CN102935560A - 一种硅青铜焊丝及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅青铜焊丝及其制备方法，属于有色金属冶金和加工领域，焊丝其组分：Zn，Sn，Fe，Mn，Si，Al，Pb，P，余量为Cu。制备方法依次包括以下步骤：按比例配料，上引连铸制作焊丝线坯；焊丝线坯退火处理，再冷却，空冷至室温；焊丝线坯冷轧；再次退火；酸洗、拉拔；后处理至成品。本发明极大的提高了生产焊丝线坯的效率，且生产的线坯表面光滑，不会被氧化，内部组织均匀，化学成分稳定，杂质元素含量低，线坯具有优良的力学性能，降低了能耗，为线坯的后续拉拔减轻了难度，同时生产的硅青铜气体保护焊丝在焊接过程中送丝顺畅，熔池流动性和浸润性优良，焊缝不开裂，力学性能好。

Description

一种硅青铜焊丝及其制备方法

技术领域

本发明属于有色金属冶金和加工领域，具体涉及焊丝的制备方法。

背景技术

硅青铜焊丝国内外市场具有大量的需求，特别是在汽车、军工、化工、船舶等领域具有广泛用途。长期以来国内外生产硅青铜焊丝的企业都是采用水平连铸工艺生产焊丝线坯，采用此种方法生产的线坯具有规格大、效率低、能耗大、生产周期长、杂质含量高、线坯表面易氧化和内部组织不均匀，组织粗大容易发生缺陷，不利于后续焊丝的拉拔生产等缺点，且在焊丝后续拉拔过程中会进行多次退火，浪费了能源，而且生产的效率也不高。所生产的焊丝表面质量差，焊接过程中送丝不够顺畅，由于焊丝杂质含量较高，熔池流动性和浸润性较差，容易造成焊缝开裂，出现未熔合和未焊透等焊接缺陷。 

发明内容

本发明的目的在于：提出一种硅青铜焊丝及其制备方法，焊丝线坯的生产效率更高，且生产的线坯质量高，线坯加工性能佳，同时生产的硅青铜气体保护焊丝，杂质含量低，在焊接过程中性能良好。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种硅青铜焊丝，所述焊丝其组分及其重量百分比为：

Zn：0.009%～0.050%，Sn：0.0005%～0.30%（优选0.007%～0.13%），Fe：0.01%～0.10%，Mn：0.90%～1.20%，Si：1.50%～3.09%，Al：0.001%～0.005%，Pb：0.0005%～0.005%，P：0.001%～0.005%，余量为Cu。

           焊丝中Sn、Al、Pb、P等杂质元素更低含量，能够使焊丝线坯具有优良的力学性能，保证焊丝线坯后续拉拔顺畅，使生产出的成品焊丝焊接过程电弧稳定，焊接接头力学性能优良。另外，通过控制焊丝线坯中Si含量，可以提高焊接接头的耐腐蚀性能。

作为优选方式，所述焊丝其组分及其重量百分比为：

Zn：0.02%，Sn：0.007%，Fe：0.05%，Mn：1.01%，Si：2.90%，Al：0.003%，Pb：0.002%，P：0.001%，余量为Cu。

在上述方案中，通过控制硅的含量，限制Zn、Sn、Fe、Al、Pb、P等元素的含量，可以提高焊丝线坯的内在质量，保证后续生产的焊丝具有优良的力学性能和耐腐蚀性能。

一种前述硅青铜焊丝的制备方法，依次包括以下步骤：

1）按比例配料，上引连铸制作焊丝线坯；

2）焊丝线坯750±20℃×3±1h的退火处理，再冷却至300℃以下，取出退火炉空冷至室温；

3）焊丝线坯冷轧；

4）焊丝线坯750±20℃×3±1h的退火处理，再冷却至300℃以下，取出退火炉空冷至室温；

5）酸洗、拉拔；

6）后处理至成品。

所述上引连铸工艺，具体为利用浸入负压将硅青铜金属液吸入结晶器，并在结晶器内经过一次冷却，再进入二次冷却器进行冷却，铸杆引出入经收线机卷绕成卷，然后继续拉伸加工。

上述方案中，通过上引连铸工艺，使生产出来的硅青铜线坯具有优良的焊丝表面，表面没有被氧化，杂质氧含量极低，通过金相和化学成分分析，内部组织均匀细小，化学成分稳定，线坯具有优良的力学性能，特别是塑韧性优良，为线坯的后续拉拔减轻了难度，极大地降低了能耗，提高了生产效率；同时，配合上引连铸工艺，进一步抛弃目前通常的挤压工艺，而采用冷轧工艺，使其质量稳定，同时还进一步缩短了生产时间，降低了能耗；由于采用上引连铸+冷轧工艺，只需采用两步退火即可，更进一步降低了能耗，提高了效率；特定的退火、冷却温度、时间，配合上引连铸+冷轧工艺，确保了产品质量。三者的有机结合，使得本方法制备的硅青铜气体保护焊丝具有优良的焊丝表面，在焊接过程中送丝顺畅，熔池流动性和浸润性优良，焊缝不开裂，力学性能好。

作为优选方式，所述（5）步中，多次拉拔，拉拔过程中还进行退火、酸洗。

上述方案中，拉拔过程中根据焊丝的强度进行适当的退火处理，以进一步提高质量。

作为优选方式，所述（2）步中，焊丝线坯收线成卷后再进行退火。

作为优选方式，所述（6）步中，后处理依次包括光亮化处理、定径和收线成卷。

本发明的有益效果：本发明方法通过采用上引连铸工艺生产焊丝线坯，并通过冷轧工艺对线坯进行轧制，而不采用通常的挤压工艺，极大的提高了生产焊丝线坯的效率，且生产的线坯表面光滑，不会被氧化，杂质氧含量极低，通过金相和化学成分分析，内部组织均匀，化学成分稳定，杂质元素含量低，线坯具有优良的力学性能，降低了能耗，为线坯的后续拉拔减轻了难度，同时生产的硅青铜气体保护焊丝在焊接过程中送丝顺畅，熔池流动性和浸润性优良，焊缝不开裂，力学性能好。采用此种方法及其特定配方生产的硅青铜TIG焊丝和MIG焊丝，两者结合，实现最佳的加工工艺性及产品性能，成品焊丝表面光亮，无划伤、毛刺、凹陷、色差等缺陷，焊接过程中送丝稳定，熔池的铜水流动性和浸润性极佳，焊接工艺性能好，机械性能优良，适合铜锡合金铸件的补焊，铜合金与钢材的连接焊和钎焊，能广泛适用于汽车、压力容器、军工、船舶、航空航天、工程机械等各行各业。

具体实施方式

       下列非限制性实施例用于说明本发明。

实施例1：

以生产GB/T 9460-2008《铜及铜合金焊丝》标准中的硅青铜焊丝SCu 6511为例，以一炉熔炼1吨计算，焊丝线坯化学成分按Zn：0.010%，Sn：0.13%，Fe：0.01%，Mn：0.90%，Si：1.75%，Al：0.001%，Pb：0.0005%，P：0.001%，余量为Cu进行配料，确定需要添加的原材料种类和比例，依次加入到熔炼炉，然后加入木炭覆盖，原材料熔化后搅拌均匀，再进行炉前取样化验分析，化验结果必须达到GB/T 9460-2008中硅青铜焊丝SCu 6560的化学成分要求。化验合格后升温对熔液进行除渣，然后将熔液倒入保温炉内保温和精炼，再进行除渣，并用木炭覆盖熔液，保温炉内的熔液温度应控制在1020℃～1150℃之间，然后通过金属结晶器和牵引装置对其硅青铜焊丝线坯进行上引连铸，得到的焊丝线坯直径为φ12mm，再将牵引的焊丝线坯进行收线成卷。将收线成卷的焊丝线坯进行750±20℃×3±1h的退火处理，再冷却至300℃以下，取出退火炉空冷至室温，然后进入Y型冷轧机进行轧制，轧制后的焊丝线坯直径为φ5.0mm，经过轧制的焊丝线坯也需要进行750±20℃×7±1h的退火处理，再冷却至300℃以下，取出退火炉空冷至室温，以降低强度，提高材料的塑韧性，便于后续拉拔。轧制退火后的焊丝可以生产不同规格的硅青铜气体保护焊丝，以两种典型的焊丝规格为例。

A、生产直径为φ3.0mm的TIG焊丝：

将轧制退火后直径为Φ5.0mm焊丝线坯进行酸洗，去除线坯表面的油污和氧化物，然后通过多头拉丝机一次性将焊丝拉拔到Φ3.0mm，其最后一道模具之前有一道光亮化处理步骤，其配模路线为Φ5.0mm→φ4.40mm→φ3.90mm→φ3.5mm→焊丝光亮化处理→φ3.0mm→收线成卷，将收线成卷的焊丝通过TIG焊丝切丝机进行校直切断，通过打码机打上焊丝牌号，然后再清洗一次，最后检验包装。

B、生产直径为φ1.2mm的MIG焊丝：

将轧制退火后直径为Φ5.0mm焊丝线坯进行酸洗，去除线坯表面的油污和氧化物，然后通过多头拉丝机和水箱拉丝机将焊丝拉拔到Φ1.18mm，焊丝线坯在进水箱之前进行一道光亮化处理步骤，其配模路线为：φ5.0mm→φ4.40mm→φ3.90mm→φ3.50mm→φ3.10mm→退火（750℃×3h）→酸洗→φ2.75mm→φ2.45mm→φ2.20mm→退火（750℃×3h）→酸洗→进入水箱拉丝机光亮化处理→φ2.02mm→φ1.75mm→φ1.61mm→φ1.39mm→φ1.28mm→φ1.18mm→收线成卷，将收线成卷的焊丝通过MIG焊丝层绕机进行分卷层绕，贴上焊丝牌号，进行检验包装。

 

实施例2：

以生产GB/T 9460-2008《铜及铜合金焊丝》标准中的硅青铜焊丝SCu 6560为例，以一炉熔炼1吨计算，焊丝线坯化学成分按Zn：0.050%，Sn：0.05%，Fe：0.10%，Mn：1.20%，Si：3.08%，Al：0.005%，Pb：0.005%，P：0.005%，余量为Cu进行配料，，确定需要添加的原材料种类和比例，依次加入到熔炼炉，然后加入木炭覆盖，原材料熔化后搅拌均匀，再进行炉前取样化验分析，化验结果必须达到GB/T 9460-2008中硅青铜焊丝SCu 6560的化学成分要求。化验合格后升温对熔液进行除渣，然后将熔液倒入保温炉内保温和精炼，再进行除渣，并用木炭覆盖熔液，保温炉内的熔液温度应控制在1020℃～1150℃之间，然后通过金属结晶器和牵引装置对其硅青铜焊丝线坯进行上引连铸，得到的焊丝线坯直径为φ12mm，再将牵引的焊丝线坯进行收线成卷。将收线成卷的焊丝线坯进行750±20℃×3±1h的退火处理，再冷却至300℃以下，取出退火炉空冷至室温，然后进入Y型冷轧机进行轧制，轧制后的焊丝线坯直径为φ5.0mm，经过轧制的焊丝线坯也需要进行750±20℃×7±1h的退火处理，再冷却至300℃以下，取出退火炉空冷至室温，以降低强度，提高材料的塑韧性，便于后续拉拔。其他同实施例1。

实施例3：

以生产GB/T 9460-2008《铜及铜合金焊丝》标准中的硅青铜焊丝SCu 6560为例，以一炉熔炼1吨计算，焊丝线坯化学成分按Zn：0.02%，Sn：0.007%，Fe：0.05%，Mn：1.01%，Si：2.90%，Al：0.003%，Pb：0.002%，P：0.001%，余量为Cu进行配料，确定需要添加的原材料种类和比例，依次加入到熔炼炉，然后加入木炭覆盖，原材料熔化后搅拌均匀，再进行炉前取样化验分析，化验结果必须达到GB/T 9460-2008中硅青铜焊丝SCu 6560的化学成分要求。化验合格后升温对熔液进行除渣，然后将熔液倒入保温炉内保温和精炼，再进行除渣，并用木炭覆盖熔液，保温炉内的熔液温度应控制在1020℃～1150℃之间，然后通过金属结晶器和牵引装置对其硅青铜焊丝线坯进行上引连铸，得到的焊丝线坯直径为φ12mm，再将牵引的焊丝线坯进行收线成卷。将收线成卷的焊丝线坯进行750±20℃×3±1h的退火处理，再冷却至300℃以下，取出退火炉空冷至室温，然后进入Y型冷轧机进行轧制，轧制后的焊丝线坯直径为φ5.0mm，经过轧制的焊丝线坯也需要进行750±20℃×7±1h的退火处理，再冷却至300℃以下，取出退火炉空冷至室温，以降低强度，提高材料的塑韧性，便于后续拉拔。其他同实施例1。

实施例4：

表一 SCu6560焊丝线坯的化学成分

表二 SCu6560焊丝线坯杂质元素含量                              重量百分比%    

表三 SCu6560焊丝线坯的力学性能

表四 SCu6560×φ1.2mm焊丝熔敷金属力学性能（MIG焊接）

      采用上引连铸工艺，杂质O含量极低，通过控制焊丝线坯中O、Sn、Al、Pb等元素的含量，能够使焊丝线坯具有优良的力学性能，保证焊丝线坯后续拉拔顺畅，使生产出的成品焊丝焊接过程电弧稳定，焊接接头力学性能优良。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种硅青铜焊丝，其特征在于：所述焊丝其组分及其重量百分比为：

Zn：0.009%～0.050%，Sn：0.0005%～0.30%，Fe：0.01%～0.10%，Mn：0.90%～1.20%，Si：1.50%～3.09%，Al：0.001%～0.005%，Pb：0.0005%～0.005%，P：0.001%～0.005%，余量为Cu。

2.如权利要求1所述的硅青铜焊丝，其特征在于：所述焊丝其组分及其重量百分比为：

Zn：0.02%，Sn：0.007%，Fe：0.05%，Mn：1.01%，Si：2.90%，Al：0.003%，Pb：0.002%，P：0.001%，余量为Cu。

3.一种如权利要求1或2所述的硅青铜焊丝的制备方法，其特征在于依次包括以下步骤：

1）按比例配料，上引连铸制作焊丝线坯；

2）焊丝线坯750±20℃×3±1h的退火处理，再冷却至300℃以下，取出退火炉空冷至室温；

3）焊丝线坯冷轧；

4）焊丝线坯750±20℃×3±1h的退火处理，再冷却至300℃以下，取出退火炉空冷至室温；

5）酸洗、拉拔；

6）后处理至成品。

4.如权利要求3所述的硅青铜焊丝的制备方法，其特征在于：所述（5）步中，多次拉拔，拉拔过程中还进行退火、酸洗。

5.如权利要求3所述的硅青铜焊丝的制备方法，其特征在于：所述（2）步中，焊丝线坯收线成卷后再进行退火。

6.如权利要求3所述的硅青铜焊丝的制备方法，其特征在于：所述（6）步中，后处理依次包括光亮化处理、定径和收线成卷。