Материал неплавящегося электрода

 

Изобретение относится к области сварки и позволяет улучшить термостойкость неплавящихся электродов при контактной сварке плавлением алюминия и его сплавов. Неплавящийся электрод имеет следующий состав, мас.%: тугоплавкий металл YIB группы периодической системы 12-22, муллит 7-12, никель 0,2-0,8, иитрид алюминия 25-35, бориды тугоплавких металлов - остальное. При сварке данными электродами расплав алюминия .незначительно налипает на электрод, что повышает качество поверхности шва. 5 з.п. ф-лы, 2 табл.Ч (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (584 23 К 35 32

«)1

«« t È l

1) 3 д) !

>.сьев

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (l ) g(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3911480/25-27 (22) )1.06.85 (46) 30.09.86. Бюл. 9 36 (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (72) Б.Д. Сторож, Г.В, Горбунов, Б.Л. Грабчук и М.В. Яковин (53) 621.79).75(088.8) (56) Амосов В.М. и др. Электродные материалы на основе тугоплавких металлов. М.: Металлургия, 1976, с. 224.

Авторское свидетельство СССР

У 1080945, кл. В 23 К 35/22, 1982. (54) МАТЕРИАЛ НЕПЛАВЯЦЕГОСЯ ЭЛЕКТРОДА (57) Изобретение относится к области сварки и позволяет улучшить термостойкость неплавящихся электродов при контактной сварке плавлением алюминия и его сплавов. Неплавящийся электрод имеет следующий состав, мас.7: тугоплавкий .металл YIB группы периодической системы 12-22, муллит 7-12, никель 0,2-0,8, нитрид алюминия 25-35, бориды тугоплавких металлов — остальное. При сварке данными электродами расплав алюминия незначительно налипает на электрод, что повышает качество поверхности шва. 5 з.п. ф-лы, 2 табл.

1260155

Термостойкость — важная эксплуатационная характеристика электродов, 1 изготовленных из материалов на основе тугоплавких соединений, — имеет тенденцию к снижению при уменьшении содержания в материале металлических компонентов и муллита. М и Мо обладают высокой прочностью и низким значением коэффициента термического рас- 55 ширения и в чистом виде имеют практически неограниченную термостойкость.

Повышение термостойкости в данном маИзобретение относится к сварочному произнодству и может быть исполь. зовано при изготовлении неплавящихся электродов без контактной сварки плавлением алюминия и его сплавов.

Цель изобретения - улучшение свойств электрода для использования при сварке алюминия и его сплавов.

Указанная цель достигается тем, что материал неплавящегося электрода для контактной снарки металлов плавлением, содержащий тугоплавкий металл YIB группы периодической системы, никель и муллит, дополнительно содержит нитрид алюминия и бориды металлов титана, хрома и(или) циркония при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Тугоплавкий металл, YI8 группы периодической системы 2-22

Муллит 7-12

Нитрид алюминия 25-35

Никель 0,2-0,8

Борид титана и(или) борид циркония и(или) двойной борид титана и хрома Остальное Введение в материал электрода значительных количеств нитрида алюминия и боридов металлов титана, хрома и(или . циркония (Ti3, KrH, (Ti,Cã) ),xèìè÷åñêè инертных,не смачинаемих или слабо смачиваемых расплавами алюминия и его сплавон,повышает химическую .стойкость и износостойкость электродов, а также уменьшает налипание свариваемых материалов на электрод. Увеличение содержания неэлектронроводных компонентов (нитрида алюминия совместно с муллитом), а также уменьшение содержания тугоплавких металлов, обладающих наименьшим электросопротивлением, увеличивает электросопротивление электродов.

t5

40 териале достигается за счет замены менее термостойких компонентов (нитридон металлов VIB группы периодической системы) более термостойкими нитридом алюминия и боридами титана, хрома и циркония, Они имеют меньший .коэффициент термического расширения, а бориды, кроме того, обеспечивают большую прочность связи между фазами (компонентами) эа счет более высокой степени их взаимодействия.

Предельные значения содержания тугоплавкого металла в материале установлены в связи с тем, что при содержании металла меньше 12% резко уменьшаются термостойкость электро- дов, а более 22% — химическая стойкость, краевой угол смачивания и . удельное электросопротивление. Пределы содержания муллита и никеля являются оптимальными для достижения высокой плотности электродов при спекании. При содержании A1N менее 25% существенно уменьшается химическая стойкость, краевой угол смачивания и термостойкость.Пределы содержания

A1N являются также оптимальными с целью обеспечения требуемого удельного электросопротивления материала.

В табл. 1 приведены примеры количественного соотношения ингредиентов материалов, из которых готовят неплавящиеся электроды (стержни ф 8 мм и длиной 45 мм с плотностью 0,97-0,98).

Изготовление электродов осуществляют следующим образом.

Смеси порошков указанных ингредиентов подвергают совместному мокрому размолу до получения порошка со средним размером частиц 1-3 мкм, смешивают с пластификатором, прессуют при давлении 150 MIIa и спекают в срео де азота при 1900-1950 С в течение

15-30 мин в тиглях из TiB в засыпке крупного порошка TiN.

При испытаниях электродов фиксируют их плотность, краевой угол смачивания расплавленным алюминием (при

1200 С в среде аргона), термостойкость при сварке алюминиевых образцов (количество циклов сварки), величину износа и качество сварных швов.

Результаты испытаний приведены н табл. 2.

Как видно из табл. 2, электроды из предлагаемого материала имеют улучшенные свойства: более высокое удельное электросопротинление, тер1260155 мостойкость, химическую стойкость и износостойкость в контакте с расплавленным алюминием. При свар*е расплав алюминия незначительно налипает

Никель

Нитрид алюминия

Бориды тугоплавких металлов

0,2-0,8

25-35

Остальное на электрод, что повышает его качест- 5 во поверхности шва, при этом обеспечивается равнопрочность шва и свариваемых деталей. Применение данных электродов позволяет использовать в промышленности эффективный способ >0 сварки контактным плавлением для соединения изделий из алюминия. формула изобретения

1. Материал неплавящегося электрода для контактной сварки плавлением, содержащий тугоплавкий металл

VIS группы периодической системы, никель и муллит, о т л и ч а ю щ и и 20 с я тем, что, с целью повьппения термостойкости при сварке алюминия и его сплавов, он дополнительно содержит нитрид алюминия и бориды тугоплавких металлов при следующем 25 соотношении компонентов, мас.Ж:

Тугоплавкий металл

VIB группы 12-22

Муллит 7-12,Таблица l одержание ингредиентов, мас.7, в составах

ГТ Х Г

Ингредиенты

18

Вольфрам

12 18

Молибден.

7 12 10

35 25 30

0,8 0,2 0,5

12

Муллит

Нитрид алюминия

Никель

Брид титана (TiB ) 30 25

0,8

0,2

0,5

50,8 20,5

35,2

10,5

35,2

50,8

Двойной борид титана и хрома (Ti,Ñã)B

10,5

41,5

Борид цирконий (ЕгВ ) 2. Материал по и. l, о т л и— ч а ю шийся тем, что в качестве боридов тугоплавких металлов берут борид титана.

3. Материал по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве г боридов тугоплавких металлов берут борид циркония.

4. Материал по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что в качестве боридов тугоплавких металлов берут деборид титана и хрома.

5. Материал по п. 1, о т л и — .. ч а ю шийся тем, что в качестве борида тугоплавких металлов бе— рут борид титана и борид циркония.

6. Материал по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве борида тугоплавких металлов берут борид титана,.борид циркония и дебо рит титана и хрома.

1260155

Ф

Таблица2 т

Износ элект60

73,2

40

89,7

0,97

80

0,98

50

0,97

65

91,4

0,97

63

92,1

0,97

Составитель А. Гаврилов

Редактор М. Петрова Техред М.Ходанич Корректор С. Шекмар

Заказ 5168/10 Тираж 1001 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 1К-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Состав материала электрода

Относительная плот- . ность спеченных электродов

Удельное электросопротивл ение, 10 Ом,м

Краевой угол смачивания расплав-. ленным алюминием, град

Термостойкость, ко личество циклов сварки до разрушения рода,мг за один цикл с варк.и