CN101745749B

CN101745749B - 一种涂层焊丝及其制备方法

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Publication number: CN101745749B
Application number: CN2008101882348A
Authority: CN
Inventors: 谢晋平; 刘景凤; 白波; 张莉; 蔡东红; 刘宝田; 杜岩; 陶晓南
Original assignee: MCC WELDING TECHNOLOGY Co Ltd; Central Research Institute of Building and Construction Co Ltd MCC Group
Current assignee: Zhongye Welding Technology Co ltd; Central Research Institute of Building and Construction Co Ltd MCC Group; China Jingye Engineering Corp Ltd
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2028-12-19
Also published as: CN101745749A

Abstract

本发明公开了一种涂层焊丝及其制备方法，涉及焊丝技术。本发明的涂层焊丝表面涂层量为0.05～0.35g/m²，涂层结构致密与焊丝基体结合牢固，焊接过程中涂层脱落率小于2.0％，焊丝表面粗糙度限制在0.2～5μm之间。本发明焊丝具有耐磨损、活化、防锈、稳弧等功能，在焊接时焊丝与导电嘴接触稳定、焊接飞溅小、涂层脱落量少、焊接电弧稳定、送丝稳定性好、焊缝成形好。同时，生产焊丝的过程中污染小，污染排放量减少70％以上，大大减轻环境负担。

Description

一种涂层焊丝及其制备方法

技术领域

本发明涉及焊丝技术领域，是一种涂层焊丝及其制备方法。

背景技术

CO₂气体保护焊丝目前已发展成为消耗量最大的单一焊材品种之一，且增长势头不减。然而随着中国环保的压力增大，环保执法力度逐步加大，CO₂气体保护焊丝的制造厂正面临前所未有的压力，迫切需要进行生产工艺更新，以期降低制造过程中的废液排放。同时传统的镀铜CO₂气体保护焊丝焊接工艺性能也存在许多缺陷：

①当焊丝表面镀铜产生微小的不均匀时，会引起与导电嘴的接触电阻波动致使电弧不稳或飞溅增多。

②由于镀铜层的剥落，铜屑堆积，导致焊丝与导电嘴粘着，恶化送丝性能。

③要使熔滴稳定过渡，主要措施之一是加入必要的元素，这样又增加了焊丝制造的难度。

④镀铜焊丝在生产过程中需要进行电镀或化学镀铜，镀铜过程会产生大量的有害废水，从而加剧环境污染。

为解决传统镀铜焊丝存在的上述问题，本发明开发了一种涂层焊丝代替表面镀铜的CO₂气体保护焊丝。本发明焊丝涂层均匀，涂层导电性能好，焊接时焊丝与导电嘴接触稳定；涂层结构致密与焊丝母体结合牢固，焊接时涂层脱落率低；涂层具有耐磨损、活化、防锈、稳弧等功能，进一步提高了焊接过程的稳定性；本发明焊丝生产与镀铜焊丝相比污染排放量减少70％以上，大大降低了环境污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种涂层焊丝，该焊丝生产污染小，焊接工艺性能优异，克服了传统镀铜焊丝焊接时存在的焊接电弧不稳、送丝性能差以及生产高污染等缺点。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案如下：

一种涂层焊丝，包括焊丝基体和表面涂层；其焊丝基体为5.5～6.5mm的盘条制成，焊丝规格0.6～2.4mm，焊丝表面粗糙度在0.2～5μm之间；表面涂层包括涂层载体和耐磨损、活化、防锈、稳弧的功能物质，涂层量为0.05～0.35g/m²；

具体地说，表面涂层包括以下物质：0.2％～1％的耐磨剂，0.5％～1.5％的活化剂，0.5％～1.5％的防锈剂，0.1％～0.5％的稳弧剂，95.5％～98％的涂层载体；其中：

涂层载体为棕榈油、菜籽油、糠油中的一种或几种；

耐磨剂为硫化异丁烯、氯化石蜡、亚磷酸二丁酯、氯化钠中的一种或几种；

活化剂为石油磺酸钡、石油磺酸钠、二壬基萘磺酸钡中的一种或几种；

防锈剂为氧化蜡钙、石油磺酸钡、石油磺酸钠中的一种或几种；

稳弧剂为二氧化铈(CeO₂)、碳酸钾(K₂CO₃)、三氧化铯(CsO₃)中的一种或几种。

一种所述的涂层焊丝的制造方法，其采用如下步骤：a)将做焊丝基体的盘条，进行机械除锈、电解酸洗、涂硼砂、烘干；b)采用固体润滑剂进行拉拔减径，焊丝经粗拉和精拉后达到最终半成品尺寸要求；c)拉拔成形的半成品焊丝经过清洗后，使其快速通过涂层液，涂层液温度控制在60～90℃，焊丝在涂层液中停留时间为1.5～3秒(S)；d)涂层完毕的焊丝经清洗、烘干后缠绕包装。

所述的制造方法，其所述步骤a)中的盘条电解酸洗溶液，为体积浓度是15％～30％的稀硫酸溶液，其硫酸为98％的浓硫酸；电解酸洗时的电流密度为10～30A/dm²，酸洗温度为室温。

所述的制造方法，其所述步骤b)中的拉拔润滑剂包括钠基润滑剂、钾基润滑剂、钙基润滑剂的一种或几种与3％～10％的添加剂；其中，添加剂为二硫化钨(WS₂)、二硫化钼(MoS₂)、硫化锌(ZnS)中的一种或几种。

本发明的有益效果是，本发明的一种涂层气体保护焊丝，解决了镀铜焊丝镀铜过程造成环境污染的问题，大大节约了焊丝生产的成本，并且焊接烟尘中铜烟尘的含量较低，对焊接人员的伤害更小；本发明焊丝涂层中各种添加剂与载体油脂形成稳定的胶体，涂层本身成分均匀，结构稳定。其中活化剂的存在使得涂层与焊丝基体结合紧密，结构致密，焊接时涂层脱落率低，从根本上解决了由于涂层脱落堵塞导电嘴问题；同时结构致密，性质稳定的涂层又赋予了焊丝良好的抗腐蚀性能；稳弧剂可以提高焊接时的电弧稳定性，减少飞溅，形成美观的焊缝成形。

具体实施方式

本发明的一种涂层焊丝，包括焊丝基体和表面涂层；其焊丝基体为5.5～6.5mm的盘条制成，焊丝规格0.6～2.4mm，焊丝表面粗糙度在0.2～5μm之间；表面涂层包括涂层载体和耐磨损、活化、防锈、稳弧的功能物质，涂层量为0.05～0.35g/m²。

其表面涂层包括以下物质：0.2％～1％的耐磨剂，0.5％～1.5％的活化剂，0.5％～1.5％的防锈剂，0.1％～0.5％的稳弧剂，95.5％～98％的涂层载体；其中：

涂层载体为棕榈油、菜籽油、糠油中的一种或几种；

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种涂层气体保护焊丝采用如下步骤制得：直径5.5mm的盘条采用机械除锈和体积浓度10％硫酸溶液在室温进行电解清洗除掉表面氧化皮，电流密度为10A/dm²，酸洗时间7秒(s)，所述硫酸为98％的浓硫酸，酸洗后采用清水冲洗、硼化并吹干。以钠基润滑剂和二硫化钼MoS₂按100∶4均匀混合作为润滑剂进行焊丝拉拔，焊丝经粗拉、精拉达到1.2mm的最终直径。然后将拉拔的半成品焊丝进行清洗并气吹干。以棕榈油为涂层载体加入，0.5％的氯化钠，0.4％的K₂CO₃，1％的石油磺酸钠和1％的石油磺酸钡做为涂层液在60℃的条件下进行焊丝表面涂层处理，焊丝在涂层液中的停留时间为3秒(s)。

实施例2

一种涂层气体保护焊丝采用如下步骤制得：直径5.5mm的盘条采用机械除锈和体积浓度20％的硫酸水溶液在室温进行电解清洗除掉表面氧化皮，电流密度为20A/dm²，酸洗时间5秒(s)，所述硫酸为98％的浓硫酸，酸洗后采用清水冲洗、硼化并吹干。以钠基润滑剂、钾基润滑剂、二硫化钨，按70∶30∶6混合作为润滑剂进行焊丝拉拔，焊丝经粗拉、精拉达到1.2mm的最终直径。然后将拉拔的半成品焊丝进行清洗后并气吹干。以菜籽油为涂层载体加入0.2％的氯化钠，0.6％的亚磷酸二丁酯，0.4％的CeO₃和2％的石油磺酸钠做为涂层液在80℃的条件下进行焊丝表面涂层处理，焊丝在涂层液中的停留时间为2秒(s)。

实施例3

一种涂层气体保护焊丝采用如下步骤制得：直径5.5mm的盘条采用机械除锈和体积浓度20％的硫酸水溶液在室温进行电解清洗除掉表面氧化皮，电流密度为20A/dm²，酸洗时间5s，所述硫酸为98％的浓硫酸，酸洗后采用清水冲洗、硼化并吹干。以钠基润滑剂、钾基润滑剂、二硫化钼、二硫化钨，按70∶30∶2∶3混合作为润滑剂进行焊丝拉拔，焊丝经粗拉、精拉达到1.2mm的最终直径。然后将拉拔的半成品焊丝进行清洗后并气吹干。以30％棕榈油加70％菜籽油为涂层载体加入0.2％的氯化钠，0.6％的亚磷酸二丁酯，0.1％的CeO₂，0.1％K₂CO₃、1％的氧化蜡钙和1％的石油磺酸钡做为涂层液在80℃的条件下进行焊丝表面涂层处理，焊丝在涂层液中的停留时间为2s。

实施例4

一种涂层气体保护焊丝采用如下步骤制得：直径5.5mm的盘条采用机械除锈和体积浓度30％的硫酸水溶液在室温进行电解清洗除掉表面氧化皮，电流密度为30A/dm²，酸洗时间3S，所述硫酸为98％的浓硫酸，酸洗后采用清水冲洗、硼化并吹干。以钠基润滑剂、钾基润滑剂、钙基润滑剂、二硫化锌，按60∶30∶10∶5混合作为润滑剂进行焊丝拉拔，焊丝经粗拉、精拉达到1.2mm的最终直径。然后将拉拔的半成品焊丝进行清洗后并气吹干。以糠油为涂层载体加入0.8％的NaCl，0.2％的CsO₃、1％的二壬基萘磺酸钡和1％的石油磺酸钡做为涂层液在90℃的条件下进行焊丝表面涂层处理，焊丝在涂层液中的停留时间为1.5s。

如上实施例中说明，采用本发明制备的涂层气体保护焊丝，不仅焊接送丝顺畅，焊接电弧稳定，飞溅小，焊缝成形美观，而且焊丝生产时对环境污染小，焊接烟尘中铜烟尘含量低。成品焊丝表面平滑，光亮，抗腐蚀能力强。本发明的一种涂层气体保护焊丝，其相关参数和性能如下表1、2、3、4所示。

表1、涂层气体保护焊丝盘条的化学成份(wt％)

C

Si

Mn

S

P

Cu

Ti

0.06～0.12

0.80～1.10

1.45～1.80

≤0.03

≤0.1

0.06～0.25

表2、试验时的焊接参数

焊接电流	380～400A	焊接电压	38～40V
				焊接速度	45～50cm/min	气体	100％CO₂

气体流量

20～25l/min

焊接位置

锯齿形摆动平焊

表3、送丝稳定性试验结果

送丝管缠绕圈数	镀铜焊丝	表面涂层焊丝
			1	电弧稳定	电弧稳定
1.5	电弧稳定	电弧稳定
			2	电弧稳定	电弧稳定
2.5	42s和77s时出现断弧	电弧稳定
			3		电弧稳定
3.5		23s、56s、84s出现断弧

表4、涂层脱落率(T：本发明制备的焊丝；D：市售某4种焊丝)

焊丝编号

T1

T2

T3

T4

D1

D2

D3

D4

涂层脱落率

1.4％

1.35％

1.6％

1.5％

2.3％

2.5％

2.7％

3.0％

Claims

1.一种涂层焊丝，包括焊丝基体和表面涂层；其特征是，焊丝基体为5.5～6.5mm的盘条制成，焊丝规格0.6～2.4mm，焊丝表面粗糙度在0.2～5μm之间；表面涂层包括涂层载体和耐磨损、活化、防锈、稳弧的功能物质，涂层量为0.05～0.35g/m²；

表面涂层包括以下物质：0.2％～1％的耐磨剂，0.5％～1.5％的活化剂，0.5％～1.5％的防锈剂，0.1％～0.5％的稳弧剂，95.5％～98％的涂层载体；其中：

涂层载体为棕榈油、菜籽油、糠油中的一种或几种；

稳弧剂为二氧化铈、碳酸钾、三氧化铯中的一种或几种。

2.一种根据权利要求1所述的涂层焊丝的制造方法，其特征是，采用如下步骤：a)将做焊丝基体的盘条，进行机械除锈、电解酸洗、涂硼砂、烘干；b)采用固体润滑剂进行拉拔减径，焊丝经粗拉和精拉后达到最终半成品尺寸要求；c)拉拔成形的半成品焊丝经过清洗后，使其快速通过涂层液，涂层液温度控制在60～90℃，焊丝在涂层液中停留时间为1.5～3秒；d)涂层完毕的焊丝经清洗、烘干后缠绕包装。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征是，所述步骤a)中的盘条电解酸洗溶液，为体积浓度是15％～30％的稀硫酸溶液，其硫酸为98％的浓硫酸；电解酸洗时的电流密度为10～30A/dm²，酸洗温度为室温。

4.根据权利要求2所述的制造方法，其特征是，所述步骤b)中的拉拔润滑剂包括钠基润滑剂、钾基润滑剂、钙基润滑剂的一种或几种与3％～10％的添加剂；其中，添加剂为二硫化钨、二硫化钼、硫化锌中的一种或几种。