CN102672370A - 用于铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂及制备方法 - Google Patents
用于铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂及制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂，所述多组分活性焊剂由SiO2、TiO2和BaCl2组成，所述SiO2的含量为20%~45%，所述TiO2的含量为10%~35%，其余为BaCl2。与背景技术相比，采用本发明的多组分活性焊剂在铝合金焊接使用中取得了明显的增加熔深效果，在相同焊接工艺参数条件下，与传统的TIG焊相比，不仅表面成形良好，熔深增加在3倍以上，焊接效率大大提高，焊接电弧特性有较大改变，经过金相观察表明焊缝晶粒明显细化。而且所制得的活性剂毒性较低，使用时对人体伤害轻微，可大规模使用。
Description
技术领域
本发明涉及属于铝及铝合金焊接材料领域，具体涉及一种用于铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂。
背景技术
TIG焊（Tungsten Inert Gas arc Weiding），又称为惰性气体钨极保护焊，惰性气体一般为氩气，用氩气作为保护气体的称为钨极氩弧焊。铝及铝合金具有密度小、比强度高和良好的耐蚀性、导电性、导热性，以及在低温下能保持良好的力学性能特点，广泛应用于航空航天、汽车、电力、化工、交通运输、国防等工业部门。其最常用的焊接方法是交流TIG焊，但由于其存在单道焊熔透量小，一般不超过3mm，焊接生产率低等缺点，对于厚度超过3mm的焊件，需采用焊前预热、开坡口的多层多道焊。所以采用钨极氩弧焊焊厚板时生产率低，焊接变形大，进而增大施工难度和焊接成本；已难以满足生产的需求。A-TIG是在传统的TIG焊之前在焊道表面涂敷一层能增加焊接熔深的表面活性剂的特殊焊接方法，活性化TIG焊接方法(简称A-TIG焊)可使焊接熔深比常规的TIG焊增加1～3倍，能大幅提高焊接效率。但以往所进行的活性焊研究主要针对的金属多为不锈钢、碳钢和钛合金等材料，很少有人针对铝合金A-TIG焊进行研究。兰州理工大学申请的公开号为CN1623721A的专利公开了一种用于铝及铝合金交流TIG焊的表面活性剂及其涂覆方法。该活性剂中V2O5的含量为12～18%，含量较高，由于V2O5是剧毒物质，对呼吸系统和皮肤有强烈的损害作用，特别是焊接过程中由于电弧的高温作用使其蒸发形成有害毒性烟雾，对焊工的身体产生严重危害；此外，V2O5在大气中易吸水受潮，烘干后应立即使用，否则易导致焊接过程出现气孔等缺陷。专利申请CN101347859A公开了一种用于铝及铝合金的活性剂，该活性剂中含有CdCl2，而Cd是众所周知的重金属元素，对人体神经毒害作用极大，在实际应用中仍然存在很大限制。
因此，需要一种新的铝及铝合金的活性焊剂以解决上述问题。
发明内容
发明目的：本发明的目的是针对现有技术存在的焊接生产率低以及毒性较高的不足，提供一种工艺性能好、使用性能佳而又低毒的专门针对铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂及其制备方法。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明的用于铝及铝合金钨极氩弧焊多组分活性焊剂可采用如下技术方案：
一种用于铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂，所述多组分活性焊剂包括以下组分：SiO2、TiO2和BaCl2；所述SiO2的质量百分比为20%~45%，所述TiO2的质量百分比为10%~35%，其余为BaCl2。
优选的，所述多组分活性焊剂还包括Cr2O3和CaF2，所述SiO2的质量百分比为25%~38%；所述TiO2的质量百分比为10%~25%，所述Cr2O3的质量百分比为5%~15%，所述CaF2的质量百分比为2%~10%，其余为BaCl2。
优选的，所述多组分活性焊剂还包括Cr2O3、CaF2和MnCl2，所述SiO2的质量百分比为20%~45%，所述TiO2的质量百分比为6%~27%，所述Cr2O3的质量百分比为5%~15%，所述CaF2的质量百分比为2%~10%，所述MnCl2的质量百分比为12%~24%，其余为BaCl2。
优选的，所述多组分活性焊剂的组分均为分析纯试剂。主成分含量很高、纯度较高，干扰杂质很低。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明的用于铝及铝合金钨极氩弧焊多组分活性焊剂的制备方法可采用如下技术方案：
一种用于铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂的制备方法，包括以下步骤：
a、按照上述多组分活性焊剂的组分比例称取各组分，将称取的组分混合后用球磨机球磨混合均匀，球磨时间大于等于2小时；
b、用100～300目筛子筛滤步骤a得到的混合物；
c、将步骤b筛滤得到的混合物放入烘箱中加热到150℃～200℃，保温2小时以上即得到用于铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂。
优选的，所述的多组分活性焊剂的组分均为各组分的分析纯试剂。主成分含量很高、纯度较高，干扰杂质很低。
有益效果：与背景技术相比，采用本发明的多组分活性焊剂在铝合金焊接使用中取得了明显的增加熔深效果，在相同焊接工艺参数条件下，与传统的TIG焊相比，不仅表面成形良好，熔深增加在3倍以上，焊接效率大大提高，焊接电弧特性有较大改变，经过金相观察表明焊缝晶粒明显细化。而且所制得的活性剂毒性较低，使用时对人体伤害轻微，可大规模使用。而且本发明的多组分活性焊剂的制备方法简单、方便。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1
本实施例是用于铝及铝合金钨极氩弧焊多组分活性焊剂，该活性焊剂各组分及含量(质量百分比)为：SiO2：45%；TiO2：10%；其余为BaCl2。首先按上述配方比例称取各单组分的分析纯试剂，混合后用球磨机球磨混匀，球磨时间不低于2小时，然后用100～300目筛子筛滤使混合物颗粒度达到要求，最后将筛滤过的混合物放入烘箱中加热到150℃～200℃，保温2小时以上即可得到多组分活性焊剂。将制得的多组分活性焊剂涂覆在铝合金表面，涂覆宽度为20mm，采用交流TIG焊在相同焊接工艺参数条件下一次焊接完成。经过观察焊缝表面成形及横截面宏观形貌发现，涂覆活性焊剂区焊缝表面成形细腻良好，熔宽显著减少，熔深增加比(D/D0, D为涂覆活性焊剂区熔深，D0为无活性焊剂区熔深)达到3.11，且显微组织明显细化，活性焊剂增加熔深效果很显著。
实施例2
本实施例是用于铝及铝合金钨极氩弧焊多组分活性焊剂，该活性焊剂各组分及含量(质量百分比)为：SiO2：20%；TiO2：35%； 其余为BaCl2。首先按上述配方比例称取各单组分的分析纯试剂，混合后用球磨机球磨混匀，球磨时间不低于2小时，然后用100～300目筛子筛滤使混合物颗粒度达到要求，最后将筛滤过的混合物放入烘箱中加热到150℃～200℃，保温2小时以上即可得到多组分活性焊剂。将制得的多组分活性焊剂涂覆在铝合金表面，涂覆宽度为20mm，采用交流TIG焊在相同焊接工艺参数条件下一次焊接完成。经过观察焊缝表面成形及横截面宏观形貌发现，涂覆活性焊剂区焊缝表面成形均匀良好，表面有少量点状熔渣。熔宽显著减少，熔深增加比(D/D0,D为涂覆活性焊剂区熔深，D0为无活性焊剂区熔深)达到3.01，且显微组织明显细化，活性焊剂增加熔深效果很显著。
实施例3
本实施例是用于铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂，该活性焊剂各组分及含量(质量百分比)为：SiO2：38%；TiO2：10%；Cr2O3：15%；CaF2：5%；其余为BaCl2。首先按上述配方比例称取各单组分的分析纯试剂，混合后用球磨机球磨混匀，球磨时间不低于2小时，然后用100～300目筛子筛滤使混合物颗粒度达到要求，最后将活性焊剂放入烘箱中加热到150℃～200℃，保温2小时以上即可得到多组分活性焊剂。将制得的五组份活性焊剂涂覆在铝合金表面，涂覆宽度为20mm，采用交流TIG焊在相同焊接工艺参数条件下一次焊接完成。经过观察焊缝表面成形及横截面宏观形貌发现，涂覆活性焊剂区焊缝表面成形美观，表面有少量点状熔渣。熔宽显著减少，熔深增加比(D/D0, D为涂覆活性焊剂区熔深，D0为无活性焊剂区熔深)达到3.12，且显微组织明显细化，活性焊剂增加熔深效果很明显。
实施例4
本实施例是用于铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂，该活性焊剂各组分及含量(质量百分比)为：SiO2：25%；TiO2：25%；Cr2O3：5%；CaF2：10%；其余为BaCl2。首先按上述配方比例称取各单组分的分析纯试剂，混合后用球磨机球磨混匀，球磨时间不低于2小时，然后用100～300目筛子筛滤混合物，使混合物颗粒度达到要求。最后将混合物放入烘箱中加热到150℃～200℃，保温2小时以上即可得到多组分活性焊剂。将制得的多组分活性焊剂涂覆在铝合金表面，涂覆宽度为20mm，采用交流TIG焊在相同焊接工艺参数条件下一次焊接完成。经过观察焊缝表面成形及横截面宏观形貌发现，涂覆活性焊剂区焊缝表面成形均匀美观，表面有少量点状熔渣。熔宽显著减少，熔深增加比(D/D0,D为涂覆活活性焊剂熔深，D0为无活性焊剂区熔深)达到3.03，且显微组织明显细化，活性焊剂增加熔深效果明显。
实施例5
本实施例是用于铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂，该活性焊剂各组分及含量(质量百分比)为：SiO2：33%；TiO2：16%；Cr2O3：8%；CaF2：2%；其余为BaCl2。首先按上述配方比例称取各单组分的分析纯试剂，混合后用球磨机球磨混匀，球磨时间不低于2小时，然后用100～300目筛子筛滤使混合物颗粒度达到要求，最后将混合物放入烘箱中加热到150℃～200℃，保温2小时以上即可得到多组分活性焊剂。将制得的多组分活性焊剂涂覆在铝合金表面，涂覆宽度为20mm，采用交流TIG焊在相同焊接工艺参数条件下一次焊接完成。经过观察焊缝表面成形及横截面宏观形貌发现，涂覆活性焊剂区焊缝表面成形均匀美观，表面有少量点状熔渣。熔宽显著减少，熔深增加比(D/D0, D为涂覆活性焊剂区熔深，D0为无活性焊剂区熔深)达到3.07，且显微组织明显细化，活性焊剂增加熔深效果很明显。
实施例6
本实施例是用于铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂，该活性焊剂各组分及含量(质量百分比)为：SiO2：45%；TiO2：27%；Cr2O3：5%；CaF2：10%；MnCl2：24%，其余为BaCl2。首先按上述配方比例称取各单组分的分析纯试剂，混合后用球磨机球磨混匀，球磨时间不低于2小时，然后用100～300目筛子筛滤使混合物颗粒度达到要求，最后将筛滤过的混合物放入烘箱中加热到150℃～200℃，保温2小时以上即可得到多组分活性焊剂。将制得的活性焊剂涂覆在铝合金表面，涂覆宽度为20mm，采用交流TIG焊在相同焊接工艺参数条件下一次焊接完成。经过观察焊缝表面成形及横截面宏观形貌发现，涂覆活性焊剂区焊缝表面成形均匀，表面有少量点状熔渣。熔宽显著减少，熔深增加比(D/D0,D为涂覆活性焊剂区熔深，D0为无活性焊剂区熔深)达到3.17，且显微组织明显细化，活性焊剂增加熔深效果明显。
实施例7
本实施例是用于铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂，该活性焊剂各组分及含量(质量百分比)为：SiO2：36%；TiO2：22%；Cr2O3：5%；CaF2：2%；MnCl2：12%，其余为BaCl2。首先按上述配方比例称取各单组分的分析纯试剂，混合后用球磨机球磨混匀，球磨时间不低于2小时，然后用100～300目筛子筛滤使混合物颗粒度达到要求，最后将筛滤过的混合物放入烘箱中加热到150℃～200℃，保温2小时以上即可得到多组分活性焊剂。将制得的活性焊剂涂覆在铝合金表面，涂覆宽度为20mm，采用交流TIG焊在相同焊接工艺参数条件下一次焊接完成。经过观察焊缝表面成形及横截面宏观形貌发现，涂覆活性焊剂区焊缝表面成形良好，无金属堆积现象，表面有少量点状熔渣。熔宽显著减少，熔深增加比(D/D0,D为涂覆活性焊剂区熔深，D0为无活性焊剂区熔深)达到3.13，且显微组织明显细化，活性焊剂增加熔深效果明显。
实施例8
本实施例是用于铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂，该活性焊剂各组分及含量(质量百分比)为：SiO2：20%；TiO2：6%；Cr2O3：15%；CaF2：2%；MnCl2：24%，其余为BaCl2。首先按上述配方比例称取各单组分的分析纯试剂，混合后用球磨机球磨混匀，球磨时间不低于2小时，然后用100～300目筛子筛滤使混合物颗粒度达到要求，最后将筛滤过的混合物放入烘箱中加热到150℃～200℃，保温2小时以上即可多组分活性焊剂。将制得的焊剂涂覆在铝合金表面，涂覆宽度为20mm，采用交流TIG焊在相同焊接工艺参数条件下一次焊接完成。经过观察焊缝表面成形及横截面宏观形貌发现，涂覆活性焊剂区焊缝表面成形良好，无金属堆积现象，表面有少量点状熔渣。熔宽显著减少，熔深增加比(D/D0,D为涂覆活性焊剂区熔深，D0为无活性焊剂区熔深)达到3.02，且显微组织明显细化，活性焊剂增加熔深效果明显。
如上所述，采用本发明在铝合金焊接使用中取得了明显的增加熔深效果，在相同焊接工艺参数条件下，与传统的TIG焊相比，不仅表面成形良好，熔深增加在3倍以上，焊接效率大大提高，焊接电弧特性有较大改变，经过金相观察表明焊缝晶粒明显细化。而且所制得的活性剂毒性较低，使用时对人体伤害轻微，可大规模使用。并且本发明的多组分活性焊剂制备简单。
Claims (6)
1.一种用于铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂，其特征在于，所述多组分活性焊剂由SiO2、TiO2和BaCl2组成，所述SiO2的质量百分比为20%~45%，所述TiO2的质量百分比为10%~35%，其余为BaCl2。
2.如权利要求1所述的用于铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂，其特征在于，所述多组分活性焊剂还包括Cr2O3和CaF2，所述SiO2的质量百分比为25%~38%；所述TiO2的质量百分比为10%~25%，所述Cr2O3的质量百分比为5%~15%，所述CaF2的质量百分比为2%~10%，其余为BaCl2。
3.如权利要求1所述的用于铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂，其特征在于，所述多组分活性焊剂还包括Cr2O3、CaF2和MnCl2，所述SiO2的质量百分比为20%~45%，所述TiO2的质量百分比为6%~27%，所述Cr2O3的质量百分比为5%~15%，所述CaF2的质量百分比为2%~10%，所述MnCl2的质量百分比为12%~24%，其余为BaCl2。
4.如权利要求1-3任一项所述的用于铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂，其特征在于，所述多组分活性焊剂的各组分均为分析纯试剂。
5.如权利要求1-3任一项所述的用于铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、按照权利要求1-3任一项所述的多组分活性焊剂的组分比例称取各组分，将称取的组分混合后用球磨机球磨混合均匀，球磨时间大于等于2小时；
b、用100～300目筛子筛滤步骤a得到的混合物；
c、将步骤b筛滤得到的混合物放入烘箱中加热到150℃～200℃，保温2小时以上即得到用于铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂。
6.如权利要求5所述的用于铝及铝合金钨极氩弧焊的多组分活性焊剂的制备方法，其特征在于，步骤a中所述的多组分活性焊剂的组分均为各组分的分析纯试剂。
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