JPH0360892A - 多成分複合溶接粉末およびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規多成分複合溶接粉末から成る消費可能な溶
接供給原料に関し、特に継ぎ当て供給原料に使用する材
料、即ち個々の成分粒子が互いに接合して凝集物をつく
り、該凝集物の個々の粒子は粉末の形をした（ａ）溶接
材料、例えば金属、耐火性金属、合金、フェロアロイ、
メタロイド、および（ｂ）硬いまたは機械的に抵抗性を
もった材料生成物質、金属性の硬い材料、非金属性の硬
い材料、硬い金属および鉱物質溶接材料、および／また
は（ｃ）スラグ生成添加剤、ガス生成添加剤、保護ガス
生成添加剤、および／または随時（ｄ）相乗効果をもつ
活性添加剤および／または融剤を粉末の形で含んでいる
溶接材料、およびその製造法、並びに該粉末凝集物から
つくられた供給原料に関する。

継目のないまたは接合した薄い管または中空のバンドの
形をした溶接電極は通常種々の型の溶接粉末または溶接
添加剤を含んでいる。電極の芯にある溶接粉末は溶接す
べき材料および使用する溶接法に従って鉱物質または金
属で・ある。摩耗を防ぐために粉末化し得る硬い材料が
溶接電極の充填剤に加えられることが多い。

通常の溶接粉末の個々の多くの成分は材料の性質が異な
っている。通常密度、表面構造、粒子の形、粒径および
粒度分布がかなり異なっており、従って多成分溶接粉末
の成分を最初に混合した場合でも、混合物に不均一性が
生じることは避けられない。これらの粉末混合物を取り
扱ったり、溶接電極に充填したりする際、および輸送の
途中、特に溶接工程の間で粉末成分の分離はさらに増加
する。溶接粉末の組成が変動すると溶接工程が妨害され
、品質の悪い溶接ができるが、これは特にロボット溶接
工程で溶接電極を使用する場合には避けることができな
い。

従って自動溶接工程においては充填ワイヤーまたは充填
バンドを使用する溶接電極は非常に厳しい条件を満たさ
なければならない。

多成分溶接粉末混合物の異なつｔ；成分を実質的に均一
に分布させるには、適当な接合剤によってこのような粉
末混合物を凝集させるか焼鈍工程において粉末粒子を軽
く焼結させるかすることにより遠戚することができる。

この目的に適した方法はドイツ特許公開明細書第２．０
１０．５４６号および米国特許第４．６３８．０１１号
に記載されている。

当業界に公知の多成分複合熔接体の欠点はそれが不均一
性をもち、必ずしも特定の組成をもった粉末が得られる
とは限らないことである。

本発明の目的は金属、耐火性金属、合金、フェロアロイ
、メタロイド、機械的耐性をもった硬い材料、金属性の
硬い材料、非金属性の硬い材料、硬い金属および硬い鉱
物質の製品を、融剤の性質をもち且つ合金化、焙焼工程
または表面特性に影響を及ぼす性質をもったスラグ生成
材料、ガス生成材料、保護ガス生成材料および相乗効果
を与える材料等の添加剤と組み合わせることにより任意
の組成をもつ改善された多成分複合溶接粉末を提供する
ことである。

本発明においてはこれらの条件をかなりの程度満足する
粉末が見出だされ、これが本発明の一部を構成している
。本発明の粉末は主要溶接材料および補助溶接材料から
なり、さらに詳細には個々の成分粒子が互いに接合して
凝集物をつくり、該凝集物の個々の粒子は粉末の形をし
た（ａ）溶接材料、例えば金属、耐火性金属、合金、フ
ェロアロイ、メタロイド、および（ｂ）硬いまたは機械
的に抵抗性をもった材料生成物質、金属性の硬い材料、
非金属性の硬い材料、硬い金属および鉱物質溶接材料、
および／または（ｃ）スラグ生成添加剤、ガス生成添加
剤、保護ガス生成添加剤、および／または随時（ｄ）粉
末の形をした相乗効果をもつ活性添加剤及び／又は融剤
から成り、該個々の粒子は凝集した多成分複合溶接粉末
の中で均一に分布しており、該凝集物は粒径が少なくと
も１０μｍないし最高３００μｍの球の形をしているこ
とを特徴としている。

溶接材料が成分ＷＣ，Ｗ２Ｃ，Ｔ１Ｃｘ　ＴｉＢ２、ｒ
ｉＮ）　（Ｗ＋Ｔｉ）Ｃおよび他の炭化物、窒化物、硼
化物の単独成分または混合物、並びにＢ、Ｏ，、ボラ・
ノクス、硼素、硼素化合物、希土類酸化物の形の融剤ま
たは他の通常の融剤および／または鉱物質成分を金属粉
末および／または合金の他に含んでいる溶接粉末におい
て特に有利な性質が得られる。

本発明の溶接粉末は噴霧乾燥法により非常に簡単に且つ
廉価に得ることができる。これらの方法は個々の成分の
粒子の密度、形状、表面、大きさおよび粒度分布、並び
にこれらの粒子の存在する割合のいかんに拘らず、割合
、均一性、密度、機械的強度、流動性および輸送性に関
し非常に希な均一性をもつ通常では得られない変性物お
よび組成物を得るのに使用することもできる。

従って多成分複合溶接粉末を均一に分散し混合した形で
含む懸濁物、またはこれらの成分を含むスリップを噴霧
乾燥して得られる多成分複合溶接粉末が特に好適である
。

懸濁した成分から成る均一なスラリを噴霧ノズルを介し
て噴霧乾燥装置の加熱室に噴霧し、この液滴を乾燥して
固体粒子（＠薬物）にすることにより球状の凝集物が得
られる。噴霧する前にスラリを烈しく撹拌して均一化し
なければならない。

本発明の溶接粉末はサブマージアーク溶接、接合熔接、
形成または表面溶接、電気スラグ溶接、電気ガス爆接お
よびサブマージアーク溶接と上記他の形の熔接とを組み
合わせた溶接法に極めて適している。

サブマージアーク熔接法においてはスラグが溶接区域を
周りの雰囲気から保護する。さらに焙焼された多成分複
合溶接粉末は、特に特殊な鋼および高合金鋼の場合、高
品質の熔接が得られるのに寄与する。充填ワイヤーを用
いる接合熔接は低温鋼から高温で使用するための鋼に亙
り、また構造材の鋼から微粒子構造鋼に亙り広く鋼材に
対して使用することができる。

現代の微粒子構造鋼に対しては本発明の多成分複合溶接
粉末を用いると著しく大きな強度が得られる。

充填ワイヤーを用いる形成または表面溶接は容易に機械
的に加工できる軟らかい熔接物または磨砕できない硬い
熔接物をつくるのに使用することができる。

本発明の多成分複合溶接粉末は高度の腐食耐性および摩
耗耐性をもち高温に耐える溶接表面から成る強靭で硬い
層をつくるのに使用することができる。

本発明の溶接粉末の特殊な性質は多くの粉末成分が複合
粉末粒子の凝集物の中で非常に均一に分布した個々の多
数の微細粒子の形で存在するために生じる。従って粉末
が充填ワイヤーまたは充填バンドにされた場合または輸
送の際または他の形の取り扱いを受けた場合にも粉末の
均一性が保存される。

本発明はさらに本発明の溶接粉末の製造法に関する。こ
の方法の特徴は多成分複合溶接粉末の成分および有機接
合剤から成る懸濁物または該懸濁物に対応するスリップ
を噴霧乾燥することである。

電気スラグ溶接は完全に０働化された抵抗溶接法であり
、垂直の位置での熔接に高い効率をもち、重量のある機
械、大きな装置、容器の製造および造船の際に経済的で
ある。

本発明の多成分複合溶接粉末は細かい構造物の損傷に関
し熔接物の性質を改善し、特殊鋼に高度の靭性を与える
ために使用することができる。

電気ガス熔接法は保護ガス下において行われる完全に機
械化された金属溶接法であり、船舶、装置および容器の
製造において垂直な位置で熔接を行う際に極めて効率が
良い。本発明の多成分複合溶接粉末はまた、最近次第に
重要性を増している完全に０働化されたこの溶接法で得
られる熔接物の性質を改善するのにも使用することがで
きる。

本発明の多成分複合溶接粉末凝集物は複合溶接粉末の粉
末化成分の水性または非水性液中のスラリに随時有機ま
たは無機の接合剤を加え、これを懸濁物またはスリップ
またはペーストの形で噴霧乾燥装置の加熱区域に噴霧し
、乾燥器の底部にある取り出し口から乾燥粉末凝集物と
して取り出す公知噴霧乾燥法によりつくられる。この方
法の次に随時凝集物の後熱処理（焼結）を行い製品の強
度をさらに増加させることができる。

噴霧乾燥法によりつくられた粉末はまた部分的または完
全に下記の成分から戊っていることができる。

鉄、コバルト、ニッケル、クロム、マンガンおよび／ま
たはこれらの相互間の合金、および耐火性金属との合金
、ＷＣｓ　Ｗ２Ｃ％　ＴｘＣ，ＴｌＢ２、ＴｉＮ、（Ｗ
。

Ｔｉ）Ｃおよび他の炭化物、窒化物または硼化物、また
はこれらとＢ２Ｏ３、ポラツクス、Ｂ、　硼素化合物、
希土類の酸化物または他の融剤との混合物。

種々の成分の粒径はミクロン以下の大きさから数ミクロ
ンに互って選ぶことができる。粒径は主として原料の処
理方法（磨砕、篩掛は等）に依存する。

本発明の多成分複合溶接粉末は種々の理由により中空の
ワイヤーおよびバンドを充填するのに適しており、次の
利点をもっている。

凝集した粒子が球形。

塵状物および非常に細かい粉末のような凝集させて始め
て使用可能な廃品を使用できる可能性。

粉末化充填剤の均一性。

充填工程生成分が分離しない。

嵩密度が高いことによる高度の充填性。

溶接物の品質均一性が大。

高い溶接能力 鉱物質、金属および他の成分の間の良好且つ強固な接合
性。

溶接電極を製造するためには凝集させた溶接粉末を折り
畳み可能なシート状の金属の芯の中に包み込み、最終的
に機械加工して粉末を充填した棒または板をつくる。こ
の方法によれば従来法の粉末材料に比べ凝集させた溶接
粉末の利点が顕著になる。また凝集させた溶接粉末を管
状の芯に充填することもできる。普通の場合には接合剤
を使用せずまたプレスまたは焼結を行わずに粉末を処理
しなければならない。

本発明の好適な具体化例においては懸濁物またはスリッ
プを噴霧乾燥器中で１５０〜３００’Ｏの温度において
脱水し乾燥する。

懸濁物またはスリップ中に金属粉末が８０〜９８％、鉱
物質粉末が２〜２０％の割合で存在する多成分複合溶接
粉末を使用すると特に良好な結果が得られる。

多成分複合溶接粉末は水性懸濁物またはスリップ中にお
いて固体針６０〜８０％、水および／または他の液体媒
質２０〜４０％の量で特に有利に使用することができる
。

下記に本発明の金属および鉱物質から成る溶接粉末組成
物の３個の例を挙げる。これらの組成物で従来比較的有
利な性質をもったものは得られていない。これらの実施
例は本発明を限定するものではない。割合は重量で示す
。

実施例　１ 本発明の多成分複合溶接粉末をつくるために、Ｃｒ　２
０％、Ｎｉ　１５％、Ｍｏ　４％、Ｃ（Ｌ６％から戊り
残りは鉄である粉末の形の成分混合物Ａ（金属粉末成分
）９５ｋｇおよびＭｎ０２５％、５ｉ０２４０％、Ａｌ
２Ｏ３１５％、ＣａＦ２５％、Ｍｇ０５％およびＣａＯ
１０％から成る粉末の形の成分混合物Ｂ（鉱物質成分）
５ｋｇを、マウイオール（ＭＯＷＩＯＬ）＠の商品名［
ヘキスト（ＨＯＥＣＨ３Ｔ）社の製品１のポリビ１ニル
アルコール２Ｏ−９８（重合度１６００）２ｋｇを有機
接合剤として使用して約３０１２の水を用いてスラリに
し、商品名二口（Ｎ　Ｉ　ＲＯ）の小型アトマイザ−噴
霧乾燥器［加熱室容積１　ｍ　３、注入ノズルの前方で
測定したポンプの圧力３バール、処理量約１２０ｋｇ／
時間Ｊの中に懸濁物を噴霧する。乾燥室の温度は２２０
〜２５０℃であった。

実施例　２ 実施例１の方法を繰り返したが、金属成分および鉱物質
成分の組成が異なる他の原料混合物を使用した。

属粉末成分二８７％。

Ｍｎ　３％、Ｎｉ　１０％、Ｍｏ　１％、ＣＯ，３％、
Ｓｉ　０．５％、残りは鉄の粉末 鉱物質成分： ボラックス（またはＢ、Ｏ，または他の硼素化合物）３
％および実施例１記載の鉱物質成分の粉末１０％。

実施例　３ 実施例１の方法を繰り返したが、金属成分および鉱物質
成分の組成が異なる他の原料混合物を使用した。

金属粉末成分：９０％。

Ｍｎ　２％、Ｃｒ　６％、Ｎｉ　１０％、Ｍｏ　０．５
％、残りは鉄の粉末 鉱物質成分：ｌＯ％。

実施例１記載の鉱物質成分の粉末 すべての生成物は優れた流動性を有し、凝集物は均一性
をもっていた。粒径は篩分析の結果く２５０μｍであっ
た。

勿論好適具体化例に過ぎない上記実施例により本発明の
多成分複合溶接粉末の組成を変え得る可能性を制限する
ものではない。一般に下記の型の多成分複合溶接粉末が
好適である。

変形例　Ｉ 金属粉末成分：９５〜９７％。

Ｃｒ　２０％、Ｎｉ　１５％、Ｍｏ　４％、Ｃ０６６％
、Ｓｉ　Ｏ，５％、残りは鉄の粉末 鉱物質粉末：３〜５％ Ｍｎ０２０〜４０％、Ｓｉ０．３０〜４０％、Ａｌｚ（
ｈ　ｌ”−１０％、ＣａＦ２１〜ｌＯ％、Ｍｇ０１〜５
％、ＣａＯ１＝ｌＯ％。

変形例　２ 金属粉末成分：８７〜９３％。

Ｍｎ１〜３％、Ｎｉ１”１０％、ＭｏＯ，１〜３％、Ｇ
　Ｏ，３％、Ｓｉ　０．５％、残りは鉄の粉末 鉱物質成分： ポラックスおよび／またはＢ２０．および／または他の
硼素化合物２〜３％および実施例上記載の鉱物質成分の
粉末５〜１０％。

変形例　３ 金属粉末成分：９０〜９５％。

Ｍｎ　２％、Ｃｒ　６％、Ｎｉ　１０％、Ｍｏ　Ｏ，５
％、残りは鉄の粉末 鉱物質成分： 実施例１記載の鉱物質成分の粉末５〜ｌＯ％。

本発明の主な特徴及び態様は次の通りである。

１　、　（ａ）溶接材料および（ｂ）溶接材料助剤から
成る個々の粒子成分が互いに凝集している多成分複合溶
接粉末。

２、溶接材料は粉末の形の金属、耐火性金属、合金、フ
ェロアロイ、メタロイド、硬い材料生成物質、金属性の
硬い材料、非金属性の硬い材料、硬い金属および鉱物質
溶接材料から成る群から選ばれる上記第１項記載の生成
物。

３、溶接材料助剤は粉末の形のスラグ生成添加剤、ガス
生成添加剤、保護ガス生成添加剤、相乗効果をもつ活性
添加剤および／または融剤から成る群から選ばれる上記
第１項記載の生成物。

４、凝集した多成分複合溶接粉末の中で個々の粒子は均
一に分布しており、凝集物は粒径が少なくとも１０ミク
ロン、最高３００ミクロンの球の形をしている上記第１
項記載の生成物。

５、溶接材料はＷＣ，Ｗ、Ｃ５ＴｉＢ、、ＴｉＮ、　（
Ｗ、Ｔｉ）Ｃおよび他の炭化物、窒化物、硼化物、また
はそれらの混合物、金属粉末および／または合金、およ
び融剤としてのＢ２０．、ポラックス、硼素、硼素化合
物、希土類の酸化物、他の通常の融剤、および鉱物質成
分から成る群から選ばれる１種またはそれ以上の成分を
含んでいる上記第１項記載の多成分複合溶接粉末。

６、多成分複合溶接粉末の成分を含んだ懸濁物または対
応子るスリップを噴霧乾燥してつくられた上記第１．４
または５項記載の多成分複合溶接粉末。

７、（１）多成分複合溶接粉末の成分および有機接合剤
を含む懸濁物まｔ；は対応するスリップをつくり、 （２）該懸濁物またはスリップを噴霧乾燥する工程から
成る多成分複合溶接粉末を製造する方法。

８、懸濁物またはスリップを温度１５０〜３００℃にお
いて脱水する上記第７項記載の方法。

９、懸濁物またはスリップ中において多成分複合溶接粉
末を金属粉末８０〜９８％、鉱物質粉末２〜２０％の割
合で使用する上記第７項記載の方法。

１０、水性懸濁物またはスリップ中において多成分複合
溶接粉末を固体針６０〜８０％、水および／または他の
液体媒質２０〜４０％の割合で使用する上記第７項記載
の方法。

１１　、　（１）溶接材料および（２）溶接材料助剤か
ら戒る個々の粒子成分が互いに凝集している多成分複合
溶接粉末から成り、両者は粒子中で均一に分布し、該粒
子は成形体中で均一に分布して該成形体に均一な性質を
付与している消費可能な溶接供給原料成形体。

１２、粒子が実質的に球形である上記第１１項記載の成
形体。

１３、消費可能な溶接電極の一部をなす上記第１１項記
載の成形体。

１４、消費可能な充填ワイヤーまたは充填バンドの一部
をなす上記第１１項記載の成形体。

１５、該粉末はそれを包装した材料の芯をなしている上
記第１３または１４項記載の成形体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）溶接材料および（ｂ）溶接材料助剤から成る
   個々の粒子成分が互いに凝集している多成分複合溶接粉
   末。 ２、（１）多成分複合溶接粉末の成分および有機接合剤
   を含む懸濁物または対応するスリップをつくり、 （２）該懸濁物またはスリップを噴霧乾燥する工程から
   成る多成分複合溶接粉末の製造する方法。 ３、（１）溶接材料および（２）溶接材料助剤から成る
   個々の粒子成分が互いに凝集している多成分複合溶接粉
   末から成り、両者は粒子中で均一に分布し、該粒子は成
   形体中で均一に分布して該成形体に均一な性質を付与し
   ている消費可能な溶接供給原料成形体。