專利名稱：一種新型的焊條及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種新型的焊條及其制備方法。
背景技術：
隨著智能、高能彈藥的迅猛發展，戰場裝備極易遭受遠程精確打擊，戰場裝備應急搶修能力的強弱，是關系戰爭成敗的重要因素之一。研究統計表明，戰場裝備金屬構件的損傷占全部損傷構件的80%以上，而且大部分損傷的部件需要焊接方法進行修復。另外，隨著全球氣候的不斷變暖，各種極端天氣時有發生，對工業設施和民用設備都有一定的破壞作用，如2008年我國南方出現極端冰凍天氣，造成基礎電力設施的嚴重破壞，其修復大多也需要焊接技術。傳統的焊接方法如手工電弧焊、氣焊以及新開發的激光焊和電子束焊等，由于受到焊接能源、焊接設備以及焊接工藝等方面的限制，不能做到隨時隨地、便捷地展開焊接操作。正是由于受到這些限制，傳統的焊接方法已不能滿足戰場應急搶修及民用設施搶險救援的要求。
發明內容
本發明針對上述現狀，提供了一種具有攜帶方便、操作簡便、使用安全、燃燒可控性強、不需外界能源等特點的適合用于戰場裝備應急搶修及民用設施搶險救援的新型焊條。本發明還提供了上述焊條的制備方法。本發明采取的技術方案
一種新型焊條，由如下重量份的組分制成
硝化棉2-20份
高熱劑37-97份
造渣劑7-18份
安定劑O. 5-2份。所述高熱劑由30-65重量份的氧化銅、0-15重量份氧化鐵和7_15重量份的鋁粉組成。所述造渣劑由3-6重量份二氧化硅、3-8重量份氧化鈣和1-4重量份氟化鈣組成。所述安定劑為二苯胺。本發明還提供了制備上述新型焊條的方法，具體步驟如下
(O按比例稱取硝化棉，烘干備用；
(2)按比例稱取高熱劑和造渣劑，混合均勻后烘干得無機混合物，按比例稱取安定劑并烘干；
(3)依次將硝化棉、有機溶劑、安定劑和無機混合物加入膠化機中于2(T25°C下膠化 4. 5飛小時形成塑性藥團；所述有機溶劑由l:f I. 5 (v/v)的乙醇和丙酮組成，有機溶劑的加入量為硝化棉質量的15 30% ；(4)將上述塑性藥團用模具擠壓成型，20-25°C下進行涼藥I小時，切成所需尺寸，然后于55飛(TC下干燥5飛小時徹底驅溶即得所述焊條。本發明采用上述技術方案取得的有益效果是
本發明焊條利用硝化棉和高熱劑的燃燒熱將焊料及焊接母材的表面熔化，形成焊接母材與焊料間的原子結合，進而實現焊接。整個焊接過程不需外界提供任何能源，也不需要特殊地焊接設備，極大地方便了其焊接操作。使用本發明焊條進行焊接時不需要特殊的設備， 焊接技術采用電弧焊的操作方式，焊接工藝類似于釬焊，整個焊接過程僅需有限地焊接工具即可完成，且燃燒安全性強，焊接操作人員可放心使用，本發明焊條的燃燒屬于截面穩定燃燒，燃燒穩定性強，不會出現串燃或爆燃現象，焊條在擠壓成型過程中，在擠壓力和硝化棉粘結劑的共同作用下，焊條中各組分之間的大部分氣體都將逸出，大大減小了各組分間的空隙及氣體量，降低了焊條燃燒時氣體的熱膨脹力，避免了爆燃現象的發生。本發明焊條力學性能優異，焊條并非一生產出就被使用，需經過一段時間的儲存和運輸，戰場環境下的道路坎坷不平，運輸過程中顛簸嚴重，易造成焊條的機械性破壞。力學性能測試結果表明， 該焊條能夠適應戰場顛簸的作戰環境，不會因震動輕易產生折斷現象，即使被折斷其燃燒性能仍保持不變、仍可進行有效焊接；而且焊條的內部結構并非為粉狀，所以其燃燒也不會因經過震動出現爆燃現象。本發明焊條中各組分的作用如下
I、硝化棉作為焊條的主要成分，其作用主要有以下兩個方面
(1)作為粘結劑，將火藥復合焊條的其它組分粘合成均勻體，為焊條的機械強度提供基體；
(2)作為火藥復合焊條的能量組分，硝化棉屬于含能的高分子材料，其燃燒會放出大量的熱量，計算結果表明每千克硝化棉可以產生將近3000KJ的熱量，可以為焊接提供一定量的燃燒熱。2、高熱劑的成分為=CuO粉30 65wt%，Fe203粉0 15wt%，Al粉7 17wt%。高熱劑是焊條的主要能量成分，其作用主要有兩方面一是為焊接提供提供足夠的熱量；二是提供焊縫所需的基體材料，高熱劑燃燒產物中含有大量的液態金屬，主要用于填補焊縫，確保焊道的力學性能。高熱劑焊接的化學原理，是利用活動性較強的金屬能夠把活動性較弱的金屬從它的氧化物中還原出來的原理。因為鋁在足夠高的溫度下有較強的活動性，它可以金屬的氧化物中奪取氧，而把金屬還原出來，同時放出大量的熱，溫度可達2500 3500°C, 從而使這些金屬成為液態。高熱劑焊接基本原理的主要化學方程式是
3Cu0+2Al=3Cu+A1203+1519kJ ；
Fe203+2Al=2Fe+A1203+829. 9kJ03、造渣劑的成分為Si02粉:T6wt%，Ca0粉:T8wt%，CaF2粉I 4wt%。火藥復合焊條是以高熱劑為主能量成分，高熱劑燃燒產物中A1203的質量分數達到30%以上，而且A1203 的熔點高于焊縫金屬及焊接母材。焊接過程中，A1203會首先在熔池內凝固，無法與焊縫金屬進行有效分離，A1203就如同石棉網一樣，將液態金屬同焊接母材分離，無法實現焊接(見圖I)。造渣劑的作用主要用于分離A1203，造渣劑的存在可降低A1203的熔點，與其形成熔點低、密度低、黏度適宜的焊渣，浮于熔池上方。這樣焊接母材就能夠實現熔焊連接，形成良好的焊道。
4、安定劑的成分為二苯胺O. 5 2wt%。安定劑的作用是為了提高焊條的貯存性能。 硝化棉基火藥復合焊條中的硝化棉組分屬于含能的高分子材料，在常溫條件下就能發生緩慢的熱分解，其反應過程如下所示
RCH20 — N02 — N02 + RCH20 — Q(I)
N02 + R' CH20 — NO + H20 + C02 + Rl' + Ql (2)
N02 + R0N02 — NO + H20 + C02 + R2 + Q2 (3)
從上述反應方程式中不難發現，方程(I)屬于吸熱反應，有利于硝化棉的穩定；方程
(2)和(3)屬于放熱反應，而且兩者的放熱總量大于方程(I)的吸熱量，若反應熱不能及時導出，會形成熱積累，會加速硝化棉的熱分解。此外，反應方程式(2)和(3)主要是有N02 參與完成，為了控制上述反應的進行，常采用添加安定劑的方法進行控制，其控制原理是通過安定劑不斷地消耗方程(I)產生的N02，進而減弱了方程(2)和(3)的進程。不同硝化棉含量下硝化棉基火藥復合焊條的力學性能見表I及圖I-圖3。表I硝化棉含量與焊條力學性能的關系
權利要求
1.一種新型焊條，其特征在于其由如下重量份的組分制成硝化棉2-20份高熱劑37-97份造渣劑7-18份安定劑O. 5-2份。
2.根據權利要求I所述的新型焊條，其特征在于所述高熱劑由30-65重量份的氧化銅、 0-15重量份氧化鐵和7-15重量份的鋁粉組成。
3.根據權利要求I所述的新型焊條，其特征在于所述造渣劑由3-6重量份二氧化硅、 3-8重量份氧化鈣和1-4重量份氟化鈣組成。
4.根據權利要求I所述的新型焊條，其特征在于所述安定劑為二苯胺。
5.一種制備權利要求1-4任一項所述的新型的焊條的方法，其特征在于其具體步驟如下(1)按比例稱取硝化棉，烘干備用；(2)按比例稱取高熱劑和造渣劑，混合均勻后烘干得無機混合物，按比例稱取安定劑并烘干；(3)依次將硝化棉、有機溶劑、安定劑和無機混合物加入膠化機中于2(T25°C下膠化·4.5飛小時形成塑性藥團；所述有機溶劑由l:f I. 5 (v/v)的乙醇和丙酮組成，有機溶劑的加入量為硝化棉質量的15 30% ；(4)將上述塑性藥團用模具擠壓成型，20-25°C下進行涼藥I小時，切成所需尺寸，然后于55飛(TC下干燥5飛小時徹底驅溶即得所述焊條。
全文摘要
本發明涉及一種新型的焊條及其制備方法，所述焊條是由硝化棉、高熱劑、造渣劑和安定劑經粉碎、膠化、擠壓成型后徹底驅溶后制成。本發明焊條利用硝化棉和高熱劑的燃燒熱將焊料及焊接母材的表面熔化，形成焊接母材與焊料間的原子結合，進而實現焊接。整個焊接過程不需外界提供任何能源，也不需要特殊地焊接設備，極大地方便了其焊接操作。該焊條能夠適應戰場顛簸的作戰環境，不會因震動輕易產生折斷現象，即使被折斷其燃燒性能仍保持不變、仍可進行有效焊接；而且焊條的內部結構并非為粉狀，所以其燃燒也不會因經過震動出現爆燃現象。
文檔編號B23K35/36GK102581503SQ201210053428
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月4日 優先權日2012年3月4日
發明者安振濤, 常文平, 杜仕國, 江勁勇, 江路明, 路桂娥 申請人:中國人民解放軍總裝備部軍械技術研究所