易破碎粉化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對(duì)傳統(tǒng)的燒結(jié)焊劑沖擊韌性差，吸濕傾向大，導(dǎo)致其焊接工藝性能不佳的問題，提供了一種通過玄武巖纖維增強(qiáng)燒結(jié)焊劑，同時(shí)通過硅酸鹽玻璃復(fù)合并煅燒后形成保護(hù)層，有效防止其對(duì)水份的吸收，增強(qiáng)材料抗吸潮能力的方法，本發(fā)明首先將廢棄硅酸鹽玻璃與玄武巖石塊進(jìn)行破碎球磨后，經(jīng)熔融和引絲，收集得到混合纖維，再將其與氧化鋁、硅灰石等物質(zhì)進(jìn)行混合澆注，收集得到混合坯料，隨后將其研磨后煅燒，即可得到高韌性抗吸潮型燒結(jié)焊劑。本發(fā)明制備的燒結(jié)焊劑韌性高、具有較高的抗吸濕性能，接電弧穩(wěn)定，脫渣性能好，具有廣闊的應(yīng)用前景。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
（1）按質(zhì)量比1:3，將廢棄硅酸鹽玻璃與玄武巖石塊混合并置于液壓破碎機(jī)中，破碎收集得粒徑為1cm混合顆粒，將混合顆粒置于球磨罐中，在350～400r/min下碾磨并過120目篩，收集得混合球磨粉末；
（2）將上述制備的混合球磨粉末置于石墨坩堝中，將坩堝置于馬弗爐內(nèi)，按10℃/min升溫至1350～1450℃，保溫熔融45～60min后，得熔融混合液，將熔融混合液從坩堝嘴處用玻璃棒進(jìn)行引絲，自然冷卻至室溫，收集直徑為20～30μm的混合纖維；
（3）按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45～50份上述制備的混合纖維、5～10份氧化鋁、15～20份硅灰石和15～20份模數(shù)為2.3的水玻璃置于燒杯中，攪拌混合并澆注至不銹鋼模具中，在室溫下靜置固化6～8h；
（4）待靜置固化完成后，脫模并收集混合坯料，將混合坯料破碎并研磨過50～60目篩，收集得混合坯料顆粒，隨后將混合坯料顆粒置于管式電阻爐中，在120～130℃下預(yù)熱10～15min，再按10～15℃/min升溫至750～850℃，保溫煅燒1～2h后，隨爐冷卻至室溫，出料即可制備得一種高韌性抗吸潮型燒結(jié)焊劑。
本發(fā)明的應(yīng)用方法：選擇一需燒結(jié)的鋼板，對(duì)其進(jìn)行除銹、去油和烘干去氫處理，將本發(fā)明制備的高韌性抗吸潮型燒結(jié)焊劑置于埋弧焊機(jī)中，將焊絲焊接于清理后所需焊接處，控制焊接電流為550A，焊接電壓為30V，焊接速度為26.4m/h，焊接結(jié)束后，是焊接處自然冷卻至室溫即可。經(jīng)檢測，焊接處屈服強(qiáng)度達(dá)到550MPa以上，抗拉強(qiáng)度達(dá)到645MPa以上，在-20℃溫度下，沖擊吸收功大于45J。
本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：
（1）本發(fā)明制備的高韌性抗吸潮型燒結(jié)焊劑使得焊縫沖擊韌性，在-20℃溫度下，沖擊吸收功大于45J；
（2）本發(fā)明制備的高韌性抗吸潮型燒結(jié)焊劑抗吸濕性能好，降低了燒結(jié)焊劑中的成分與水的相互作用，降低了其吸濕氣傾向；
（3）本發(fā)明制備的高韌性抗吸潮型燒結(jié)焊劑制備步驟簡單，所需成本低，具有廣闊的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施方式
首先按質(zhì)量比1:3，將廢棄硅酸鹽玻璃與玄武巖石塊混合并置于液壓破碎機(jī)中，破碎收集得粒徑為1cm混合顆粒，將混合顆粒置于球磨罐中，在350～400r/min下碾磨并過120目篩，收集得混合球磨粉末；將上述制備的混合球磨粉末置于石墨坩堝中，將坩堝置于馬弗爐內(nèi)，按10℃/min升溫至1350～1450℃，保溫熔融45～60min后，得熔融混合液，將熔融混合液從坩堝嘴處用玻璃棒進(jìn)行引絲，自然冷卻至室溫，收集直徑為20～30μm的混合纖維；再按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45～50份上述制備的混合纖維、5～10份氧化鋁、15～20份硅灰石和15～20份模數(shù)為2.3的水玻璃置于燒杯中，攪拌混合并澆注至不銹鋼模具中，在室溫下靜置固化6～8h；待靜置固化完成后，脫模并收集混合坯料，將混合坯料破碎并研磨過50～60目篩，收集得混合坯料顆粒，隨后將混合坯料顆粒置于管式電阻爐中，在120～130℃下預(yù)熱10～15min，再按10～15℃/min升溫至750～850℃，保溫煅燒1～2h后，隨爐冷卻至室溫，出料即可制備得一種高韌性抗吸潮型燒結(jié)焊劑。
實(shí)例1
首先按質(zhì)量比1:3，將廢棄硅酸鹽玻璃與玄武巖石塊混合并置于液壓破碎機(jī)中，破碎收集得粒徑為1cm混合顆粒，將混合顆粒置于球磨罐中，在400r/min下碾磨并過120目篩，收集得混合球磨粉末；將上述制備的混合球磨粉末置于石墨坩堝中，將坩堝置于馬弗爐內(nèi)，按10℃/min升溫至1450℃，保溫熔融60min后，得熔融混合液，將熔融混合液從坩堝嘴處用玻璃棒進(jìn)行引絲，自然冷卻至室溫，收集直徑為30μm的混合纖維；再按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量50份上述制備的混合纖維、10份氧化鋁、20份硅灰石和20份模數(shù)為2.3的水玻璃置于燒杯中，攪拌混合并澆注至不銹鋼模具中，在室溫下靜置固化8h；待靜置固化完成后，脫模并收集混合坯料，將混合坯料破碎并研磨過60目篩，收集得混合坯料顆粒，隨后將混合坯料顆粒置于管式電阻爐中，在130℃下預(yù)熱15min，再按15℃/min升溫至850℃，保溫煅燒2h后，隨爐冷卻至室溫，出料即可制備得一種高韌性抗吸潮型燒結(jié)焊劑。
選擇一需燒結(jié)的鋼板，對(duì)其進(jìn)行除銹、去油和烘干去氫處理，將本發(fā)明制備的高韌性抗吸潮型燒結(jié)焊劑置于埋弧焊機(jī)中，將焊絲焊接于清理后所需焊接處，控制焊接電流為550A，焊接電壓為30V，焊接速度為26.4m/h，焊接結(jié)束后，是焊接處自然冷卻至室溫即可。經(jīng)檢測，焊接處屈服強(qiáng)度達(dá)到554MPa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到650MPa，在-20℃溫度下，沖擊吸收功為50J。
實(shí)例2
首先按質(zhì)量比1:3，將廢棄硅酸鹽玻璃與玄武巖石塊混合并置于液壓破碎機(jī)中，破碎收集得粒徑為1cm混合顆粒，將混合顆粒置于球磨罐中，在350r/min下碾磨并過120目篩，收集得混合球磨粉末；將上述制備的混合球磨粉末置于石墨坩堝中，將坩堝置于馬弗爐內(nèi)，按10℃/min升溫至1350℃，保溫熔融45min后，得熔融混合液，將熔融混合液從坩堝嘴處用玻璃棒進(jìn)行引絲，自然冷卻至室溫，收集直徑為20μm的混合纖維；再按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45份上述制備的混合纖維、5份氧化鋁、15份硅灰石和15份模數(shù)為2.3的水玻璃置于燒杯中，攪拌混合并澆注至不銹鋼模具中，在室溫下靜置固化6h；待靜置固化完成后，脫模并收集混合坯料，將混合坯料破碎并研磨過50目篩，收集得混合坯料顆粒，隨后將混合坯料顆粒置于管式電阻爐中，在120℃下預(yù)熱10min，再按10℃/min升溫至750℃，保溫煅燒1h后，隨爐冷卻至室溫，出料即可制備得一種高韌性抗吸潮型燒結(jié)焊劑。
選擇一需燒結(jié)的鋼板，對(duì)其進(jìn)行除銹、去油和烘干去氫處理，將本發(fā)明制備的高韌性抗吸潮型燒結(jié)焊劑置于埋弧焊機(jī)中，將焊絲焊接于清理后所需焊接處，控制焊接電流為550A，焊接電壓為30V，焊接速度為26.4m/h，焊接結(jié)束后，是焊接處自然冷卻至室溫即可。經(jīng)檢測，焊接處屈服強(qiáng)度達(dá)到557MPa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到649MPa，在-20℃溫度下，沖擊吸收功為47J。
實(shí)例3
首先按質(zhì)量比1:3，將廢棄硅酸鹽玻璃與玄武巖石塊混合并置于液壓破碎機(jī)中，破碎收集得粒徑為1cm混合顆粒，將混合顆粒置于球磨罐中，在370r/min下碾磨并過120目篩，收集得混合球磨粉末；將上述制備的混合球磨粉末置于石墨坩堝中，將坩堝置于馬弗爐內(nèi)，按10℃/min升溫至1400℃，保溫熔融50min后，得熔融混合液，將熔融混合液從坩堝嘴處用玻璃棒進(jìn)行引絲，自然冷卻至室溫，收集直徑為25μm的混合纖維；再按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量47份上述制備的混合纖維、7份氧化鋁、17份硅灰石和17份模數(shù)為2.3的水玻璃置于燒杯中，攪拌混合并澆注至不銹鋼模具中，在室溫下靜置固化7h；待靜置固化完成后，脫模并收集混合坯料，將混合坯料破碎并研磨過55目篩，收集得混合坯料顆粒，隨后將混合坯料顆粒置于管式電阻爐中，在125℃下預(yù)熱12min，再按12℃/min升溫至800℃，保溫煅燒1h后，隨爐冷卻至室溫，出料即可制備得一種高韌性抗吸潮型燒結(jié)焊劑。
選擇一需燒結(jié)的鋼板，對(duì)其進(jìn)行除銹、去油和烘干去氫處理，將本發(fā)明制備的高韌性抗吸潮型燒結(jié)焊劑置于埋弧焊機(jī)中，將焊絲焊接于清理后所需焊接處，控制焊接電流為550A，焊接電壓為30V，焊接速度為26.4m/h，焊接結(jié)束后，是焊接處自然冷卻至室溫即可。經(jīng)檢測，焊接處屈服強(qiáng)度達(dá)到557MPa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到652MPa，在-20℃溫度下，沖擊吸收功為48J。