CN102172804A - 一种用氧化法生产的co2气体保护实芯焊丝及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用氧化法生产的CO2气体保护实芯焊丝及其制造方法。该实芯焊丝包括钢丝：钢丝表面有氧化膜。氧化膜的厚度为0.6～1.5μm。一种用氧化法生产CO2气体保护实芯焊丝的方法，工艺流程：拉拔钢丝、电解碱洗、水洗、电解酸洗、活化、再次水洗、盘丝、氧化处理、拉直、第一遍冷热水交替洗3次、填充处理、第二遍冷热水交替洗3次与烘干。其中氧化处理是在氧化槽注入氧化剂，将盘状钢丝浸入氧化槽进行氧化处理，盘状钢丝被氧化剂完全淹没，氧化剂的组方：氢氧化钠550～700g/L、亚硝酸钠150～250g/L、重铬酸钾25～32g/L，余量为水；氧化温度为130～135℃，时间15～60min；本发明的焊丝规格齐全，提高了焊接工艺稳定性，极大地减少了飞溅。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊丝和焊丝生产技术，特别涉及一种用氧化法生产的CO2气体保护实芯焊丝及其制造方法。
背景技术
在造船、锅炉及汽车等制造行业中，结构件的焊接大量采用成本低、效率高的CO2气体保护实芯焊丝。该实芯焊丝的表面采用镀铜层进行保护，既可以防止焊丝生锈，还可以使焊丝在使用过程中具有良好的润滑性和导电性。但其不足也非常明显：一是镀铜层容易剥落会导致铜层堆积于导电嘴，使焊接时送丝不畅；二是镀铜层会产生微小的不均匀，引起焊丝与导电嘴的接触电阻波动，使电弧不稳或焊丝飞溅增大，特别是使用焊丝直径大于1.6mm以上的大规格焊丝时，镀铜焊丝飞溅较大；三是镀铜焊丝在焊接过程中增大了烟雾，污染环境。所以，目前，按照行业标准规定，焊丝直径一般不大于1.6mm，但是随之而来的是在焊接作业时，生产效率低；四是传统的CO2气体保护实芯焊丝多采用镀铜法进行生产，在制造过程中大量使用硫酸，其废水的排放造成对环境的污染，镀铜焊丝的制造成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高焊接工艺稳定性，大幅度降低飞溅，环保、经济的用氧化法生产的CO2气体保护实芯焊丝；本发明的另一目的是提供一种用氧化法生产CO2气体保护实芯焊丝的方法。
本发明实现第一个目的所采取的技术方案是：一种用氧化法生产的CO2气体保护实芯焊丝，包括钢丝，其特征在于：钢丝表面有氧化膜。
氧化膜的厚度为0.6～1.5μm。
本发明实现第二个目的所采取的技术方案是：一种用氧化法生产CO2气体保护实芯焊丝的方法，包括拉拔法制成钢丝，钢丝经碱洗、水洗、酸洗、活化、水洗，其特征在于：水洗后的钢丝经盘丝、氧化处理、拉直、第一遍冷热水交替洗3次、填充处理、第二遍冷热水交替洗3次与烘干。
其工艺流程为：拉拔钢丝→电解碱洗→水洗→电解酸洗→活化→再次水洗→盘丝→氧化处理→拉直→第一遍冷热水交替洗3次→填充处理→第二遍冷热水交替洗3次→烘干。
具体步骤如下：
a. 拉拔钢丝：用拉拔法制成直径为0.8～3.0mm的钢丝 ；
b.电解碱洗：将钢丝以直线通过碱洗池，碱洗池中是碳酸钠30～50g/L（新配时加，以后不再加）和氢氧化钠130～150g/L 组成的电解水溶液，溶液温度80～85度，电流 30～35A,电压10V，碱洗时间2～4秒， 辅以8～10级金属清洁球做机械清洗；
c.水洗：将钢丝以直线通过水槽，用自来水冲洗；
d.电解酸洗：将钢丝以直线通过酸洗池，酸洗池中配制160～165g/L硫酸溶液，电流35～40A,电压10V，酸洗时间0.5～1秒； 辅以4～6级金属清洁球做机械清洗；
e.活化：将钢丝以直线通过80～90g/L用纯净水配制的硫酸溶液。活化时间0.3～0.5秒；
f. 再次水洗：将钢丝以直线通过水槽，用自来水冲洗；
g.盘丝：将水洗后的钢丝用象鼻下线机制成盘状钢丝；
h.氧化处理：在氧化槽中注入氧化剂，将盘状钢丝浸入氧化槽进行氧化处理，盘状钢丝被氧化剂完全淹没，氧化剂的组方：氢氧化钠550～700g/L、亚硝酸钠150～250g/L、重铬酸钾25～32g/L，余量为水；初次配液加少许铁屑；
将氧化槽中溶液加热至沸腾，沸腾温度为130～135℃，时间15～60min；
i.拉直：将经过氧化处理的盘状钢丝恢复拉直；
j.第一遍冷热水交替洗3次：将钢丝以4～5m/sec的速度直线通过清洗池，使用喷头对钢丝喷淋，冷热水交替，冷水为自来水，热水温度90～100度；
k.填充处理：将钢丝直线通过30～50g/L的肥皂软化水溶液，溶液温度80～90度，保持2～4秒 ；或将钢丝直线通过3%～5%重铬酸钾软化水溶液，溶液温度90～95度，保持2～4秒，以填充氧化膜孔隙；
3%～5%重铬酸钾软化水溶液是质量百分比；
l.第二遍冷热水交替洗3次：将钢丝以4～5m/sec的速度直线通过清洗池，使用喷头对钢丝喷淋，冷热水交替，冷水为自来水，热水温度90～100度；第三道热水的PH=7～7.2。
m.烘干：烘干温度在100～120度；再经过用24度棕榈油定径拉拔。
进一步的，本发明还包括步骤：
n.装桶：定径拉拔的焊丝盘丝装桶。
本发明用氧化法生产CO2气体保护实芯焊丝的方法，其中拉拔法制钢丝、碱洗、水洗、酸洗、活化、水洗与现有的镀铜法生产CO2气体保护实芯焊丝的前期处理相同。
步骤h.氧化处理时初次配液加少许铁屑，其作用是增加氧化槽中的铁离子，后续连续生产过程中钢丝本身产生铁离子。
本发明提供的上述用氧化法生产的CO2气体保护实芯焊丝，经氧化与填充处理，在焊丝表面生成了一层非常致密的氧化膜，该氧化膜不仅有防锈、导电和润滑的作用，而且相对于镀铜工艺生产的CO2气体保护实芯焊丝，规格齐全，提高了焊接工艺稳定性，克服了镀铜层剥落堵塞导电嘴的现象，特别在焊接过程中由于氧化膜包覆熔滴，降低了熔滴的表面张力，细化了熔滴，从而极大地减少了飞溅，从根本上解决了焊丝飞溅大的问题，这是镀铜焊丝无法比拟的优点。特别是对环境没有污染，本发明生产的CO2气体保护实芯焊丝，每吨生产成本比现有的镀铜方法减少300元，相当每吨利润增加50%。
采用本发明制造的表面有氧化膜的CO2气体保护实芯焊丝（ER50—6），经焊接试验，焊缝质量检测结果：
C 0.07%， Mn 1.42%， Si 0.84% ，S 0.01% ，P 0.008%， Cr 0.041% ，Ni 0.029%。
抗拉强度560MPa， 屈服强度426MPa ，延伸率26.4%，—30度冲击韧性 89J、72J、85J、100J、69J。
理化性能均符合国标GB/8110-1995要求。
本发明提供的用氧化法生产的CO2气体保护实芯焊丝，其焊丝直径在0.8至3.0 mm，从而可大大提高焊接作业生产效率。
附图说明
附图是氧化法生产的CO2气体保护实芯焊丝的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
a.采用传统的拉拔方法将钢丝拔成为直径Ф1.6mm规格的钢丝；
b.电解碱洗：在 碱洗池中配制 45g/L的碳酸钠和150g/L的氢氧化钠水溶液， 碱洗池中的电压10V、电流32A，将水溶液加热至80℃，将钢丝以直线通过碱池停留2秒，进行电解作用清洗钢丝表面残留的润滑油膜；辅以8级金属球做机械清洁；
c.水洗：将钢丝以直线通过水槽，用自来水冲洗；
d.电解酸洗：在酸洗池中配制 160g/L的硫酸溶液 ，硫酸池的电压10V，电流40A，酸池中停留时间0.8秒，进行电解作用，辅以4级金属球做机械清洁，清洗钢丝表面残留的氧化皮, 以便于后续氧化工序的处理，使钢丝表面生成完好的氧化膜；
e.活化：将钢丝以直线通过用纯净水配制的85g/L的硫酸溶液，停留时间0.3秒；
f.再次水洗：将钢丝以直线通过水槽，用自来水冲洗；
g.氧化处理：在氧化槽中加入2/3容积的水，边搅拌边将 550g/ L的氢氧化钠慢慢加入水中，待氢氧化钠完全溶解后，边搅拌边将150 g/ L的亚硝酸钠加入使亚硝酸钠完全溶解；边搅拌边将32 g/ L的重铬酸钾加入，使重铬酸钾完全溶解；再加入冷水至所需容积；初期配液需加入少许铁屑；
将氧化槽中溶液加热至沸腾，使氧化槽溶液沸腾温度达到135℃，然后将钢丝以盘条状连续浸入氧化槽中，经20分钟的氧化处理，使钢丝表面氧化生成一层0.6～1.5μm致密的氧化膜；将经过氧化处理的盘状钢丝恢复拉直；
h.第一遍冷热水交替洗3次：将出氧化槽的钢丝以4.5m/s的速度通过清洗池，使用喷头对钢丝喷淋，冷热水交替清洗三次，冷水是自来水，热水的温度为90度；
i.填充处理：将钢丝直线通过50g/L的肥皂软化水溶液，溶液温度90度，保持2秒 ；
j.第二遍冷热水交替洗：将钢丝以4.5m/s的速度通过清洗池，使用喷头对钢丝喷淋，冷热水交替清洗三次，冷水是自来水，热水的温度为90度；第三道热水PH=7；
k.烘干 ：将经过步骤j处理的焊丝经120度烘干；然后经24度棕榈油定径拉拔；
l. 装桶：定径拉拔后的焊丝装桶。
实施例2
a.采用传统的拉拔方法将钢丝拔成为直径Ф2.0mm规格的钢丝；
b.电解碱洗：在碱洗池中配制50g/L的碳酸钠和145g/L的氢氧化钠水溶液，碱洗池中的电压10V、电流33A，将水溶液加热至85℃，将钢丝以直线通过碱池停留2.5秒，进行电解作用清洗钢丝表面残留的润滑油膜；辅以10级金属球做机械清洁；
c.水洗：同实施例1；
d.电解酸洗：在酸洗池中配制 162g/L的硫酸溶液 ，硫酸池的电压10V，电流35A，酸池中停留时间0.5秒，进行电解作用，辅以5级金属球做机械清洁；
e.活化：将钢丝以直线通过用纯净水配制的88g/L的硫酸溶液，停留时间0.3秒；
f.再次水洗：同实施例1；
g.氧化处理：氧化槽中的氧化剂组成： 700g/ L的氢氧化钠，250 g/ L的亚硝酸钠，32g/ L的重铬酸钾；氧化槽溶液沸腾温度为130℃，氧化处理时间35分钟，其余同实施例1；
h.第一遍冷热水交替洗3次：钢丝直线通过清洗池的速度4.5m/s，热水的温度为95度；其余同实施例1；
i.填充处理：将钢丝直线通过3%重铬酸钾软化水溶液，溶液温度90度，保持3秒以填充氧化膜孔隙；
j.第二遍冷热水交替洗：热水的温度为95度；第三道热水PH=7.2；其余同实施例1；
k.烘干 ：烘干温度110度；其余同实施例1；
l. 装桶：同实施例1。
实施例3
a.采用传统的拉拔方法将钢丝拔成为直径Ф1.2mm规格的钢丝；
b.电解碱洗：在碱洗池中配制 40g/L的碳酸钠和135g/L的氢氧化钠水溶液，碱洗池中的电压10V、电流30A，将水溶液加热至80℃，其余同实施例1；
c.水洗：同实施例1；
d.电解酸洗：在酸洗池中配制 160g/L的硫酸溶液 ，硫酸池的电压10V，电流32A，酸池中停留时间0.5秒，其余同实施例1；
e.活化：将钢丝以直线通过用纯净水配制的82g/L的硫酸溶液，停留时间0.3秒；
f.再次水洗：同实施例1；
g.氧化处理：氧化槽中的氧化剂组成：580g/ L的氢氧化钠，180 g/ L的亚硝酸钠，26g/ L的重铬酸钾；氧化槽溶液沸腾温度为130℃，氧化处理时间25分钟，其余同实施例1；
h.第一遍冷热水交替洗3次：热水的温度为100度；其余同实施例1；
i.填充处理：将钢丝直线通过50g/L的肥皂软化水溶液，溶液温度85度，保持2.5秒 ；
j.第二遍冷热水交替洗：热水的温度为95度；第三道热水PH=7.1；其余同实施例1；
k.烘干 ：将经过步骤j处理的焊丝经112度烘干；其余同实施例1；
l. 装桶：同实施例1。
实施例4
a.采用传统的拉拔方法将钢丝拔成为直径Ф2.0mm规格的钢丝；
b.电解碱洗：在碱洗池中配制 45g/L的碳酸钠和140g/L的氢氧化钠水溶液，碱洗池中的电压10V、电流33A，将水溶液加热至85℃，其余同实施例1；
c.水洗：同实施例1；
d.电解酸洗：在酸洗池中配制 160g/L的硫酸溶液 ，硫酸池的电压10V，电流35A，酸池中停留时间0.8秒，其余同实施例1；
e.活化：将钢丝以直线通过用纯净水配制的88g/L的硫酸溶液，停留时间0.4秒；
f.再次水洗：同实施例1；
g.氧化处理：氧化槽中的氧化剂组成：620g/ L的氢氧化钠，230 g/ L的亚硝酸钠，30g/ L的重铬酸钾；氧化槽溶液沸腾温度为132℃，氧化处理时间40分钟，其余同实施例1；
h.第一遍冷热水交替洗3次：热水的温度为96度；其余同实施例1；
i.填充处理：将钢丝直线通过45g/L的肥皂软化水溶液，溶液温度85度，保持3秒 ；
j.第二遍冷热水交替洗：热水的温度为98度；第三道热水PH=7.1；其余同实施例1；
k.烘干 ：将经过步骤j处理的钢丝经115度烘干；其余同实施例1；
l. 装桶：同实施例1。
实施例5
a.采用传统的拉拔方法将钢丝拔成为直径Ф2.5mm规格的钢丝；
b.电解碱洗：在碱洗池中配制48g/L的碳酸钠和148g/L的氢氧化钠水溶液，碱洗池中的电压10V、电流35A，将水溶液加热至85℃，将钢丝以直线通过碱池停留3.5秒，辅以10级金属球做机械清洁；
c.水洗：同实施例1；
d.电解酸洗：在酸洗池中配制 165g/L的硫酸溶液 ，硫酸池的电压10V，电流35A，酸池中停留时间1秒，进行电解作用，辅以6级金属球做机械清洁；
e.活化：将钢丝以直线通过用纯净水配制的90g/L的硫酸溶液，停留时间0.4秒；
f.再次水洗：同实施例1；
g.氧化处理：氧化槽中的氧化剂组成： 700g/ L的氢氧化钠，150 g/ L的亚硝酸钠，30g/ L的重铬酸钾；氧化槽溶液沸腾温度为135℃，氧化处理时间55分钟，其余同实施例1；
h.第一遍冷热水交替洗3次：钢丝直线通过清洗池的速度4.5m/s，热水的温度为95度；其余同实施例1；
i.填充处理：将钢丝直线通过5%重铬酸钾软化水溶液，溶液温度95度，保持3.5秒以填充氧化膜孔隙；
j.第二遍冷热水交替洗：热水的温度为95度；第三道热水PH=7.2；其余同实施例1；
k.烘干 ：烘干温度120度；其余同实施例1；
l. 装桶：同实施例1。
实施例6
a.采用传统的拉拔方法将钢丝拔成为直径Ф1.0mm规格的钢丝；
b.电解碱洗：同实施例1；
c.水洗：同实施例1；
d.电解酸洗：同实施例1；
e.活化：同实施例1；
f.再次水洗：同实施例1；
g.氧化处理：氧化槽中的氧化剂组成： 550g/ L的氢氧化钠，250 g/ L的亚硝酸钠，32g/ L的重铬酸钾；氧化槽溶液沸腾温度为135℃，氧化处理时间30分钟，其余同实施例1；
h.第一遍冷热水交替洗3次：同实施例1；
i.填充处理：将钢丝直线通过3%重铬酸钾软化水溶液，溶液温度90度，保持3.0秒以填充氧化膜孔隙；
j.第二遍冷热水交替洗：同实施例1；
k.烘干 ：同实施例1；
l. 装桶：同实施例1。
实施例7
a.采用传统的拉拔方法将钢丝拔成为直径Ф1.2mm规格的钢丝；
b.电解碱洗：同实施例1；
c.水洗：同实施例1；
d.电解酸洗：同实施例1；
e.活化：同实施例1
f.再次水洗：同实施例1；
g.氧化处理：氧化槽中的氧化剂组成：氢氧化钠 700g /l，亚硝酸钠 150g/l，重铬酸钾 32 g/l ；其余同实施例1；
h.第一遍冷热水交替洗3次：同实施例1；
i.填充处理：将钢丝直线通过35g/L的肥皂软化水溶液，溶液温度90度，保持3.5秒 ；
j.第二遍冷热水交替洗：同实施例1；
k.烘干 ：同实施例1；
l. 装桶：同实施例1。
实施例8
a.采用传统的拉拔方法将钢丝拔成为直径Ф3.0mm规格的钢丝；
b.电解碱洗：同实施例8；
c.水洗：同实施例1；
d.电解酸洗：同实施例8；
e.活化：同实施例1
f.再次水洗：同实施例1；
g.氧化处理：氧化槽中的氧化剂组成：氢氧化钠 700g /l，亚硝酸钠 250g/l，重铬酸钾 32 g/l ；其余同实施例1；
h.第一遍冷热水交替洗3次：同实施例1；
i.填充处理：将钢丝直线通过50g/L的肥皂软化水溶液，溶液温度90度，保持4秒 ；
j.第二遍冷热水交替洗：同实施例1；
k.烘干 ：同实施例1；
l. 装桶：同实施例1。
实施例9
a.采用传统的拉拔方法将钢丝拔成为直径Ф3.0mm规格的钢丝；
b.电解碱洗：在碱洗池中配制 50g/L的碳酸钠和150g/L的氢氧化钠水溶液，碱洗池中的电压10V、电流35A，将水溶液加热至85℃，碱洗时间4秒；其余同实施例1；
c.水洗：同实施例1；
d.电解酸洗：在酸洗池中配制 165g/L的硫酸溶液 ，硫酸池的电压10V，电流40A，酸池中停留时间15秒；其余同实施例1；
e.活化：同实施例1；
f.再次水洗：同实施例1；
g.氧化处理：氧化槽中的氧化剂组成：氢氧化钠 700g /l，亚硝酸钠 150g/l，重铬酸钾 32 g/l ；其余同实施例1；
h.第一遍冷热水交替洗3次：同实施例1；
i.填充处理：将钢丝直线通过5%重铬酸钾软化水溶液，溶液温度95度，保持4秒以填充氧化膜孔隙；
j.第二遍冷热水交替洗：同实施例1；
k.烘干 ：同实施例1；
l. 装桶：同实施例1。
实施例10
如附图所示：用氧化法生产的CO2气体保护实芯焊丝，包括钢丝1，钢丝1表面有氧化膜2。氧化膜2的厚度为0.6～1.5μm。
Claims (6)
1.一种用氧化法生产的CO2气体保护实芯焊丝，包括钢丝，其特征在于：钢丝表面有氧化膜。
2.根据权利要求1所述一种用氧化法生产的CO2气体保护实芯焊丝，其特征在于：所述氧化膜的厚度为0.6～1.5μm。
3.一种用氧化法生产CO2气体保护实芯焊丝的方法，包括拉拔法制成钢丝，钢丝经碱洗、水洗、酸洗、活化、水洗，其特征在于：水洗后的钢丝经盘丝、氧化处理、拉直、第一遍冷热水交替洗3次、填充处理、第二遍冷热水交替洗3次与烘干。
4.根据权利要求3所述的一种用氧化法生产CO2气体保护实芯焊丝的方法，其特征在于具体步骤如下：
拉拔钢丝：用拉拔法制成直径为0.8～3.0mm的钢丝 ；
b.电解碱洗：将钢丝以直线通过碱洗池，碱洗池中是碳酸钠30～50g/L和氢氧化钠130～150g/L 组成的电解水溶液，溶液温度80～85度，电流 30～35A,电压10V，碱洗时间2～4秒， 辅以8～10级金属清洁球做机械清洗；
c.水洗：将钢丝以直线通过水槽，用自来水冲洗；
d.电解酸洗：将钢丝以直线通过酸洗池，酸洗池中配制160～165g/L硫酸溶液，电流35～40A,电压10V，酸洗时间0.5～1秒； 辅以4～6级金属清洁球做机械清洗；
e.活化：将钢丝以直线通过80～90g/L用纯净水配制的硫酸溶液；
活化时间0.3～0.5秒；
f. 再次水洗：将钢丝以直线通过水槽，用自来水冲洗；
g.盘丝：将水洗后的钢丝用象鼻下线机制成盘状钢丝；
h.氧化处理：在氧化槽中注入氧化剂，将盘状钢丝浸入氧化槽进行氧化处理，盘状钢丝被氧化剂完全淹没，氧化剂的组方：氢氧化钠550～700g/L、亚硝酸钠150～250g/L、重铬酸钾25～32g/L，余量为水；初次配液加少许铁屑；
将氧化槽中溶液加热至沸腾，沸腾温度为130～135℃，时间15～60min；
i.拉直：将经过氧化处理的盘状钢丝恢复拉直；
j.第一遍冷热水交替洗3次：将钢丝以4～5m/sec的速度直线通过清洗池，使用喷头对钢丝喷淋，冷热水交替，冷水为自来水，热水温度90～100度；
k.填充处理：将钢丝直线通过30～50g/L的肥皂软化水溶液，溶液温度80～90度，保持2～4秒 ；或将钢丝直线通过3%～5%重铬酸钾软化水溶液，溶液温度90～95度，保持2～4秒，以填充氧化膜孔隙；
l.第二遍冷热水交替洗3次：将钢丝以4～5m/sec的速度直线通过清洗池，使用喷头对钢丝喷淋，冷热水交替，冷水为自来水，热水温度90～100度；第三道热水的PH=7～7.2；
m.烘干：烘干温度在100～120度；再经过用24度棕榈油定径拉拔。
5.根据权利要求4所述的一种用氧化法生产CO2气体保护实芯焊丝的方法，其特征在于：所述步骤k.填充处理中的3%～5%重铬酸钾软化水溶液是质量百分比。
6.根据权利要求4或5所述的一种用氧化法生产CO2气体保护实芯焊丝的方法，其特征在于：所述步骤m烘干后还包括步骤n.装桶：
定径拉拔的焊丝盘丝装桶。
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2011
- 2011-02-22 CN CN2011100420682A patent/CN102172804A/zh active Pending
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