硬脂酸微波反应制备焊条抗吸潮保护膜.pdf

第32卷第7期
焊接学报
Vol 32 No. 7
2 0 1 1+7 F TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION July 201 1
硬脂酸微波反应制备焊条抗吸潮保护膜
陈文君,戴乐2,桂赤斌
(1.海军工程大学船舶与动力学院,武汉43003:12.海军驻洛阳四O七厂军事代表室,洛阳471039;
3.华中科技大学材料科学与工程学院,武汉430074)
摘要:碱性焊条容易因吸潮而引起焊缝扩散氢增加,采用在焊条表面进行微波反应
的方法制备了抗吸潮保护膜将烘干的焊条放入溶有一定量硬脂酸和Fe,O粉末的石
油醚溶液中,取出后进行微波反应,使焊条表面具有抗吸潮性能.用红外光谱仪和扫描
电镜对焊条保护膜的成分和形貌进行了分析,并进行了熔敷金属扩散氢测试.结果表
明,Fe3O,能融化硬脂酸并使其与焊条表层反应,形成的保护膜在焊条表面结合牢固,
能有效阻隔水分进入焊条内部.Fe:O粉末在焊接过程中进入电弧空间强化气氛的氧
化性,提高电弧气気的去氢能力.焊条保存0~8h其扩散氢含量基本无变化,为未经表
面处理焊条扩散氢含量的70%
关键词:吸潮;保护膜;焊条;微波;硬脂酸
中图分类号:TG422.1文献标识码:A文章编号:0253-360X(2011)07-0047-03
陈文君
0序言
究
为强化硬脂酸层对微波的吸收能力,文中在表
焊条药皮吸潮将导致焊缝扩散氢増加,造成冷面处理过程中加人了对微波吸收较好的FeO,粉
裂纹、气孔等焊接缺陷.鉴于此,电焊条生产厂家和末,Fe20O吸收微波后不仅能融化吸附在表面的
用户都不得不在焊条烘干、保温防潮等方向采取措硬脂酸,还可以在焊接过程中形成氧化性气氛,减少
施,特别是低氢焊条在焊接高强钢前,必须将烘干焊缝金属的氢含量
温度提高到400-450℃保温1-2h左右,焊条从
烘箱取出来后还必须放在保温筒内防止再吸潮.由1试验方法
于焊条吸潮带来的种种不便,提高焊条的抗潮性能
成为低氢焊条研制过程中亟待解决的课题.
1.1试验材料
对于提高焊条抗吸潮性能的问题,目前的做法
选取硬脂酸(分析纯),Fe3O(化学纯),石油醚
主要是在改变焊条药皮成分方面下功夫.据报道,(分析纯)等作为抗吸潮膜的制备材料,选取由武汉
日本、美国、德国等在减少焊条吸潮领域的研究均有铁镭焊接材料股份有限公司生产的碱性焊条CJ507
突破,但具体做法尚不得而知.国内有文献介绍在(国标E5015)作为表面处理对象
焊条表面涂覆氯磺化聚乙烯层或用石蜡层进行防吸1.2硬脂酸抗吸潮保护膜的制备与测试
潮的方法2,但利用在焊条表面形成微波抗吸潮
将一定量硬脂酸加人石油醚中,水浴后使之溶
保护膜的方法来减少焊条药皮对水分的吸收,目前解,然后向溶液中加入一定质量分数的Fe2O粉末;
未见相关文献报道.作者重点研究了焊条表面抗吸将已经在400℃烘箱中烘干2h的焊条完全浸入上
潮膜的制备方法,取得了良好的使用效果,并已提交述溶液中后取出,烘干后放入微波炉中进行反应
了专利申请.
用 Quanta400扫描电子显微镜(SEM)对微波
硬脂酸在自然界来源广泛,且难溶于水,有不少处理后的焊条药皮进行观察,并小心刮取焊条表面
学者对利用其制备 Langmuir- Blodgett薄膜进行了研粉末用 Nicolet6700红外光谱仪(FT-IR)进行分析,
参照国家标准GB/T3965-1995对焊条进行扩散氢
收稿日期:2011-01-12
测试,其中未经表面处理的焊条在焊接前先经400
基金项目:广东省教育部产学研结合项目(2010A090200034)
℃烘干2h,微波表面处理后的焊条无需烘干
万方数据
焊接学报
第32卷
脂肪酸的强特征峰1705cm'明显减小,这表明硬
2试验结果与分析
脂酸中的羧基与焊条表面发生化学反应形成了硬脂
酸盐.
2.1焊条表面膜的红外光谱分析
2.2扫描电镜分析
图1为焊条表面硬脂酸膜的红外光谱图.图1a
图2a为从石油醚中取出后未经微波反应的焊
硬脂酸的红外光谱图与图1b对比可知,两图都有条横截面图,可以看出,焊条内部有较多不规则孔
1705cm'处的羰基伸缩振动吸收峰,但并未产生洞,若不进行表面处理,水分将进入这些孔洞,使焊
梭酸盐的吸收峰,这说明硬脂酸仅是在焊条表面发条在焊接过程中扩散氢含量升高.未经处理的焊条
生了物理吸附,并没有与焊条表面物质发生反应.外部黑色覆盖层为含有Fe3O2的硬脂酸膜,这一薄
图1c为将焊条放入微波炉中进行微波反应后所形膜将使水分不容易进入焊条内部空间,达到防吸潮
成保护膜的FT-IR谱图,可见,硬脂酸在焊条表面产的目的由图2a可见,硬脂酸膜在焊条表面覆盖均
生了化学反应,产生了1559cm的吸收峰,而饱和匀,厚度约为70~0m,图2b为硬脂酸膜的表面
形貌,可以看出Fe304粒子散落在薄膜表面,薄膜整
100
体致密,但由于未经微波处理,薄膜与药皮的结合尚
95
不牢固
1463
29172849
1705
4000350030002500200015001000
波数r/em
(a)硬脂酸
100
1500
95
(a)覆盖硬脂酸薄膜的焊条横截面
0
1463
1705
80
x27289
4000350030002500200015001000
波数/m
)焊条表面硬脂酸膜
50
100
b)硬脂酸薄膜表面形貌
图2硬脂酸和FeO4粒子在焊条表面形成的薄膜
Fig 2 SEM images of water-resistant electrode coating
85
图3为硬脂酸微波反应后形成的保护膜,由于
2849
e3O2粒子吸收微波后产生高温,使得硬脂酸与焊
2917
4000350030002500200015001000
条表层发生了化学反应,形成微波反应膜.在反应
波数a/em
过程中,一方面使得保护膜与焊条表面结合牢固,不
()徽波抗吸潮保护膜
易脱落,另一方面使Fe2O2从保护膜表面“渗透”到
焊条表层,图3中的凹陷即是由FeO粒子的移动
图1焊条表面硬脂酸膜的红外光谱图
形成的.而图2中未经微波反应的硬脂酸膜是由于
Fig.1 IR spectra of stearic acid and microwave reacting石油醚的挥发而吸附在焊条表面的,与焊条表面结
合不牢固
万方数据