專利名稱：一種銅包鋼接地網(wǎng)焊接用熱熔焊劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬焊接領(lǐng)域，具體涉及一種銅包鋼接地網(wǎng)接頭焊接 用的熱熔焊料、引燃劑及由熱熔焊料與引燃劑組成的熱熔焊劑。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)電力的需求增大，電網(wǎng)建設(shè)步伐加 快，新增線路不斷增多。在輸電網(wǎng)絡(luò)中，各變電站、輸電鐵塔、電廠 等的接地裝置正得到大家廣泛的重視，其工程質(zhì)量不僅關(guān)系到電網(wǎng)中 重大設(shè)備的運(yùn)行安全，也關(guān)系到電力運(yùn)行人員的人身安全。作為一種 耐蝕性好，成本低廉的接地材料，銅包鋼復(fù)合材料正被廣泛的推廣到 接地網(wǎng)的應(yīng)用中。
由于接地網(wǎng)布設(shè)環(huán)境多處于野外偏遠(yuǎn)地區(qū)，環(huán)境較為惡劣，傳統(tǒng) 的電弧焊、氣焊多受制于焊接設(shè)備運(yùn)輸攜帶的限制。放熱熔焊技術(shù)(鋁 熱焊)因具有設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少，焊接作業(yè)快、不需要大功率電源、 操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，而適用于接地網(wǎng)接頭的焊接。
針對(duì)特定的銅包鋼復(fù)合材料，采用鋁熱焊進(jìn)行焊接，其焊接質(zhì)量 的關(guān)鍵取決于熱熔焊料與配套的引燃劑所構(gòu)成的熱熔焊劑。如專利
CN1069215A公開了一種焊接劑，所述的焊接劑以氧化銅粉末、金屬 鋁粉末、金屬銅粉末、氟化鉤粉末、硅鉤等粉末為熱熔焊料；以金屬 鎂粉末、重鉻酸鉀或氯酸鉀、金屬銅粉末、紅磷粉末為引燃劑；熱熔 焊料與引燃劑的質(zhì)量比為10~20: 1。該技術(shù)的不足在于熱熔焊料與引燃劑比例僅為10~20: 1,引燃劑效率較低。專利CN1559745A 提供了一種構(gòu)成為氧化銅粉末50~60%、金屬銅粉末20~ 30%、金 屬鋁粉末10 ~ 20%、氟石粉末5 ~ 6. 5%、鋅粉末0. 5 ~ 2%和錫粉末1 ~ 2. 5%的熱熔焊料。該技術(shù)有以下不足，首先鋅、錫粉末共摻，由Sn-Zn 相圖可知，兩種元素可形成共晶組織，其耐蝕性差，在接地網(wǎng)接頭服 役中該組織會(huì)首先腐蝕，形成微空洞，導(dǎo)致腐蝕的進(jìn)一步擴(kuò)展。其次， 由于氧化銅與金屬銅粉末總體比例大，反應(yīng)劇烈，放熱大，噪音大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種銅包鋼接地網(wǎng)焊接用熱熔焊劑，以克 服現(xiàn)有熱熔焊劑存在的引燃效率低、耐蝕性差、焊接熱量高、施焊噪 音大等缺陷。
燃劑構(gòu)成，其中，所述的熱熔焊料的組分及其重量百分比為 氧化銅粉末 3G~40°/。
金屬鋁粉末
金屬銅粉末
螢石粉末
錫粉
鎳粉
8~ 11% 20~ 35% 5 ~ 10% 4~ 10% 5 ~ 10%
放熱熔焊技術(shù)的原理是應(yīng)用金屬鋁與氧化銅之間發(fā)生氧化還原 反應(yīng)(3CuO+2Al= 3Cu+ A1203 )，放出大量熱量，產(chǎn)生足夠高的溫度，
使焊接部位金屬及相關(guān)輔料熔融達(dá)到焊接效果(氧化銅(Cu0)粉末與金屬鋁粉末(Al ):是起氧化還原反應(yīng)的關(guān)鍵 配料，是反應(yīng)中的熱源，熱熔焊料中二者所占重量百分比起到調(diào)節(jié)反 應(yīng)溫度、焊接噪音和光熱輻射的作用。二者的添加總量以保證金屬完 全熔融為宜，過(guò)多的添加反應(yīng)劇烈、噪音大、放熱大。本發(fā)明熱熔焊 料中，氧化銅粉末和金屬鋁粉末的重量百分比之和應(yīng)小于50%。
氧化銅粉末是主要的氧化劑，本發(fā)明中優(yōu)選粒度為100 - 200 目的氧化銅粉末，同時(shí)優(yōu)選氧化度為95%以上的氧化銅粉末。
金屬鋁粉末作為還原劑還原氧化銅外，還起到清除焊接點(diǎn)處表 面氧化物的作用，故金屬鋁粉末略微過(guò)量。此外金屬鋁粉末的粒度大 小影響氧化還原反應(yīng)的速度，反應(yīng)速度過(guò)快，噪音大、光熱輻射劇烈、 飛賊多；反應(yīng)過(guò)慢，熱量散失多、降低焊劑效率、熱熔焊劑添加量大。 本發(fā)明中優(yōu)選粒度為100 ~ 200目的金屬鋁粉末。
金屬銅粉末(Cu):是焊縫金屬的主要成分，在銅包鋼接地網(wǎng)焊接 中，主要起導(dǎo)通作用，在放熱過(guò)程中金屬銅粉末全部熔化。本發(fā)明中 優(yōu)選粒度為60目的金屬銅粉末，同時(shí)優(yōu)選純度不低于99%的金屬銅 粉末。
安石(CaF》粉末是反應(yīng)中的主要造渣劑，起到助熔造渣、消除 氣孔的作用，螢石粉的加入能增加熔融金屬的流動(dòng)性，有利于氣體的 排除。
錫粉與鎳粉(Sn/Ni):錫粉的主要作用為增加熔融金屬的流動(dòng)性， 并與Ni和Cu反應(yīng)生成金屬間化合物，強(qiáng)化金屬焊縫的強(qiáng)度，降低反 應(yīng)溫度，這是本發(fā)明中的要點(diǎn)所在。由于Cu-Ni-Sn的反應(yīng)在較低溫度下即可進(jìn)行，所以由于Ni與 Sn的添加，熔化金屬銅粉末則不需大量的氧化還原劑，因此可以降 低金屬鋁與氧化銅的添加量。此外Cu-Ni-Sn金屬間化合物是一種強(qiáng) 度高且彌散細(xì)小的顆粒，在組織中能起到強(qiáng)化焊縫的作用，經(jīng)試驗(yàn)表 明，由于Ni顆粒的添加強(qiáng)度可以提高20°/。。 Ni粉的添加要求比較嚴(yán) 格，本法明中優(yōu)選粒徑為2~ 3jam的鎳粉。錫粉的比例不宜過(guò)大，過(guò) 多的錫粉會(huì)生成過(guò)多的(XSn5金屬間化合物，導(dǎo)致焊縫金屬的韌性下 降。
所述的熱熔焊劑中熱熔焊料與引燃劑的質(zhì)量比為50~55: 1。 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下有益效果
1) 本法明熔焊焊料中添加了鎳粉與錫粉，兩種粉末共同與金屬 銅粉末反應(yīng)，生成高強(qiáng)度的彌散強(qiáng)化顆粒，提高了焊縫金屬的強(qiáng)度。
2) 由于鎳粉、錫粉和金屬銅粉末的反應(yīng)，可以降低焊接中需熔 化金屬銅粉末的熱量消耗，故只需總量在50%以下的氧化銅與金屬鋁 粉即可進(jìn)行焊接，反應(yīng)速度適宜，放熱小、噪音低。
3) 焊后金屬成分為Cu-Ni-Sn彌散化合物強(qiáng)化的Cu合金，故接 頭強(qiáng)度高、耐蝕性好。
4) 本發(fā)明熱熔焊劑用打火槍即可引燃，無(wú)需特殊設(shè)備，反應(yīng)可 在幾秒鐘之內(nèi)完成，并能迅速冷卻，可廣泛用于電廠、變電站等的銅 包鋼接地網(wǎng)焊接。
以下結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
下述實(shí)施例中所使用的氧化銅粉末的氧化度為96%,金屬銅粉末 的純度不低于99%。 實(shí)施例1
銅包鋼接地網(wǎng)焊接用熱熔焊劑由熱熔焊料和51燃劑構(gòu)成，熱熔焊 料與引燃劑的質(zhì)量比為50: 1;
熱熔焊料的組分及其重量百分比為
氧化銅粉末(IOO目) 30%
金屬鋁粉末(100目) 8%
金屬銅粉末(60目) 35%
螢石并分末(IOO目) 7%
錫粉(IOO目) 10%
鎳粉(粒徑2 3微米) 10% 引燃劑的組分及其重量百分比為
高錳酸鉀(IOO目) 15%
氧化銅粉(100目) 35%
金屬鋁粉末(IOO目) 10%
金屬鎂粉(100目) 25%
紅磷粉(100目) 15°/。。 實(shí)施例2
銅包鋼接地網(wǎng)焊接用熱熔焊劑由熱熔焊料和？ j燃劑構(gòu)成，熱熔焊 料與引燃劑的質(zhì)量比為55: 1;
熱熔焊料的組分及其重量百分比為氧化銅粉末(200目) 40%
金屬鋁粉末(200目) 11%
金屬銅粉末(60目) 20%
螢石粉末(IOO目) 10%
錫粉(100目) 4%
鎳粉(粒徑2 3微米) 5% 引燃劑的組分及其重量百分比為
高4孟酸4甲(100目) 10%
氧化銅粉(200目) 40%
金屬鋁粉末(20Q目) 1 /。
金屬鎂粉(100目) 25%
紅磷粉(IOO目) 10% 實(shí)施例3
銅包鋼接地網(wǎng)焊接用熱熔焊劑由熱熔焊料和？ 1燃劑構(gòu)成，熱熔焊 料與引燃劑的質(zhì)量比為52: 1;
熱熔焊料的組分及其重量百分比為
氧化銅粉末(15G目) 35%
金屬鋁粉末(150目) 10°/。
金屬銅粉末(60目) 30%
螢石粉末(100目) 9%
錫粉(100目) 9%
鎳粉(粒徑2 ~ 3微米) 7%引燃劑的組分及其重量百分比為:
高錳酸鉀(IOO目) 14%
氧化銅粉(15G目) 36%
金屬鋁粉末(15G目) 10%
金屬鎂粉(150目) 28%
紅磷粉(150目) 12%
權(quán)利要求
1、一種銅包鋼接地網(wǎng)焊接用熱熔焊劑，由熱熔焊料和引燃劑構(gòu)成，其特征在于，所述的熱熔焊料的組分及其重量百分比為氧化銅粉末 30～40％金屬鋁粉末 8～11％金屬銅粉末 20～35％螢石粉末 5～10％錫粉 4～10％鎳粉 5～10％熱熔焊料中，氧化銅粉末和金屬鋁粉末的重量百分比之和小于50％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅包鋼接地網(wǎng)焊接用熱熔焊劑，其特征在 于，所述的氧化銅粉末的粒度為100~200目。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的銅包鋼接地網(wǎng)焊接用熱熔焊劑，其特 征在于，所述的氧化銅粉末的氧化度為95%以上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅包鋼接地網(wǎng)焊接用熱熔焊劑，其特征在 于，所述的金屬鋁粉末的粒度為100 200目。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅包鋼接地網(wǎng)焊接用熱熔悍劑，其特征在 于，所述的金屬銅粉末的粒度為60目。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的銅包鋼接地網(wǎng)焊接用熱熔焊劑，其特 征在于，所述的金屬銅粉末的純度不低于99. 0%。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅包鋼接地網(wǎng)焊接用熱熔焊劑，其特征在 于，所述的鎳粉的粒徑為2 3微米。
全文摘要
一種銅包鋼接地網(wǎng)焊接用熱熔焊劑屬于金屬焊接領(lǐng)域?，F(xiàn)有銅包鋼焊接用熱熔焊劑存在反應(yīng)劇烈、放熱大、噪音高、耐蝕性差等問(wèn)題。本發(fā)明熱熔焊劑由熱熔焊料和引燃劑構(gòu)成；其中，熱熔焊料的組分及其重量百分比為氧化銅粉末30～40％、金屬鋁粉末8～11％、金屬銅粉末20～35％、螢石粉末5～10％、錫粉4～10％和鎳粉5～10％。本發(fā)明熱熔焊劑具有反應(yīng)速度適宜、放熱低、噪音低、耐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23K35/36GK101412167SQ200810227690
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者徐德錄, 李現(xiàn)兵, 王立全, 聶京凱, 新 陳, 陳玉成, 鈺 韓, 光 馬 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院