CN108340095A - T2-Y与20Mn23Al用自保护型药芯焊丝及其制备方法 - Google Patents
T2-Y与20Mn23Al用自保护型药芯焊丝及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了T2‑Y与20Mn23Al用自保护型药芯焊丝，包括药芯和药皮，药芯按质量百分比由以下组分组成：硅铁0.5％‑1.5％，锰3‑6％，铬粉12％‑25％，镍粉15‑20％，钼粉2‑3％，铌铁0.1％‑0.5％，银2％‑3.2％，石英粉4％‑6％，氟化钡12％‑20％，金红石粉4％‑10％，氧化铝1.5％‑3％，镁铝2％‑8％，氧化镁2％‑8％，四氟化铈0.5％‑1.2％，碳酸锂2％‑5％，其余为铜粉，以上组分质量百分比之和为100％；制备方法为，将原料与水玻璃粘结剂混合均匀，经烧结、研磨、过筛、烘干后包裹在纯铜带内，拉拔、拉直、盘成圆盘。该药芯焊丝施焊时不需外加保护气体，实现自保护焊接。
Description
技术领域
本发明属于金属材料焊接技术领域，具体涉及一种T2-Y与20Mn23Al用自保护型药芯焊丝，还涉及该药芯焊丝的制备方法。
背景技术
无磁钢属Fe—Mn—Al—C系列奥氏体金属材料，20Mn23Al作为变压器专用低磁钢板，主要用于变压器铁芯拉杆、夹件、油箱壁、法兰等要求无磁的部件，由于其磁导率低而电阻率高。在磁场中的涡流损耗极小，从而提高变压器的使用性能，因此这种铁锰铝系低磁钢已在全国变压器制造厂得到广泛应用。而且力学性能优良，加工制造中切割、焊接、钻孔、弯曲等与普通钢材同样容易，与不锈钢相比，不但降低材料成本、提高产品性能，还可节省加工费用。
铜与钢的原子半径、晶格类型、晶格常数及原子外层电子数目等都比较接近，且铜与铁在液态时无限互溶，在固态下，虽为有限固溶，但并不形成脆性金属间化合物，而是以(α+ε)的双相组织形式存在，这也是二者实现焊接的基本依据，并且铜-钢接头具有较高的强度、导热系数、导电性和较低的成本，但是，由于铜和钢材料之间的不匹配使得材料很难进行的异种焊接，这也是限制铜-钢装备工业发展的主要原因之一，因此研究铜-钢异种材料金属型药芯焊丝已亟不可待。
发明内容
本发明的目的是提供一种T2-Y与20Mn23Al用自保护型药芯焊丝，获取力学性能优良的T2-Y与20Mn23Al异种材料焊接接头。
本发明的另一目的是提供上述药芯焊丝的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，T2-Y与20Mn23Al用自保护型药芯焊丝，包括药芯和药皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：硅铁0.5％-1.5％，锰3-6％，铬粉12％-25％，镍粉15-20％，钼粉2-3％，铌铁0.1％-0.5％，银2％-3.2％，石英粉4％-6％，氟化钡12％-20％，金红石粉4％-10％，氧化铝1.5％-3％，镁铝2％-8％，氧化镁2％-8％，四氟化铈0.5％-1.2％，碳酸锂2％-5％，其余为铜粉，以上组分质量百分比之和为100％；药皮为纯铜带；药芯焊丝中药芯的填充量为18％～23％。
本发明所采用的另一技术方案是，T2-Y与20Mn23Al用自保护型药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，分别称取硅铁0.5％-1.5％，锰3-6％，铬粉12％-25％，镍粉15-20％，钼粉2-3％，铌铁0.1％-0.5％，银2％-3.2％，石英粉4％-6％，氟化钡12％-20％，金红石粉4％-10％，氧化铝1.5％-3％，镁铝2％-8％，氧化镁2％-8％，四氟化铈0.5％-1.2％，碳酸锂2％-5％，其余为铜粉，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的氟化钡、氧化镁、氧化铝、石英粉、碳酸锂和四氟化铈与水玻璃粘结剂混合均匀，之后放置在加热炉中烧结，烧结完毕后研磨、过筛，筛选至粒度为80目～120目，得到药芯焊剂；
步骤3，将步骤1称取的镁铝、硅铁、铌铁、锰、银、金红石粉、镍粉、铬粉、钼粉和铜粉与步骤2中得到的药芯焊剂均匀混合，之后置于烘干炉中烘干，得到药芯粉末；
步骤4：通过药芯焊丝制丝机将步骤3制备得到的药芯粉末包裹在纯铜带内，并进行拉拔，得到药芯焊丝；
该药芯焊丝中药芯的填充量为18％～23％；
步骤5：采用绕丝机将步骤4中得到的药芯焊丝拉直、盘成圆盘，密封包装。
本发明的特点还在于，
步骤2中，烧结温度为600℃～700℃，烧结时间为3h～4h；水玻璃粘结剂与步骤1中称取的物质总质量之比为1：5。
步骤3中，烘干温度为220℃～250℃，烘干时间为2h～3h。
本发明的有益效果是，该药芯焊丝施焊时不需外加保护气体，可实现自保护焊接；该方法相比焊条和实心焊丝而言，焊接飞溅少，焊缝成型美观，具有很好的焊接工艺性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明T2-Y与20Mn23Al用自保护型药芯焊丝，包括药芯和药皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：硅铁0.5％-1.5％，锰3-6％，铬粉12％-25％，镍粉15-20％，钼粉2-3％，铌铁0.1％-0.5％，银2％-3.2％，石英粉4％-6％，氟化钡12％-20％，金红石粉4％-10％，氧化铝1.5％-3％，镁铝2％-8％，氧化镁2％-8％，四氟化铈0.5％-1.2％，碳酸锂2％-5％，其余为铜粉，以上组分质量百分比之和为100％；药皮为纯铜带；该药芯焊丝中药芯的填充量为18％～23％。
上述T2-Y与20Mn23Al用自保护型药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，分别称取硅铁0.5％-1.5％，锰3-6％，铬粉12％-25％，镍粉15-20％，钼粉2-3％，铌铁0.1％-0.5％，银2％-3.2％，石英粉4％-6％，氟化钡12％-20％，金红石粉4％-10％，氧化铝1.5％-3％，镁铝2％-8％，氧化镁2％-8％，四氟化铈0.5％-1.2％，碳酸锂2％-5％，其余为铜粉，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的氟化钡、氧化镁、氧化铝、石英粉、碳酸锂和四氟化铈与水玻璃粘结剂混合均匀，之后放置在加热炉中烧结，烧结完毕后研磨、过筛，筛选至粒度为80目～120目，得到药芯焊剂；
其中，烧结温度为600℃～700℃，烧结时间为3h～4h；
水玻璃粘结剂与步骤1中称取的物质总质量之比为1：5；
步骤3，将步骤1称取的镁铝、硅铁、铌铁、锰、银、金红石粉、镍粉、铬粉、钼粉和铜粉与步骤2中得到的药芯焊剂均匀混合，之后置于烘干炉中烘干，得到药芯粉末；
其中，烘干温度为220℃～250℃，烘干时间为2h～3h；
步骤4：通过药芯焊丝制丝机将步骤3制备得到的药芯粉末包裹在纯铜带内，并进行拉拔，得到药芯焊丝；
该药芯焊丝中药芯的填充量为18％～23％；
步骤5：采用绕丝机将步骤4中得到的药芯焊丝拉直、盘成圆盘，密封包装。
该药芯焊丝中各组分的作用和功能如下：
金属铬，具有提高接头耐蚀性的作用，同时对强度的提高也有一定作用，使焊接接头符合不锈钢的使用要求；
金属镍是使奥氏体形成并稳定的元素，在焊缝金属中起到一定的固溶强化作用，还具有提高焊接接头韧性的作用；
硅铁合金具有净化焊缝的作用，可以除去熔池中的S、P等有害元素；
四氟化铈可以净化晶界、细化晶粒、消除结晶裂纹，提高了焊缝金属的力学强度和韧性。
铝镁合金粉是自保护药芯焊丝中的脱氧脱氮剂，铝镁合金粉具有除氧的作用，焊接时易与氧气结合，从而保护了其他组分；
石英、氟化钡、金红石和氧化铝具有造渣的作用，焊接时产生熔渣对熔池进行保护；
氟化钡是碱性渣；石英、金红石和氧化铝是酸性渣，四者配合使用，可以调整熔渣的碱度，并且调节了焊接性能。
实施例1
T2-Y与20Mn23Al用自保护型药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，分别称取硅铁5g，锰50g，铬粉230g，镍粉160g，钼粉20g，铌铁1g，银20g，石英粉50g，氟化钡160g，金红石粉80g，氧化铝25g，镁铝60g，氧化镁80g，四氟化铈10g，碳酸锂30g，铜粉19g；
步骤2，将步骤1称取的氟化钡、氧化镁、氧化铝、石英粉、碳酸锂和四氟化铈与200g水玻璃粘结剂混合均匀，之后放置在加热炉中烧结，烧结完毕后研磨、过筛，筛选至粒度为80目，得到药芯焊剂；
其中，烧结温度为700℃，烧结时间为4h；
步骤3，将步骤1称取的镁铝、硅铁、铌铁、锰、银、金红石粉、镍粉、铬粉、钼粉和铜粉与步骤2中得到的药芯焊剂均匀混合，之后置于烘干炉中烘干，得到药芯粉末；
其中，烘干温度为250℃，烘干时间为3h；
步骤4，通过药芯焊丝制丝机将步骤3制备得到的药芯粉末包裹在纯铜带内，并进行拉拔至直径为1.2mm，得到药芯焊丝；
该药芯焊丝中药芯的填充量为18％～23％；
步骤5，采用绕丝机将步骤4得到的药芯焊丝拉直、盘成圆盘，密封包装。
实施例2
T2-Y与20Mn23Al用自保护型药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，分别称取硅铁10g，锰30g，铬粉120g，镍粉200g，钼粉22g，铌铁4g，银30g，石英粉60g，氟化钡180g，金红石粉100g，氧化铝18g，镁铝40g，氧化镁60g，四氟化铈12g，碳酸锂40g，铜粉74g；
步骤2，将步骤1称取的氟化钡、氧化镁、氧化铝、石英粉、碳酸锂和四氟化铈与200g水玻璃粘结剂混合均匀，之后放置在加热炉中烧结，烧结完毕后研磨、过筛，筛选至粒度为100目，得到药芯焊剂；
其中，烧结温度为600℃，烧结时间为3h；
步骤3，将步骤1称取的镁铝、硅铁、铌铁、锰、银、金红石粉镍粉、铬粉、钼粉和铜粉与步骤2中得到的药芯焊剂均匀混合，之后置于烘干炉中烘干，得到药芯粉末；
其中，烘干温度为220℃，烘干时间为2h；
步骤4，通过药芯焊丝制丝机将步骤3制备得到的药芯粉末包裹在纯铜带内，拉拔至直径为1.2mm，得到药芯焊丝；
该药芯焊丝中药芯的填充量为18％；
步骤5，采用绕丝机将步骤4得到的药芯焊丝拉直、盘成圆盘，密封包装。
实施例3
T2-Y与20Mn23Al用自保护型药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，分别称取硅铁15g，锰60g，铬粉250g，镍粉160g，钼粉30g，铌铁5g，银32g，石英粉45g，氟化钡120g，金红石粉50g，氧化铝15g，镁铝20g，氧化镁20g，四氟化铈5g，碳酸锂50g，铜粉123g；
步骤2，将步骤1称取的氟化钡、氧化镁、氧化铝、石英粉、碳酸锂和四氟化铈与200g水玻璃粘结剂混合均匀，之后放置在加热炉中烧结，烧结完毕后研磨、过筛，筛选至粒度为120目，得到药芯焊剂；
其中，烧结温度为650℃，烧结时间为3.5h；
步骤3，将步骤1称取的镁铝、硅铁、铌铁、锰、银、金红石粉、镍粉、铬粉、钼粉和铜粉与步骤2中得到的药芯焊剂均匀混合，之后置于烘干炉中烘干，得到药芯粉末；
其中，烘干温度为240℃，烘干时间为2.5h；
步骤4，通过药芯焊丝制丝机将步骤3制备得到的药芯粉末包裹在纯铜带内，拉拔至直径为1.2mm，得到药芯焊丝；
该药芯焊丝中药芯的填充量为20％；
步骤5，采用绕丝机将步骤4得到的药芯焊丝拉直、盘成圆盘，密封包装。
实施例4
T2-Y与20Mn23Al用自保护型药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，分别称取硅铁7g，锰40g，铬粉180g，镍粉150g，钼粉24g，铌铁2g，银25g，石英粉55g，氟化钡200g，金红石粉40g，氧化铝30g，镁铝50g，氧化镁40g，四氟化铈8g，碳酸锂20g，铜粉129g。
步骤2，将步骤1称取的氟化钡、氧化镁、氧化铝、石英粉、碳酸锂和四氟化铈与200g水玻璃粘结剂混合均匀，之后放置在加热炉中烧结，烧结完毕后研磨、过筛，筛选至粒度为80目，得到药芯焊剂；
其中，烧结温度为650℃，烧结时间为3h；
步骤3，将步骤1称取的镁铝、硅铁、铌铁、锰、银、金红石粉、镍粉、铬粉、钼粉和铜粉与步骤2中得到的药芯焊剂均匀混合，之后置于烘干炉中烘干，得到药芯粉末；
其中，烘干温度为220℃，烘干时间为2.5h；
步骤4：通过药芯焊丝制丝机将步骤3制备得到的药芯粉末包裹在纯铜带内，拉拔至直径为1.2mm，得到药芯焊丝；该药芯焊丝中药芯的填充量为20％；
步骤5，采用绕丝机将步骤4得到的药芯焊丝拉直、盘成圆盘，密封包装。
实施例5
T2-Y与20Mn23Al用自保护型药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，分别称取分别称取硅铁12g，锰45g，铬粉190g，镍粉180g，钼粉26g，铌铁3g，银22g，石英粉48g，氟化钡140g，金红石粉70g，氧化铝22g，镁铝30g，氧化镁60g，四氟化铈9g，碳酸锂42g，铜粉101g；
步骤2，将步骤1称取的氟化钡、氧化镁、氧化铝、石英粉、碳酸锂和四氟化铈与200g水玻璃粘结剂混合均匀，之后放置在加热炉中烧结，烧结完毕后研磨、过筛，筛选至粒度为80目～120目，得到药芯焊剂；
其中，烧结温度为650℃，烧结时间为3.5h；
步骤3，将步骤1称取的镁铝、硅铁、铌铁、锰、银、金红石粉、镍粉、铬粉、钼粉和铜粉与步骤2中得到的药芯焊剂均匀混合，之后置于烘干炉中烘干，得到药芯粉末；
其中，烘干温度为230℃，烘干时间为2.2h；
步骤4，通过药芯焊丝制丝机将步骤3制备得到的药芯粉末包裹在铜带内，拉拔至直径为1.2mm，得到药芯焊丝；
该药芯焊丝中药芯的填充量为22％；
步骤5，采用绕丝机将步骤4得到的药芯焊丝拉直、盘成圆盘，密封包装。
选取熔化极气体保护焊(GMAW)，焊接电流为180A～240A，电压为20V～26V，保护气体为He或者He70％～Ar30％混合气体，气体流速为15L/min，利用实施例1～5中制备的药芯焊丝焊接T2-Y与20Mn23Al钢板，结果如表1所示，由该实验结果可知，本方法制备的药芯焊丝在焊接时飞溅较小且焊接接头成型性好。
表1药芯焊丝焊接T2-Y与20Mn23Al钢板的实验结果
本发明方法制备的药芯焊丝能够用于铜与钢之间的焊接，对于铜钢异种材料连接重要工程意义，该方法相比焊条和实心焊丝而言，焊接飞溅少，焊缝成型美观，具有很好的焊接工艺性，适合于连续送丝焊接设备，同时，该方法制备工艺简单、操作方便，适用于进行大规模批量生产。
Claims (6)
1.T2-Y与20Mn23Al用自保护型药芯焊丝，其特征在于，包括药芯和药皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：硅铁0.5％-1.5％，锰3-6％，铬粉12％-25％，镍粉15-20％，钼粉2-3％，铌铁0.1％-0.5％，银2％-3.2％，石英粉4％-6％，氟化钡12％-20％，金红石粉4％-10％，氧化铝1.5％-3％，镁铝2％-8％，氧化镁2％-8％，四氟化铈0.5％-1.2％，碳酸锂2％-5％，其余为铜粉，以上组分质量百分比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的T2-Y与20Mn23Al用自保护型药芯焊丝，其特征在于，所述药皮为纯铜带。
3.根据权利要求1所述的T2-Y与20Mn23Al用自保护型药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝中药芯的填充量为18％～23％。
4.T2-Y与20Mn23Al用自保护型药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，分别称取硅铁0.5％-1.5％，锰3-6％，铬粉12％-25％，镍粉15-20％，钼粉2-3％，铌铁0.1％-0.5％，银2％-3.2％，石英粉4％-6％，氟化钡12％-20％，金红石粉4％-10％，氧化铝1.5％-3％，镁铝2％-8％，氧化镁2％-8％，四氟化铈0.5％-1.2％，碳酸锂2％-5％，其余为铜粉，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的氟化钡、氧化镁、氧化铝、石英粉、碳酸锂和四氟化铈与水玻璃粘结剂混合均匀，之后放置在加热炉中烧结，烧结完毕后研磨、过筛，筛选至粒度为80目～120目，得到药芯焊剂；
步骤3，将步骤1称取的镁铝、硅铁、铌铁、锰、银、金红石粉、镍粉、铬粉、钼粉和铜粉与步骤2中得到的药芯焊剂均匀混合，之后置于烘干炉中烘干，得到药芯粉末；
步骤4：通过药芯焊丝制丝机将步骤3制备得到的药芯粉末包裹在纯铜带内，并进行拉拔，得到药芯焊丝；
该药芯焊丝中药芯的填充量为18％～23％；
步骤5：采用绕丝机将步骤4中得到的药芯焊丝拉直、盘成圆盘，密封包装。
5.根据权利要求4所述的T2-Y与20Mn23Al用自保护型药芯焊丝的制备方法，所述步骤2中，烧结温度为600℃～700℃，烧结时间为3h～4h；水玻璃粘结剂与步骤1中称取的物质总质量之比为1：5。
6.根据权利要求4所述的T2-Y与20Mn23Al用自保护型药芯焊丝的制备方法，所述步骤3中，烘干温度为220℃～250℃，烘干时间为2h～3h。
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