一種表面含鋁涂層鋼焊絲的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于焊絲表面涂層技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種表面含鋁涂層鋼焊絲的制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 中國現(xiàn)在已經(jīng)成為世界焊接材料產(chǎn)量第一的生產(chǎn)大國。在焊絲方面，對于低碳鋼 及低合金鋼焊絲，無論是實心焊絲還是藥芯焊絲均出現(xiàn)表面銹蝕、送絲不暢及導(dǎo)電嘴堵塞 磨損等問題，而其中焊絲表面涂層的作用尤為關(guān)鍵。當(dāng)前實心焊絲表面涂層主要以鍍銅為 主，鍍銅的主要作用是防銹，其次增加焊絲自潤滑性、導(dǎo)電性以及美觀性，但鍍銅過程中會 產(chǎn)生各種化學(xué)酸堿霧氣污染環(huán)境危害人身健康，廢棄的鍍液則會對環(huán)境破壞嚴(yán)重。
[0003] 目前，非鍍銅焊絲的發(fā)展已取得一定進(jìn)展。申請?zhí)枮?00710046879. 3的中國專利 公開了一種具納米涂層的氣體保護焊絲。這種焊絲具有電弧穩(wěn)定、飛濺小、防銹好、易送絲、 焊縫韌性好等優(yōu)點。但由于其涂層的主要成分為四硼酸鉀，硬脂酸鈣以及二氧化鈦，使其涂 層并不具備良好的導(dǎo)電性。中國專利（申請?zhí)?00910069999. 4)公開了一種用于二氧化碳 氣體保護焊的涂層焊絲及其制備方法，其不足之處在于由于涂層與基體之間無化學(xué)反應(yīng)， 達(dá)不到有機結(jié)合，因此涂層的結(jié)合性有待改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有焊絲涂層中的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種表面含鋁涂 層鋼焊絲的制備方法。該方法簡單，操作方便，制備過程無污染，通過該方法處理的焊絲在 其表面能形成具有一定抗銹性的Al基涂層，其結(jié)合性好，強度高，且具備一定導(dǎo)電能力。
[0005] 本發(fā)明解決所述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種表面含鋁涂層鋼焊絲的 制備方法，該方法的具體步驟是：
[0006] (1)浸漬液配制
[0007] a)按I :100-160的摩爾比分別稱量異丙醇鋁和去離子水；在85~100°C下將異丙 醇錯溶解于該去離子水中，敞口磁力攪拌10~15min，至攪拌均勾；
[0008] b)將步驟a)配置的溶液中滴加硝酸，調(diào)節(jié)溶液PH值為3~6 ;
[0009] C)將步驟b)得到的溶液攪拌9-llh，并不斷添加去離子水，保證溶液總體積不 變；
[0010] d)室溫下靜置，然后在恒溫水浴中進(jìn)行回流老化，即得到浸漬液；
[0011] (2)焊絲制備
[0012] e)將焊絲通過機械打磨、酸洗及烘干的方式使焊絲表面潔凈；
[0013] f)通過機械拉拔使步驟e)處理后的焊絲直徑加工到3. 5~2. 5mm ;
[0014] g)將步驟f)得到的焊絲浸漬到步驟d)制得的浸漬液中，采用浸漬提拉法進(jìn)行涂 覆，提拉溫度為20~50 °C ;
[0015] h)將步驟g)處理后的焊絲進(jìn)行熱處理，并用氬氣進(jìn)行保護，熱處理溫度為100~ 800°C，全程升溫速度均為5°C /min，達(dá)到熱處理溫度后，均需要保溫lh，而后隨爐冷卻；
[0016] i)將步驟h)處理后的焊絲機械拉拔為直徑I. 0~I. 2mm，即得到所述的含鋁涂層 焊絲。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0018] (1)本發(fā)明的制備工藝穩(wěn)定，操作簡單。溶膠體系的擴散范圍在納米級，易于反 應(yīng)的發(fā)生；相對現(xiàn)有技術(shù)中的900-1200°C的熱處理溫度來說，本申請的熱處理溫度顯著降 低，為100-800°C，該溫度對焊絲基體的影響不大；易于定量摻雜，可以有效控制涂層的成 分和微觀結(jié)構(gòu)。
[0019] (2)該涂層厚度均勾，結(jié)合性良好。Al溶膠中羥基A10-OH可與金屬表面羥基M-OH 發(fā)生脫水反應(yīng)，生成M-0-A1，使得涂層內(nèi)層與金屬基體結(jié)合緊密。同時，通過對焊絲涂層 的機械合金化也能增強一定的結(jié)合性。利用熱震法對焊絲進(jìn)行試驗，發(fā)現(xiàn)熱處理溫度在 100~800°C的焊絲表面并無明顯起皮、脫落的現(xiàn)象，證明涂層與焊絲基體之間具有良好的 結(jié)合性。
[0020] (3)實驗數(shù)據(jù)表明，該涂層焊絲的硬度比無涂層時有所提高，鍍前硬度為 156. 3HV，鍍后硬度為 168. 1 ~254. 7HV。
[0021] (4)該涂層焊絲具有良好的導(dǎo)電性。在焊接過程中，其電弧形態(tài)基本不變，穩(wěn)定性 好，涂層焊絲脈沖電流與電壓波形圖規(guī)律穩(wěn)定，且脈沖頻率比未涂層焊絲脈沖頻率高，證明 焊絲導(dǎo)電性較好。
[0022] (5)該涂層焊絲具有良好的抗銹性及抗腐蝕性。經(jīng)鹽水噴霧試驗后發(fā)現(xiàn)，涂層 焊絲比未涂層焊絲表面更潔凈，銹點更少。自腐蝕電位越高，耐蝕性能越好。其腐蝕電位 為-0. 393~-0. 685V，而鍍銅焊絲的腐蝕電位在-0. 64~-0. 7V之間，抗腐蝕性比鍍銅焊絲 更優(yōu)異。
[0023] (6)金屬單質(zhì)粉及鹽類的添加有助于改善焊絲性能。在制備浸漬液時加入少量鐵 粉，增強涂層與基體的相似成分，有助于提高結(jié)合性；加入少量鋁粉，增加涂層中鋁的成分， 有助于提高導(dǎo)電性；加入少量鉀鹽，鈉鹽，有利于降低焊絲的飛濺。
[0024] (7)通過機械拉拔的方法進(jìn)行冷加工，進(jìn)一步提高了涂層與焊絲基體的結(jié)合性。
[0025] (8)該方法簡單，操作方便，制備過程無污染，不會對環(huán)境造成破壞，避免了鍍銅 過程中會產(chǎn)生各種化學(xué)酸堿霧氣污染環(huán)境危害人身健康的問題，具有節(jié)能、降耗、環(huán)保的優(yōu) 點。
【附圖說明】
[0026] 圖1為實施例2制得的含鋁涂層焊絲的光學(xué)電鏡截面圖；
[0027] 圖2為實施例2制得的含鋁涂層焊絲的掃描電鏡正面圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合實施例及附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明，但并不以此作為對本申請權(quán)利要求保護 范圍的進(jìn)一步限定。
[0029] 本發(fā)明表面含鋁涂層鋼焊絲（或焊絲）的制備方法（簡稱方法）的具體步驟是：
[0030] (1)浸漬液配制
[0031] a)按I :100-160的摩爾比分別稱量異丙醇鋁和去離子水；在85~100°C下將異丙 醇鋁溶解于該去離子水中，敞口磁力攪拌10~15min，至攪拌均勻，便于水解產(chǎn)物異丙醇揮 發(fā)，并加快反應(yīng)速度，保證異丙醇鋁水解完全；
[0032] b)將步驟a)配置的溶液中滴加硝酸來調(diào)節(jié)溶液PH值，利用PH計邊滴加邊測量， 調(diào)節(jié)溶液PH值為3~6 ;
[0033] c)將步驟b)得到的溶液攪拌9-llh，并不斷添加去離子水，保證溶液總體積不 變；
[0034] d)室溫下靜置10h，保證溶液充分膠化，然后在恒溫水浴中進(jìn)行回流老化，即得到 浸漬液；
[0035] (2)焊絲制備
[0036] e)將焊絲（規(guī)格為5. 5~6mm)通過公知的機械打磨、酸洗及烘干的方式使焊絲表 面潔凈；
[0037] f)通過機械拉拔使步驟e)處理后的焊絲直徑加工到3. 5~2. 5mm ;
[0038] g)將步驟f)得到的焊絲浸漬到步驟d)制得的浸漬液中，采用浸漬提拉法進(jìn)行涂 覆，提拉溫度為20~50 °C ;
[0039] h)將步驟g)處理后的焊絲進(jìn)行熱處理，并用氬氣進(jìn)行保護，熱處理溫度為100~ 800°C，全程升溫速度均為5°C /min，達(dá)到熱處理溫度后，均需要保溫lh，而后隨爐冷卻，可 以有效防止加熱過程中涂