CN101637853A - 一种高安全性铜包钢/铜质接地网放热焊剂 - Google Patents
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Abstract
一种高安全性铜包钢/铜质接地网放热焊剂属于金属焊接领域。现有铜包钢焊接用放热焊剂存在反应剧烈、不均匀、喷溅大、施焊危险性大等问题。本发明所提供的放热焊剂的组分及其重量百分比为：氧化铜45～65％、金属铝粉末8～15％、金属铜屑22～35％、萤石粉末2～5％、金属锡粉末1～3％，余量为合金粉末。本发明放热焊焊剂施焊时反应均匀、无喷溅、反应周期长、施焊安全。
Description
技术领域
本发明属于金属焊接领域，具体涉及一种高安全性铜包钢/铜质接地网放热焊剂。
背景技术
随着经济发展的稳步前进，对于能源的需求逐年递增，电力建设的进程也逐渐加快，电力建设的发展体现在基础设施建设数量与质量的双重发展。
在电网接地领域中，人们越来越关注接地网的可靠性。应用较广的镀锌钢接地网成本较低，但耐蚀性差，腐蚀严重地区需经常开挖检修，增加了后续维护成本，因此许多重点工程中已逐步采用铜质或铜包钢接地网代替镀锌钢接地网。
由于接地网布设环境较多处于野外偏远地区，环境较为恶劣，传统的电弧焊、气焊多受制于焊接设备运输携带的限制。放热焊技术(又称为铝热焊)因具有设备简单、投资少，焊接作业快、不需要大功率电源、操作简单等特点，而适用于接地网接头的焊接。
针对特定的铜质或铜包钢材料，采用放热焊进行焊接，其焊接质量的关键取决于放热焊剂的成分。目前，接地领域中关注较多的为放热焊剂的接头外观与性能，较少关注其燃放安全性。放热焊剂在施焊过程中，由焊工人使用打火抢引燃布撒于放热焊剂上的引燃剂，引燃剂迅速燃烧，放出大量热量，引燃放热焊剂。由于单纯的追求高热量、或焊剂混粉不均匀、或焊剂成分的原因，在施焊过程中难以避免发生熔融金属液滴喷溅的现象。从打火枪引燃引燃剂到焊剂燃烧完毕，整个过程基本不超过1秒钟，施焊工人在引燃燃引燃后难以迅速转移至安全距离外，尽管采取了一定的防护措施，如戴护目镜、穿厚工作服、戴手套等，但高温液滴高速无确定方向的飞溅依然具有危险性。因此，最佳的防护措施就是改进焊剂配方，避免熔融液滴的喷溅。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高安全性铜包钢/铜质接地网放热焊剂。
本发明所提供的铜包钢/铜质接地网放热焊焊剂的组分及其重量百分比为：氧化铜45～65％、金属铝粉末8～15％、金属铜屑22～35％、萤石粉末2～5％、金属锡粉末1～3％，余量为合金粉末；其中，所述的氧化铜的氧化度≤85％，粒度为50～100目；所述的金属铝粉末的粒度为80～100目；所述的金属铜屑的纯度≥99.5％，粒度为10～60目；所述的萤石粉末的粒度为150～300目；所述的金属锡粉末的粒度为200～300目；所述的合金粉末的粒度为80～150目，组分及其质量百分含量为Ca：8～10％、Si：40～45％、Mg：2～3％、Ba：28～30％，Al：1～2％，剩余为杂质。
放热焊(铝热焊)技术的原理是应用金属铝与氧化铜之间发生氧化还原反应(3CuO+2Al＝3Cu+Al2O3)，放出大量热量，产生足够高的温度，使焊接部位金属及相关辅料熔融达到焊接效果。
氧化铜(CuO)与金属铝粉末(Al)：是起氧化还原反应的关键配料，是反应中的热源，放热焊(铝热焊)剂中二者所占重量百分比起到调节反应温度的作用。
氧化铜：是主要的氧化剂，大粒度(50～100目)的氧化铜处于低能量状态，小的比表面积在反应中同时发生反应的面积小，即释放能量相同情况下，反应周期长，可以有效降低反应剧烈程度。
金属铝粉末：作为还原剂还原氧化铜外，还起到清除焊接点处表面氧化物的作用，故金属铝粉末略微过量。此外金属铝粉末的粒度同样影响着反应的速度，小比表面积的铝粉配合小比表面积的氧化铜共同起到延长反应周期的作用。
金属铜屑(Cu)：是焊缝金属的主要成分，在铜包钢接地网焊接中，主要起导通作用，在放热过程中金属铜屑全部熔化。小比表面积的铜渣处于低能量状态，在熔化中逐步吸收能量熔化，同样起到延长反应周期的作用。
萤石(CaF2)粉末：是反应中的主要造渣剂，起到助熔造渣、消除气孔的作用。
锡粉(Sn)：锡粉的主要作用为增加熔融金属的流动性，强化金属焊缝的强度，降低反应温度。
合金粉末：合金粉末的作用主要为脱氧，造渣，合金中元素以Ca、Si、Mg、Ba为主，具有还原性。
采用引燃剂引燃本发明放热焊剂时，放热焊剂与引燃剂的质量为50～65∶1。
与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：
1)无喷溅或微量喷溅通过控制反应物粒度，有效的降低了反应剧烈程度，可以达到无喷溅或极微量喷溅，大大提高了施焊人员安全性。
2)反应均匀、反应周期长反应发生时，氧化还原过程均匀，无爆燃现象产生，从引燃至反应完毕总周期长于1s。
以下结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
具体实施方式
下述实施例中所使用的氧化铜的氧化度为85％，粒度为40～80目，金属铜屑的纯度为99.5％，粒度为10～60目；金属铝粉末的粒度为200～300目；金属锡粉末的粒度为200～300目；萤石粉末粒度为150～300目；所述的合金粉末的粒度为：80～150目，组分及其质量百分含量为Mg：3％、Al：2％、Si：44％、Ca：10％、Ba：30％，剩余为杂质。
实施例1
一种高安全性铜包钢/铜质接地网放热焊剂，组分及其重量百分比为：
氧化铜 45％
金属铝粉末 8％
金属铜屑 35％
萤石粉末 5％
金属锡粉末 3％
合金粉末 余量。
实施例2
一种高安全性铜包钢/铜质接地网放热焊剂，组分及其重量百分比为：
氧化铜 50％
金属铝粉末 10％
金属铜屑 35％
萤石粉末 2％
金属锡粉末 2％
合金粉末 余量。
实施例3
一种高安全性铜包钢/铜质接地网放热焊剂，组分及其重量百分比为：
氧化铜 60％
金属铝粉末 15％
金属铜屑 22％
萤石粉末 2％
金属锡粉末 1％
合金粉末 余量。
实施例4
一种高安全性铜包钢/铜质接地网放热焊剂，组分及其重量百分比为：
氧化铜 65％
金属铝粉末 12％
金属铜屑 22％
萤石粉末 2％
金属锡粉末 1％
合金粉末 余量。
实施例1-4中的放热焊焊剂的焊接效果如表1中所示。
| 实施例 | 喷溅情况 | 反应时间 | 烟尘 |
| 1 | 无 | ＞1s | 微量 |
| 2 | 无 | ＞1s | 微量 |
| 3 | 极微量 | ＞1s | 微量 |
| 4 | 微量 | 1s | 微量 |
表1
Claims (1)
1、一种高安全性铜包钢/铜质接地网放热焊剂，其特征在于，所述的放热焊剂的组分及其重量百分比为：氧化铜45～65％、金属铝粉末8～15％、金属铜屑22～35％、萤石粉末2～5％、金属锡粉末1～3％，余量为合金粉末；其中，所述的氧化铜的氧化度≤85％，粒度为50～100目；所述的金属铝粉末的粒度为80～100目；所述的金属铜屑的纯度≥99.5％，粒度为10～60目；所述的萤石粉末的粒度为150～300目；所述的金属锡粉末的粒度为200～300目；所述的合金粉末的粒度为80～150目，组分及其质量百分含量为Ca：8～10％、Si：40～45％、Mg：2～3％、Ba：28～30％，Al：1～2％，剩余为架质。
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