專利名稱：一種用于二氧化碳氣體保護焊的鍍鋁焊絲及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于二氧化碳氣體保護焊的焊絲及其制備方法，更具體地講，涉及 一種焊絲表面沒有鍍銅的焊絲及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著自動焊接系統(tǒng)的引入，用于二氧化碳氣體保護弧焊的焊絲已經(jīng)廣泛地應用于很 多領(lǐng)域，例如鋼結(jié)構(gòu)、汽車、船舶和建筑。對于用于二氧化碳氣體保護弧焊的焊絲，通 常使用所謂的鍍銅實心焊絲，其中銅鍍在焊絲表面。鍍銅焊絲在使用和制備中存在以下 問題
(1) 鍍銅層比焊絲表面軟，由于焊絲與焊嘴之間的摩擦，鍍銅不可避免地從焊絲表 面剝離，從而使焊接不穩(wěn)定。
(2) 銅的熔點低，在焊接過程的超高溫下容易蒸發(fā)，從而產(chǎn)生大量的煙。
(3) 在焊接過程中，由于焊絲與焊嘴之間的摩擦，銅粉從焊絲表面脫落并在焊嘴上 積累，會造成焊嘴堵塞，從而導致焊接不穩(wěn)定，產(chǎn)生大量的飛濺。
(4) 焊絲表面鍍銅會產(chǎn)生大量廢液，造成環(huán)境的污染。
盡管鍍銅焊絲有上述缺點，但是焊絲表面鍍銅可以提高導電性、焊絲可喂入性以及 耐蝕性?？紤]到上述缺點，需要開發(fā)能滿足各種特性的具有鍍銅焊絲優(yōu)勢特性的非鍍銅
焊絲。日本特許公報2682814 (電弧焊焊絲)，日本公開特許公報平11 — 147174 (鋼材 用非電鍍焊絲)，提出了在焊絲表面使用至少一種潤滑粉末，如MoS2、 WS2和C，或者 潤滑油涂層，用于提高焊絲的可喂入性。日本公開特許公報2000—117483公開了一種焊 絲，在焯絲表面沿圓周方向具有預定波長的波狀粗糙部分，因為將能譜測量中的峰值強 度控制在所需的數(shù)值，其起弧性能優(yōu)異。日本公開特許公報2000—317679公開了一種電 弧焊的非電鍍焊絲以及電弧焊方法，其中使用水溶性的高分子物質(zhì)將預定數(shù)量的粒度較 小的絕緣無機物粉末和導電無機物粉末粘結(jié)在焊絲表面，從而減少了煙或飛濺的數(shù)量。 中國專利"一種表面涂有石墨涂料的二氧化碳氣體保護實芯焊絲"(申請?zhí)?200510012638. 8，
公開日2005年12月21日)公開了一種將焊絲進行石墨基涂料的涂敷 或者噴涂處理，以提高焊縫質(zhì)量。中國專利"一種用于氣體保護焊的焊絲"(申請?zhí)?200320129174.5，授權(quán)公告日2004年12月29日)公開了一種在金屬絲表面設置有縱向 溝槽或者小坑，活化劑設置在縱向溝槽或者小坑中，此時，活化劑非均勻地分布在金屬 絲的表面，導致焊接過程的不穩(wěn)定和焊接質(zhì)量的下降。
上述焯絲己經(jīng)改進為非鍍銅焊絲，但并沒有滿足焊絲所需的所有特性。特別是，為 了提高非鍍銅焊絲的性能在焊絲表面涂覆細粉末的情況下，涂覆在焊絲表面的粉末不可 避免地造成煙的產(chǎn)生。而且，由于難以將涂覆的粉末控制在適當?shù)乃?，涂覆在焊絲表面的粉末不均勻，從而增大了飛濺數(shù)量。

發(fā)明內(nèi)容
'本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有鍍銅焊絲的不足，在保證導電率的前提下，提供一種能夠減小 飛濺，提高焊接穩(wěn)定性和焊接質(zhì)量，同時避免大量污染的二氧化碳氣體保護焊的鍍鋁焊 絲及其制備方法。
本發(fā)明的一種用于二氧化碳氣體保護焊的鍍鋁焊絲，包括金屬絲，金屬絲的表面均 勻完整地設置有鋁鎂鈦合金鍍層。
所述鋁鎂鈦合金鍍層按質(zhì)量分數(shù)由30—60%的鋁、10—40%的鎂、10_30%的鈦和0 一2%的防氧化物質(zhì)組成。
所述防氧化物質(zhì)為錳或者硅或者由質(zhì)量分數(shù)60—70%的錳和質(zhì)量分數(shù)30—40%的硅 組成的錳硅合金。
所述鋁鎂鈦合金鍍層通過熱鍍、化學鍍或者電鍍的方式鍍在金屬絲的表面。 本發(fā)明一種制備用于二氧化碳氣體保護焊的鍍鋁焊絲的方法，按照下述步驟進行
(1) 將焊絲原料盤條剝殼去銹，沾涂硼酸鹽涂層，烘干，經(jīng)過第一次拉拔，使盤條 的直徑縮小至2.8 3.5mrn，收線；.
(2) 將歩驟(1)處理后的盤條進行熱堿洗脫脂，并依次經(jīng)過活化槽和預熱爐處理， 其中活化槽中設置有由質(zhì)量分數(shù)6%的氟化鉀水溶液和質(zhì)量分數(shù)4%的氯化鈉水溶液組成 的助鍍劑，預熱爐的烘干溫度為300—500°C;
(3) 將經(jīng)過歩驟(2)烘干后的盤條浸入鍍鋁液中進行熱鍍；
(4) 將熱鍍后的盤條進行第二次拉拔至0.8 — 1.6mm的直徑，收線。 所述步驟(3)中的熱鍍工藝中，熱鍍溫度為650—720。C,浸鍍時間為3 20s。 所述鍍鋁液按質(zhì)量分數(shù)由30—60%的鋁、10—40%的鎂、10—30%的鈦和0—2%的
防氧化物質(zhì)組成。
所述防氧化物質(zhì)為錳或者硅或者由質(zhì)量分數(shù)60—70%的錳和質(zhì)量分數(shù)30—40%的硅 組成的錳硅合金。
本發(fā)明將鋁、鎂、鈦金屬鍍在焊絲的表面，具有如下有益效果(1)與現(xiàn)有鍍銅焊 絲相比，熱鍍鋁的生產(chǎn)過程污染顯著減少，焊絲防銹性能提高；(2)在焊絲表面熱鍍合 金金屬層，在保證導電性的同時，降低焊絲焊接的飛濺，提高焊接質(zhì)量；(3)在焊絲表 面同時鍍上防氧化物質(zhì)，如錳和硅，可以在保證導電性的同時，進一步保證脫氧性能， 降低焊絲焊接的飛濺和提高焊接質(zhì)量；(4)在焊絲表面熱鍍合金金屬層，保證送絲性能， 同時細化焊縫晶粒(如圖3所示)，使焊絲熔敷金屬力學性能提高；(5)帶有鋁合金涂 層的焊絲拉拔性能得以提高，減少斷絲率。


圖l是焊絲熱鍍裝置示意圖。
l.導向輪；2.鍍鋁爐；3.沉沒輥；4.活化槽；5.預熱爐；6.放線輪；7.收線裝置。 圖2是本發(fā)明的鍍層焊絲的結(jié)構(gòu)示意圖。 8.金屬絲；9.鋁鎂鈦合金鍍層。
圖3是C02氣體保護焊時含鋁鍍層焊絲的熔敷金屬中心區(qū)域晶粒尺寸對比圖。 a為普通鍍銅焊絲；b為本發(fā)明的鍍層焊絲。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
由于目前常用CO2氣體保護焊的焊絲規(guī)格一般為直徑0.8—1.6mm，焊絲原料盤條的 直徑一般為6.5 — 5.5mm，故需要采用拉拔工藝將直徑縮短。本發(fā)明的制備方法采用兩次 拉拔工藝，將原料盤條的直徑縮短至焊絲規(guī)格的要求，所用拉拔工藝采用與現(xiàn)有普通焊 絲拉拔工藝基本相同，包括剝殼去銹、沾涂硼酸鹽涂層、烘干和熱堿洗脫脂。在完成第 一次拉拔后，對盤條進行熱鍍處理，所用熱鍍鋁工藝與現(xiàn)有熱鍍鋁工藝基本相同，經(jīng)歷 助鍍處理一烘干一熱浸鍍—收線，在鍍層后通過導向輪1和收線裝置7進行第二次拉拔， 帶有鋁涂層的焊絲拉拔性能得以提高，減少斷絲率，使焊絲滿足規(guī)格要求，如圖1所示。
實施例1
(1) 將焊絲原料盤條剝殼去銹，沾涂硼酸鹽涂層，烘干，經(jīng)過第一次拉拔，使盤條 的直徑縮小至3.5mm,收線；
(2) 將步驟(1)處理后的盤條進行熱堿洗脫脂，并依次經(jīng)過活化槽和預熱爐處理, 其中活化槽中有由質(zhì)量分數(shù)6%的氟化鉀水溶液和質(zhì)量分數(shù)4%的氯化鈉水溶液組成的助 鍍劑，預熱爐的烘干溫度為30(TC;
(3) 將經(jīng)過歩驟(2)烘干后的盤條浸入鍍鋁液中進行熱鍍，其中所述鍍鋁液由30g 鋁、40g鎂和30g鈦組成，熱鍍溫度為720。C，浸鍍時間為3s;
(4) 將熱鍍后的盤條進行第二次拉拔至1.6mm的直徑，收線。 實施例2
(1) 將焊絲原料盤條剝殼去銹，沾涂硼酸鹽涂層，烘干，經(jīng)過第一次拉拔，使盤條 的直徑縮小至2.8mm,收線；.
(2) 將歩驟(1)處理后的盤條進行熱堿洗脫脂，并依次經(jīng)過活化槽和預熱爐處理， 其中活化槽中有由質(zhì)量分數(shù)6%的氟化鉀水溶液和質(zhì)量分數(shù)4%的氯化鈉水溶液組成的助 鍍劑，預熱爐的烘干溫度為50(TC;
(3) 將經(jīng)過歩驟(2)烘干后的盤條浸入鍍鋁液中進行熱鍍，其中鍍鋁液由60g鋁、 10g鎂和30g鈦組成，熱鍍溫度為650'C，浸鍍時間為20s;
5(4)將熱鍍后的盤條進行第二次拉拔至0.8mm的直徑，收線。 實施例3
U)將焊絲原料盤條剝殼去銹，沾涂硼酸鹽涂層，烘干，經(jīng)過第一次拉拔，使盤條 的直徑縮小至3.0mm，收線；.
(2) 將步驟(1)處理后的盤條進行熱堿洗脫脂，并依次經(jīng)過活化槽和預熱爐處理， 其中活化槽中設置有由質(zhì)量分數(shù)6%的氟化鉀水溶液和質(zhì)量分數(shù)4%的氯化鈉水溶液組成 的助鍍劑，預熱爐的烘干溫度為400'C;
(3) 將經(jīng)過步驟(2)烘干后的盤條浸入鍍鋁液中進行熱鍍，其中鍍鋁液由60g鋁、 20g鎂和20g鈦組成，熱鍍溫度為680。C,浸鍍時間為5s;
(4) 將熱鍍后的盤條進行第二次拉拔至1.5mm的直徑，收線。 實施例4
(1) 將焊絲原料盤條剝殼去銹，沾涂硼酸鹽涂層，烘干，經(jīng)過第一次拉拔，使盤條 的直徑縮小至3.2mm，收線；.
(2) 將步驟(1)處理后的盤條進行熱堿洗脫脂，并依次經(jīng)過活化槽和預熱爐處理， 其中活化槽中設置有由質(zhì)量分數(shù)6%的氟化鉀水溶液和質(zhì)量分數(shù)4%的氯化鈉水溶液組成 的助鍍劑，預熱爐的烘干溫度為45(TC;
(3) 將經(jīng)過歩驟(2)烘干后的盤條浸入鍍鋁液中進行熱鍍，其中鍍鋁液由40g鋁、 40g鎂和20g鈦組成，熱鍍溫度為700。C，浸鍍時間為15s;
(4) 將熱鍍后的盤條進行第二次拉拔至1.2!11111的直徑，收線。 實施例5
(1) 將焊絲原料盤條剝殼去銹，沾涂硼酸鹽涂層，烘干，經(jīng)過第一次拉拔，使盤條 的直徑縮小至2.8mm，收線；.
(2) 將步驟(1)處理后的盤條進行熱堿洗脫脂，并依次經(jīng)過活化槽和預熱爐處理， 其中活化槽中設置有由質(zhì)量分數(shù)6%的氟化鉀水溶液和質(zhì)量分數(shù)4%的氯化鈉水溶液組成 的助鍍劑，預熱爐的烘干溫度為350'C;
(3) 將經(jīng)過歩驟(2)烘干后的盤條浸入鍍鋁液中進行熱鍍，其中鍍鋁液由50g鋁、 40g鎂和10g鈦組成，熱鍍溫度為680'C，浸鍍時間為15s;
(4) 將熱鍍后的盤條進行第二次拉拔至1.2111111的直徑，收線。 實施例6
(1) 將焊絲原料盤條剝殼去銹，沾涂硼酸鹽涂層，烘干，經(jīng)過第一次拉拔，使盤條 的直徑縮小至3.5mm，收線；. .
(2) 將步驟(1)處理后的盤條進行熱堿洗脫脂，并依次經(jīng)過活化槽和預熱爐處理， 其中活化槽中設置有由質(zhì)量分數(shù)6%的氟化鉀水溶液和質(zhì)量分數(shù)4%的氯化鈉水溶液組成 的助鍍劑，預熱爐的烘干溫度為50(TC;
(3) 將經(jīng)過歩驟(2)烘干后的盤條浸入鍍鋁液中進行熱鍍，所述鍍鋁液由60g鋁、20g鎂、18g鈦和2g錳組成，熱鍍溫度為720'C，浸鍍時間為15s; (4)將熱鍍后的盤條進行第二次拉拔至1.6mm的直徑，收線。 實施例7
(1) 將焊絲原料盤條剝殼去銹，沾涂硼酸鹽涂層，烘干，經(jīng)過第一次拉拔，使盤條 的直徑縮小至2.8mm，收線；.
(2) 將步驟(1)處理后的盤條進行熱堿洗脫脂，并依次經(jīng)過活化槽和預熱爐處理， 其中活化槽中設置有由質(zhì)量分數(shù)6%的氟化鉀水溶液和質(zhì)量分數(shù)4%的氯化鈉水溶液組成 的助鍍劑，預熱爐的烘干溫度為30(TC;
(3) 將經(jīng)過步驟(2)烘干后的盤條浸入鍍鋁液中進行熱鍍，其中鍍鋁液由50g鋁、 28g鎂、20g鈦和2g硅組成，熱鍍溫度為650'C,浸鍍時間為10s;
(4) 將熱鍍后的盤條進行第二次拉拔至1.0mm的直徑，收線。 實施例8
(1) 將焊絲原料盤條剝殼去銹，沾涂硼酸鹽涂層，烘干，經(jīng)過第一次拉拔，使盤條 的直徑縮小至3.0mm，收線；.
(2) 將歩驟(1)處理后的盤條進行熱堿洗脫脂，并依次經(jīng)過活化槽和預熱爐處理， 其中活化槽中設置有由質(zhì)量分數(shù)6%的氟化鉀水溶液和質(zhì)量分數(shù)4%的氯化鈉水溶液組成 的助鍍劑，預熱爐的烘干溫度為40(TC;
(3) 將經(jīng)過步驟(2)烘干后的盤條浸入鍍鋁液中進行熱鍍，其中鍍鋁液由50g鋁、 28g鎂、20g鈦、1.4g錳和0.6g硅組成，熱鍍溫度為70(TC，浸鍍時間為20s;
(4) 將熱鍍后的盤條進行第二次拉拔至1.2皿的直徑，收線。 實施例9
(1) 將焊絲原料盤條剝殼去銹，沾涂硼酸鹽涂層，烘干，經(jīng)過第一次拉拔，使盤條 的直徑縮小至2.8mm，收線；.
(2) 將步驟(1)處理后的盤條進行熱堿洗脫脂，并依次經(jīng)過活化槽和預熱爐處理， 其中活化槽中設置有由質(zhì)量分數(shù)6%的氟化鉀水溶液和質(zhì)量分數(shù)4%的氯化鈉水溶液組成 的助鍍劑，預熱爐的烘干溫度為450'C;
(3) 將經(jīng)過步驟(2)烘干后的盤條浸入鍍鋁液中進行熱鍍，其中鍍鋁液由60g鋁、 20g鎂、19g鈦和lg錳組成，熱鍍溫度為68(TC，浸鍍時間為3s;
(4) 將熱鍍后的盤條進行第二次拉拔至0.8mm的直徑，收線。 實施例10
(1) 將焊絲原料盤條剝殼去銹，沾涂硼酸鹽涂層，烘干，經(jīng)過第一次拉拔，使盤條
的直徑縮小至3.2111111，收線；.
(2) 將歩驟(1)處理后的盤條進行熱堿洗脫脂，并依次經(jīng)過活化槽和預熱爐處理， 其中活化槽中設置有由質(zhì)量分數(shù)6%的氟化鉀水溶液和質(zhì)量分數(shù)4%的氯化鈉水溶液組成 的助鍍劑，預熱爐的烘干溫度為35(TC;
7(3) 將經(jīng)過步驟(2)烘干后的盤條浸入鍍鋁液中進行熱鍍，其中鍍鋁液由50g鋁、 20g鎂、20g鈦、6g錳和4g硅組成，熱鍍溫度為700。C，浸鍍時間為8s;
(4) 將熱鍍后的盤條進行第二次拉拔至1.6mm的直徑，收線。 上述實施例制得的焊絲與現(xiàn)有鍍銅焊絲相比，生產(chǎn)過程污水排放顯著減少，焊絲拉
拔斷絲率減少50%以上，焊絲焊接飛濺率減小30%以上，防銹保存期提高3倍以上，C02 氣體保護焊時熔敷金屬晶粒有所細化，其中在焊絲表面同時鍍上錳硅，可以在保證導電
性的同時，進一步保證脫氧性能，降低焊絲焊接的飛濺，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可從發(fā)明 內(nèi)容中選擇相應的組分和含量，以實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案。
以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下， 任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落 入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于二氧化碳氣體保護焊的鍍鋁焊絲，包括金屬絲，其特征在于，金屬絲的表面均勻完整地設置有鋁鎂鈦合金鍍層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于二氧化碳氣體保護焊的鍍鋁焊絲，其特征在于，所述鋁鎂 鈦合金鍍層按質(zhì)量分數(shù)由30—60%的鋁、10—40%的鎂、10—30%的鈦和0—2%的防氧化物 質(zhì)組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于二氧化碳氣體保護焊的鍍鋁焊絲，其特征在于，所述防氧 化物質(zhì)為錳或者硅或者由質(zhì)量分數(shù)60—70%的錳和質(zhì)量分數(shù)30—40%的硅組成的錳硅合金。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于二氧化碳氣體保護焊的鍍鋁焊絲，其特征在于，所述鋁鎂 鈦合金鍍層通過熱鍍、化學鍍或者電鍍的方式鍍在金屬絲的表面。
5. —種制備如權(quán)利要求1所述的鍍鋁焊絲的方法，其特征在于，按照下述步驟進行(1) 將焊絲原料盤條剝殼去銹，沾涂硼酸鹽涂層，烘干，經(jīng)過第一次拉拔，使盤條的 直徑縮小至2.8 3.5mm，收線；.(2) 將步驟(1)處理后的盤條進行熱堿洗脫脂，并依次經(jīng)過活化槽和預熱爐處理，其 中活化槽中設置有由質(zhì)量分數(shù)6%的氟化鉀水溶液和質(zhì)量分數(shù)4%的氯化鈉水溶液組成的助 鍍劑，預熱爐的烘干溫度為300—50(TC;(3) 將經(jīng)過步驟(2)烘干后的盤條浸入鍍鋁液中進行熱鍍；.(4)將熱鍍后的盤條進行第二次拉拔至0.8—1.6mm的直徑，收線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種制備鍍鋁焊絲的方法，其特征在于，所述步驟(3)中的熱鍍工 藝中，熱鍍溫度為650—720°C，浸鍍時間為3 20s。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種制備鍍鋁焊絲的方法，其特征在于，所述鍍鋁液按質(zhì)量分數(shù)由 30—60%的鋁、10—40%的鎂、10—30%的鈦和0—2%的防氧化物質(zhì)組成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種制備鍍鋁焊絲的方法，其特征在于，所述防氧化物質(zhì)為錳或者 硅或者由質(zhì)量分數(shù)60—70%的錳和質(zhì)量分數(shù)30—40%的硅組成的錳硅合金。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于二氧化碳氣體保護焊的鍍鋁焊絲及其制備方法，通過熱鍍的方法將鋁鎂鈦合金層鍍在焊絲的表面。制備的焊絲由于其表面鍍層含有鋁、鎂、鈦等金屬元素，可以在保證導電性的前提下，減小飛濺，提高焊接質(zhì)量；在制備方法中采用熱鍍方法鍍層，可避免傳統(tǒng)鍍銅工藝帶來的污染。
文檔編號B23K35/22GK101633084SQ200910069998
公開日2010年1月27日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者戶志國, 王惜寶, 石立波 申請人:天津大學