CN106624442A - 一种高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝及制备方法 - Google Patents

一种高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，包括焊丝基体和涂敷在焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体由低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯组成；其中，药芯原料按重量百分比包括：金红石15～30％，铌铁1～2％，铝粉1～3％，镁粉1～2％，氟化物6～10％，镁砂0.5～1％，锆英砂0.5～0.9％，铁粉52‑70％；其中，F/(Mg+Al)＝0.015～0.05，Mg为镁粉折合成镁占药芯原料的重量百分比；Al为铝粉折合成铝占药芯原料的重量百分比，F为氟化物折合成氟占药芯原料的重量百分比；本发明还公开了一种高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝的制备方法。本发明抗拉强度可达840MPa以上，断裂延伸率超过了20％，焊缝在‑30℃下的冲击功大于100J，焊接过程中飞溅小，制备方法简单易控，节约生产成本。

Description

一种高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝及制备方法
技术领域
本发明涉及自保护药芯焊丝技术领域，尤其涉及一种高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝及制备方法。
背景技术
自保护药芯焊丝在堆焊过程中无须任何保护气体和焊剂，操作简便，以效率高，稀释率低，综合成本低等优势，成为目前较经济、方便的焊接技术之一，在我国已被逐渐推广。
但是在自保型焊丝在焊接过程中常常会出现飞溅率大，电弧不稳定，冲击韧性小的问题。这些缺点的来源主要有两个方面，一方面尽管自保护药芯焊丝在药芯中加入沸点低、易形成蒸汽囊能排挤反应区周围空气的造气剂—氟化物,但总有或多或少的氮气侵入熔池区，侵入的氮气除了一部分与焊丝中的熔融金属形成稳定的氮化物外，多余的氮气就会以气泡的形式向外逸出，在焊丝基体中形成气泡降低焊丝的冲击韧性，导致自保护焊丝熔敷金属的冲击韧性较低，飞溅较大。
另一方面在药芯焊丝生产中，为了保证药芯焊丝的品质需要对拉拔成型后的药芯焊丝表面进行处理。目前对药芯焊丝表面处理主要有清洁和涂层，但这在国内大多数药芯焊丝生产厂都是薄弱环节，在很大程度上直接或间接地影响着药芯焊丝的品质。传统的涂层工序，大多是应用化学方法在焊丝表面先涂敷一层具有粘着力的润滑油，再利用润滑油来吸附粘着添加剂，整个工序复杂，存在涂层较厚、涂覆不均匀、电弧电离效率低的缺点，从而导致在焊接过程中电弧不稳定，产生滞熔，飞溅率大。
发明内容
本发明提出了一种高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝及制备方法，药芯焊丝包括焊丝基体和表面涂层，本发明抗拉强度可达840MPa以上，断裂延伸率超过了20％，焊缝在-30℃下的冲击功大于100J，焊接过程中飞溅小，满足了实际应用对药芯焊丝的要求。
本发明提出的一种高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，包括焊丝基体和涂敷在焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体由低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯组成；其中，药芯原料按重量百分比包括：金红石15～30％，铌铁1～2％，铝粉1～3％，镁粉1～2％，氟化物6～10％，镁砂0.5～1％，锆英砂0.5～0.9％，铁粉52-70％；其中，F/(Mg+Al)＝0.015～0.05，Mg为镁粉折合成镁含量占药芯原料的重量百分比；Al为铝粉折合成铝含量占药芯原料的重量百分比，F为氟化物折合成氟含量占药芯原料的重量百分比。
优选地，金红石的重量百分数可以为15％、15.2％、15.5％、16％、16.4％、16.8％、17％、17.4％、18％、18.1％、18.7％、19％、19.2％、19.5％、20％、20.5％、21％、21.5％、22％、22.5％、23％、23.5％、23.72％、24％、24.5％、25％、25.5％、26％、26.5％、27％、27.5％、28％、28.5％、29％、29.5％、30％；铌铁的重量百分数可以为1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％；铝粉的重量百分数可以为1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.6％、1.7％、1.8％、2.0％、2.1％、2.2％、2.3％、2.5％、2.6％、2.8％、3％；镁粉的重量百分数可以为1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％；氟化物的重量百分数可以为6％、6.2％、6.4％、6.5％、6.8％、7％、7.2％、7.5％、7.4％、7.6％、8％、8.2％、8.4％、8.5％、8.7％、9％、9.2％、9.5％、10％；镁砂的重量百分数可以为0.5％、0.55％、0.6％、0.65％、0.7％、0.75％、0.8％、0.85％、0.9％、0.93％、0.95％、1％；锆英砂的重量百分数可以为0.5％、0.55％、0.6％、0.62％、0.65％、0.7％、0.75％、0.8％、0.83％、0.85％、0.9％；铁粉的重量百分数可以为52％、53％、54％、55％、55.5％、56％、57％、58％、58.1％、59％、60％、60.7％、61％、62％、63％、64％、65％、65.5％、66％、67％、68％、69％、70％。
优选地，F/(Mg+Al)的取值可以为0.015、0.016、0.017、0.018、0.019、0.020、0.021、0.022、0.023、0.024、0.025、0.026、0.027、0.028、0.029、0.030、0.031、0.032、0.033、0.034、0.035、0.036、0.037、0.038、0.039、0.040、0.041、0.042、0.043、0.044、0.045、0.046、0.047、0.048、0.049、0.05。
优选地，表面涂层原料按重量百分比包括：石墨5～15％，碳酸锂15～25％，碳酸钾7～13％，碳酸钠5～10％，钛白粉3～7％，长石1～4％，脱氧剂26～44％，活性剂2～8％。
优选地，药芯占焊丝基体重量百分数为12～20％。
优选地，表面涂层的涂覆量为0.15～0.25g/m2。
本发明中，表面涂层的涂覆量是单元焊丝基体表面积上包含的表面涂层粉的质量。
优选地，药芯原料按重量百分比包括：金红石23％，铌铁1.5％，铝粉2％，镁粉1.5％，氟化物8％，镁砂0.75％，锆英砂0.75％，铁粉62.5％。
优选地，表面涂层原料按重量百分比包括：石墨10％，碳酸锂20％，碳酸钾10％，碳酸钠7.5％，钛白粉5％，长石2％，脱氧剂40％，活性剂5.5％。
优选地，碳酸锂：碳酸钾：碳酸钠＝2～5:1～3:1～2。
优选地，碳酸锂：碳酸钾：碳酸钠＝4:2:1.5。
优选地，脱氧剂包括锰铁、硅铁、钛铁、硅钙合金、铝粉中的一种或两种以上混合物。
优选地，脱氧剂包括锰铁、硅铁、钛铁、硅钙合金和硅钙合金。
优选地，锰铁：硅铁：钛铁：硅钙合金：铝粉＝5～10：6～9：4～6：3～7：8～12。
优选地，锰铁：硅铁：钛铁：硅钙合金：铝粉＝5：3：2：2：4。
优选地，活性剂包括氧化镁、石英、稀土中的一种或两种以上混合物。
优选地，活性剂包括氧化镁、石英和稀土。
优选地，氧化镁：石英：稀土＝1～4：1～4：1～2。
优选地，氧化镁：石英：稀土＝3：2：1。
优选地，氟化物包括萤石、氟硅酸钠、氟化钡、氟化锂中的一种或多种。
优选地，氟化物为氟硅酸钠和/或氟化钡。
优选地，氟化物为氟硅酸钠。
一种高韧涂层药芯焊丝的制备方法，包括如下步骤：
S1：表面涂层粉配制：按配比称取表面涂层原料，混合均匀，研磨，过筛，干燥，得到表面涂层粉；
S2：焊丝基体预处理：将焊丝基体进行机械打磨，酸洗、碱洗，放入硼砂溶液中浸泡，烘干，进行表面粗糙化，得到预处理焊丝基体；
S3：表面涂层：将S2得到的预处理焊丝基体进行机械拔拉，在机械拔拉过程中将表面涂层粉涂覆在预处理焊丝基体表面，得到涂层焊丝基体；
S4：热处理：将S3得到的涂层焊丝基体进行热处理，进行二次机械拉拔得到高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝。
优选地，在S1中，过筛网为460目。
优选地，在S1中，干燥温度为100℃，干燥时间为30～60min。
优选地，硼砂溶液的浓度为10～15wt％。
优选地，在S2中，烘干温度为80-90℃，烘干时间为10-20min。
优选地，在S2中，粗糙化的方式是在焊丝表面刻痕。
优选地，刻痕占焊丝基体总体积的3～5％。
优选地，刻痕占焊丝基体总体积的4.6％。
优选地，在S3中，将预处理焊丝基体机械拉拔至直径为0.30～0.35mm。
优选地，在S3中，基于机械合金化使表面涂层粉在机械力的作用下涂覆在焊丝基体表面。
优选地，在S4中，热处理的温度为200℃，保温时间为1～2h。
优选地，在S4中，将涂层焊丝基体二次机械拉拔至直径为0.18-0.22mm。
其中，药芯各原料的作用如下：
金红石(主要成分TiO2)：填加适量的TiO2用于调节熔渣熔点和粘度，改善电弧稳定性，获得理想的焊接效果。
铌铁：其中铌含量为65～80wt％，加入微量的铌提高焊丝的低温韧性。
铝粉、镁粉：作为强脱氧剂，加入适量Al，Mg可以与空气中的氧和氮反应，能有效防止气孔的产生，固氮形成稳定的氮化物，提高焊丝的低温冲击韧性，同时能够起到改善电弧作用，但是Al、Mg的含量过高由于生成大量的镁氧化物和铝氧化物不利于焊缝的形成，降低焊丝的韧性，本发明铝的含量控制在1～3％范围内，镁的含量控制在1～2％范围内。
氟化物：作为造渣剂，在焊接过程中汽化，从而在焊丝的熔敷金属区域周围形成气障隔离焊丝，降低了熔敷金属区域周围的氮气的分压，降低了熔敷金属吸取的氮气量，改善焊丝的力学性能和外观。气障还有助于净化电弧区域的水汽，减少了焊丝吸氢量，从而降低了焊丝的冷裂纹敏感性。
镁砂、锆英砂：作为药芯中的造渣剂，提高了融化速度，改善熔滴过度方式，避免焊接过程中出现滞熔现象。
铁粉：一方面可以能改善电弧状态，另一方面调节熔敷金属的粘度
本发明在药芯制备中控制各组分的含量配比，金红石调节熔渣的熔点和粘度，与铝份、镁粉协同作用改善了电弧的稳定性，镁粉和铝粉作为脱氧剂降低焊丝中的氧含量，同时与氟化物共同作用调节焊丝中的氮含量，氟化物形成气障避免了过多的氮气进入焊丝基体内，镁粉和铝粉与进入焊丝基体内的氮气相互作用形成氮化物，并在大量实验基础上，发现镁含量、铝量和氟含量的配比为F/(Mg+Al)＝0.015～0.05时，焊丝基体内的N含量处于最佳范围，既能避免过多的氮气在焊丝基体内形成气泡降低焊丝的冲击韧性，又能保证焊丝基体中有适量的氮化物的形成，进一步提高焊丝的韧性，加入微量铌铁与氮化物搭配使用大幅提高焊丝在低温条件下的韧性和耐磨性，提高了焊丝的力综合性能；氟化物形成气障还能减少了焊丝的扩散氢含量，降低了焊丝的冷裂纹敏感性；加入镁砂、锆英砂作为造渣剂，改善熔滴过度方式，避免焊丝在焊接过程中出现滞熔现象。
在焊丝表面涂层中加入石墨，提高了涂层的导电性能和焊接接缝的耐磨性，碳酸锂、碳酸钾、碳酸钠提高电弧的有效电离度，在焊丝表面形成阴极斑点，使电弧在焊接过程中易于上爬从而稳定电弧，当缺少其中一种时飞溅率显著增大；钛白粉增加了活性材料的塑性使其易于和焊丝粘黏，钛白粉、长石中含有的低电离电压元素有利于稳弧和熔滴细化，脱氧剂有助于焊缝脱氧脱氢，改变焊缝中夹杂物的形态，活性剂改变了熔滴的受力状态，使熔滴过渡频率增高，使熔滴细化，减低了飞溅率，通过机械合金化涂层粉在机械力强作用下，增加了粉末粒子的化学活性，降低了原子扩散的能垒，为涂层元素在基体中扩散提供了较快的通道；各涂层组分在焊接过程中均不会产生烟雾，环保无污染，加入活性成分，提高了有效电离度，减少了涂层用量，降低了生产成本。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，包括焊丝基体和涂敷在焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体由低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯组成；其中，药芯原料按重量百分比包括：金红石15％，铌铁1％，铝粉1％，镁粉1％，氟化物6％，镁砂0.5％，锆英砂0.5％，铁粉65％；其中，F/(Mg+Al)＝0.05，Mg为镁粉折合成镁含量占药芯原料的重量百分比；Al为铝粉折合成铝含量占药芯原料的重量百分比，F为氟化物折合成氟含量占药芯原料的重量百分比。
实施例2
一种高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，包括焊丝基体和涂敷在焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体由低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯组成；其中，药芯原料按重量百分比包括：金红石23％，铌铁2％，铝粉3％，镁粉2％，萤石10％，镁砂1％，锆英砂0.9％，铁粉58.1％；其中，F/(Mg+Al)＝0.035，Mg为镁粉折合成镁含量占药芯原料的重量百分比；Al为铝粉折合成铝含量占药芯原料的重量百分比，F为氟化物折合成氟含量占药芯原料的重量百分比。
实施例3
一种高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，包括焊丝基体和涂敷在焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体由低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯组成；其中，药芯原料按重量百分比包括：金红石30％，铌铁1.5％，铝粉2％，镁粉1.5％，氟硅酸钠4％，氟化钡4％，镁砂0.75％，锆英砂0.75％，铁粉55.5％；其中，F/(Mg+Al)＝0.039，Mg为镁粉折合成镁含量占药芯原料的重量百分比；Al为铝粉折合成铝含量占药芯原料的重量百分比，F为氟化物折合成氟含量占药芯原料的重量百分比；表面涂层原料按重量百分比包括：石墨5％，碳酸锂15％，碳酸钾7％，碳酸钠10％，钛白粉7％，长石4％，脱氧剂44％，活性剂8％。
实施例4
一种高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，包括焊丝基体和涂敷在焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体由低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯组成；其中，药芯原料按重量百分比包括：金红石26％，铌铁1.3％，铝粉2.5％，镁粉1.3％，氟硅酸钠2％，氟化钡3％，氟化锂2％，镁砂0.65％，锆英砂0.55％，铁粉60.7％；其中，F/(Mg+Al)＝0.015，Mg为镁粉折合成镁含量占药芯原料的重量百分比；Al为铝粉折合成铝含量占药芯原料的重量百分比，F为氟化物折合成氟含量占药芯原料的重量百分比；表面涂层原料按重量百分比包括：石墨15％，碳酸锂25％，碳酸钾13％，碳酸钠7.5％，钛白粉3％，长石2％，锰铁29％，氧化镁5.5％。
实施例5
一种高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，包括焊丝基体和涂敷在焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体由低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯组成；其中，药芯原料按重量百分比包括：金红石18％，铌铁1.9％，铝粉2.2％，镁粉1.7％，萤石2％，氟硅酸钠3％、氟化钡2％、氟化锂2％，镁砂0.85％，锆英砂0.85％，铁粉65.5％；其中，F/(Mg+Al)＝0.040，Mg为镁粉折合成镁含量占药芯原料的重量百分比；Al为铝粉折合成铝含量占药芯原料的重量百分比，F为氟化物折合成氟含量占药芯原料的重量百分比；表面涂层原料按重量百分比包括：石墨15％，碳酸锂25％，碳酸钾10％，碳酸钠10％，钛白粉5％，长石1％，硅铁11％、钛铁15％，石英2％、稀土6％；
高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝采用如下步骤制得：
S1：表面涂层粉配制：按配比称取表面涂层原料，混合均匀，研磨，过筛，干燥，得到表面涂层粉；
S2：焊丝基体预处理：将焊丝基体进行机械打磨，酸洗、碱洗，放入硼砂溶液中浸泡，烘干，进行表面粗糙化，得到预处理焊丝基体；
S3：表面涂层：将S2得到的预处理焊丝基体进行机械拔拉，在机械拔拉过程中将表面涂层粉涂覆在预处理焊丝基体表面，得到涂层焊丝基体；
S4：热处理：将S3得到的涂层焊丝基体进行热处理，进行二次机械拉拔得到高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝。
实施例6
一种高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，包括焊丝基体和涂敷在焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体由低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯组成；其中，药芯原料按重量百分比包括：金红石18.1％，铌铁1.2％，铝粉1.7％，镁粉1.3％，氟硅酸钠6.5％，镁砂0.55％，锆英砂0.65％，铁粉70％；其中，F/(Mg+Al)＝0.033，Mg为镁粉折合成镁含量占药芯原料的重量百分比；Al为铝粉折合成铝含量占药芯原料的重量百分比，F为氟化物折合成氟含量占药芯原料的重量百分比；表面涂层原料按重量百分比包括：石墨10％，碳酸锂20％，碳酸钾12.5％，碳酸钠5％，钛白粉7％，长石3.5％，钛铁10％，硅钙合金20％，铝粉10％，氧化镁0.66％，石英0.66％，稀土0.68％；
高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝采用如下步骤制得：
S1：表面涂层粉配制：按配比称取表面涂层原料，混合均匀，研磨，过460目筛，在温度100℃条件下干燥30min，得到表面涂层粉；
S2：焊丝基体预处理：将焊丝基体进行机械打磨，酸洗、碱洗，放入浓度为10wt％硼砂溶液中浸泡，在温度为80℃下烘干10min，进行表面刻痕，得到预处理焊丝基体；
S3：表面涂层：将S2得到的预处理焊丝基体机械拔拉至直径为0.30mm，在机械拔拉过程中将表面涂层粉涂覆在焊丝基体表面，得到涂层焊丝基体；
S4：热处理：将S3处理后的涂层焊丝基体在温度为200℃条件下保温1h，将涂层焊丝基体进行二次机械拉拔至直径为0.18mm得到高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝。
实施例7
一种高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，包括焊丝基体和涂敷在焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体由低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯组成；其中，药芯原料按重量百分比包括：金红石23.72％，铌铁1.4％，铝粉1.9％，镁粉1.6％，氟硅酸钠7.2％，镁砂0.85％，锆英砂0.83％，铁粉62.5％；其中，F/(Mg+Al)＝0.031，Mg为镁粉折合成镁含量占药芯原料的重量百分比；Al为铝粉折合成铝含量占药芯原料的重量百分比，F为氟化物折合成氟含量占药芯原料的重量百分比；表面涂层原料按重量百分比包括：石墨10％，碳酸锂20％，碳酸钾11.5％，碳酸钠5％，钛白粉7％，长石2.5％，锰铁10％，硅铁10％，钛铁10％，硅钙合金11％，氧化镁1.2％，石英1.2％，稀土0.6％；
高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝采用如下步骤制得：
S1：表面涂层粉配制：按配比称取表面涂层原料，混合均匀，研磨，过460目筛，在温度100℃条件下干燥60min，得到表面涂层粉；
S2：焊丝基体预处理：将焊丝基体进行机械打磨，酸洗、碱洗，放入浓度为15wt％硼砂溶液中浸泡，在温度为90℃下烘干20min，进行表面刻痕，得到预处理焊丝基体；
S3：表面涂层：将S2得到的预处理焊丝基体机械拔拉至直径为0.35mm，在机械拔拉过程中将表面涂层粉涂覆在焊丝基体表面，得到涂层焊丝基体；
S4：热处理：将S3处理后的涂层焊丝基体在温度为200℃条件下保温2h，将涂层焊丝基体进行二次机械拉拔至直径为0.22mm得到高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝。
实施例8
一种高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，包括焊丝基体和涂敷在焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体由低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯组成；其中，药芯原料按重量百分比包括：金红石23.5％，铌铁1.4％，铝粉1.9％，镁粉1.7％，氟硅酸钠7.2％，镁砂0.9％，锆英砂0.9％，铁粉62.5％；其中，F/(Mg+Al)＝0.031，Mg为镁粉折合成镁含量占药芯原料的重量百分比；Al为铝粉折合成铝含量占药芯原料的重量百分比，F为氟化物折合成氟含量占药芯原料的重量百分比；表面涂层原料按重量百分比包括：石墨10％，碳酸锂20％，碳酸钾11.5％，碳酸钠5％，钛白粉7％，长石2.5％，锰铁7.8％，硅铁9.5％，钛铁6.3％，硅钙合金4.7％，铝粉12.7％，氧化镁1.2％，石英1.2％，稀土0.6％；
高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝采用如下步骤制得：
S1：表面涂层粉配制：按配比称取表面涂层原料，混合均匀，研磨，过460目筛，在温度100℃条件下干燥60min，得到表面涂层粉；
S2：焊丝基体预处理：将焊丝基体进行机械打磨，酸洗、碱洗，放入浓度为15wt％硼砂溶液中浸泡，在温度为90℃下烘干20min，进行表面刻痕，得到预处理焊丝基体；
S3：表面涂层：将S2得到的预处理焊丝基体机械拔拉至直径为0.35mm，在机械拔拉过程中将表面涂层粉涂覆在焊丝基体表面，得到涂层焊丝基体；
S4：热处理：将S3处理后的涂层焊丝基体在温度为200℃条件下保温2h，将涂层焊丝基体进行二次机械拉拔至直径为0.22mm得到高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝。
实施例9
一种高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，包括焊丝基体和涂敷在焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体由低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯组成；其中，药芯原料按重量百分比包括：金红石23.5％，铌铁1.4％，铝粉1.9％，镁粉1.7％，氟硅酸钠7.2％，镁砂0.9％，锆英砂0.9％，铁粉62.5％；其中，F/(Mg+Al)＝0.031，Mg为镁粉折合成镁含量占药芯原料的重量百分比；Al为铝粉折合成铝含量占药芯原料的重量百分比，F为氟化物折合成氟含量占药芯原料的重量百分比；表面涂层原料按重量百分比包括：石墨10％，碳酸锂20％，碳酸钾11.5％，碳酸钠5％，钛白粉7％，长石2.5％，锰铁9.3％，硅铁8.4％，钛铁5.6％，硅钙合金6.5％，铝粉11.2％，氧化镁1.2％，石英1.2％，稀土0.6％；
高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝采用如下步骤制得：
S1：表面涂层粉配制：按配比称取表面涂层原料，混合均匀，研磨，过460目筛，在温度100℃条件下干燥60min，得到表面涂层粉；
S2：焊丝基体预处理：将焊丝基体进行机械打磨，酸洗、碱洗，放入浓度为15wt％硼砂溶液中浸泡，在温度为90℃下烘干20min，进行表面刻痕，得到预处理焊丝基体；
S3：表面涂层：将S2得到的预处理焊丝基体机械拔拉至直径为0.35mm，在机械拔拉过程中将表面涂层粉涂覆在焊丝基体表面，得到涂层焊丝基体；
S4：热处理：将S3处理后的涂层焊丝基体在温度为200℃条件下保温2h，将涂层焊丝基体进行二次机械拉拔至直径为0.22mm得到高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝。
实施例10
一种高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，包括焊丝基体和涂敷在焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体由低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯组成；其中，药芯原料按重量百分比包括：金红石23.5％，铌铁1.4％，铝粉1.9％，镁粉1.7％，氟硅酸钠7.2％，镁砂0.9％，锆英砂0.9％，铁粉62.5％；其中，F/(Mg+Al)＝0.031，Mg为镁粉折合成镁含量占药芯原料的重量百分比；Al为铝粉折合成铝含量占药芯原料的重量百分比，F为氟化物折合成氟含量占药芯原料的重量百分比；表面涂层原料按重量百分比包括：石墨10％，碳酸锂20％，碳酸钾11.5％，碳酸钠5％，钛白粉7％，长石2.5％，锰铁12.8％，硅铁7.7％，钛铁5.1％，硅钙合金5.1％，铝粉10.3％，氧化镁1.2％，石英1.2％，稀土0.6％；
高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝采用如下步骤制得：
S1：表面涂层粉配制：按配比称取表面涂层原料，混合均匀，研磨，过460目筛，在温度100℃条件下干燥60min，得到表面涂层粉；
S2：焊丝基体预处理：将焊丝基体进行机械打磨，酸洗、碱洗，放入浓度为15wt％硼砂溶液中浸泡，在温度为90℃下烘干20min，进行表面刻痕，得到预处理焊丝基体；
S3：表面涂层：将S2得到的预处理焊丝基体机械拔拉至直径为0.35mm，在机械拔拉过程中将表面涂层粉涂覆在焊丝基体表面，得到涂层焊丝基体；
S4：热处理：将S3处理后的涂层焊丝基体在温度为200℃条件下保温2h，将涂层焊丝基体进行二次机械拉拔至直径为0.22mm得到高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝。
采用实施例8-10制得的高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝进行焊接，对焊接接头、焊缝的力学性能进行检测，检测结果如下表所示：
从上表可以看出，本发明控制Al、Mg和F的合适配比是控制焊缝金属的氮含量，制得的高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝具有很好抗拉强度，焊接接头具有很好的韧性，进一步还提高了焊缝的低温冲击韧性；在焊丝表面涂覆涂层粉，使焊接过程电弧稳定性好，细化熔滴，大幅减小了飞溅率，满足了实际应用对焊丝的性能要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，其特征在于，包括焊丝基体和涂敷在焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体由低碳钢外皮和填充在低碳钢外皮中的药芯组成；其中，药芯原料按重量百分比包括：金红石15～30％，铌铁1～2％，铝粉1～3％，镁粉1～2％，氟化物6～10％，镁砂0.5～1％，锆英砂0.5～0.9％，铁粉52-70％；其中，F/(Mg+Al)＝0.015～0.05，Mg为镁粉折合成镁含量占药芯原料的重量百分比；Al为铝粉折合成铝含量占药芯原料的重量百分比，F为氟化物折合成氟含量占药芯原料的重量百分比。
2.根据权利要求1所述的高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，其特征在于，表面涂层原料按重量百分比包括：石墨5～15％，碳酸锂15～25％，碳酸钾7～13％，碳酸钠5～10％，钛白粉3～7％，长石1～4％，脱氧剂26～44％，活性剂2～8％。
3.根据权利要求1所述的高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，其特征在于，药芯占焊丝基体重量百分数为12～20％。
4.根据权利要求1所述的高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，其特征在于，氟化物包括萤石、氟硅酸钠、氟化钡、氟化锂中的一种或多种；优选地，氟化物为氟硅酸钠和/或氟化钡；优选地，氟化物为氟硅酸钠。
5.根据权利要求1或2所述的高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，其特征在于，表面涂层的涂覆量为0.15～0.25g/m2。
6.根据权利要求1或2所述的高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，其特征在于，药芯原料按重量百分比包括：金红石23％，铌铁1.5％，铝粉2％，镁粉1.5％，氟化物8％，镁砂0.75％，锆英砂0.75％，铁粉62.5％。
7.根据权利要求1或2所述的高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，其特征在于，表面涂层原料按重量百分比包括：石墨10％，碳酸锂20％，碳酸钾10％，碳酸钠7.5％，钛白粉5％，长石2％，脱氧剂40％，活性剂5.5％。
8.根据权利要求2所述的高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，其特征在于，脱氧剂包括锰铁、硅铁、钛铁、硅钙合金、铝粉中的一种或两种以上混合物；优选地，脱氧剂包括锰铁、硅铁、钛铁、硅钙合金和硅钙合金。
9.根据权利要求2所述的高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝，其特征在于，活性剂包括氧化镁、石英、稀土中的一种或两种以上混合物；优选地，活性剂包括氧化镁、石英和稀土。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的高韧涂层药芯焊丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：表面涂层粉配制：按配比称取表面涂层原料，混合均匀，研磨，过筛，干燥，得到表面涂层粉；
S2：焊丝基体预处理：将焊丝基体进行机械打磨，酸洗、碱洗，放入硼砂溶液中浸泡，烘干，进行表面粗糙化，得到预处理焊丝基体；
S3：表面涂层：将S2得到的预处理焊丝基体进行机械拔拉，在机械拔拉过程中将表面涂层粉涂覆在预处理焊丝基体表面，得到涂层焊丝基体；
S4：热处理：将S3得到的涂层焊丝基体进行热处理，进行二次机械拉拔得到高韧性飞溅少自保护涂层药芯焊丝。
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