CN108568592B - 一种提高搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性能的方法 - Google Patents

一种提高搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性能的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108568592B
CN108568592B CN201810327042.4A CN201810327042A CN108568592B CN 108568592 B CN108568592 B CN 108568592B CN 201810327042 A CN201810327042 A CN 201810327042A CN 108568592 B CN108568592 B CN 108568592B
Authority
CN
China
Prior art keywords
friction stir
joint
stir welding
welding
corrosion resistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810327042.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108568592A (zh
Inventor
张华�
赵常宇
崔冰
潘睿
窦程亮
邵童阁
张巍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Petrochemical Technology
Original Assignee
Beijing Institute of Petrochemical Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Petrochemical Technology filed Critical Beijing Institute of Petrochemical Technology
Priority to CN201810327042.4A priority Critical patent/CN108568592B/zh
Publication of CN108568592A publication Critical patent/CN108568592A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108568592B publication Critical patent/CN108568592B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/26—Auxiliary equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/003—Cooling means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

本发明公开了一种提高搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法，首先对采用搅拌摩擦焊焊接完成后的焊接接头处进行电阻加热，使其温度达到500℃，然后采用粒度为纳米级别(尺寸在1‑500nm)的二氧化硅颗粒(或其他疏水性颗粒)对焊接接头进行冷喷涂表面处理，送粉速率为30g/min，送粉距离为25mm，使焊接接头处形成厚度为150μm的疏水性冷喷涂层。本发明不仅可以方便有效地提高搅拌摩擦焊焊接接头的耐腐蚀性能，延长搅拌摩擦焊焊接接头的使用寿命，而且处理方法简单易实现，处理效果稳定性强、性能可靠，经济实用，因此极具实际价值。

Description

一种提高搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性能的方法
技术领域
本发明涉及一种金属材料连接技术，尤其涉及一种提高搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性能的方法。
背景技术
搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding，FSW)是英国焊接研究所(The WeldingInstitute)于1991年发明的一种固相焊接技术。它是利用一种特殊形式的搅拌头边旋转边前进，通过搅拌头与工件的摩擦产生热量，摩擦热使该部位金属处于热塑性状态，并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动，从而使待焊件压焊为一个整体。与传统的焊接方法相比，搅拌摩擦焊具有接头质量高、焊接变形小、残余应力小、焊接过程无污染等优点，是铝、镁等轻合金的优选焊接方法，广泛用于航空航天，船舶，交通运输等领域。搅拌摩擦焊的焊缝从组织上可以分为四种不同的区域：焊核区(Weld Nugget Zone，WNZ)、热机影响区(Thermo-Mechanically Affected Zone，TMAZ)、热影响区(Heat-Affected Zone，HAZ)和轴肩影响区(Should-Affected Zone，SAZ)，这四个区域的组织差异较大，因此这四个区域在耐腐蚀性方面存在较大差异，从而导致了焊接接头的耐腐蚀性下降。
腐蚀发生的根本原因是存在传播介质，而实际服役环境下，水是最常见的腐蚀介质，大多数搅拌摩擦焊所用材料都是亲水的，导致其很容易发生腐蚀，若将其表面材料进行保护，将亲水性变为疏水性，可以很大程度上解决搅拌摩擦焊接头的耐腐蚀问题。冷喷涂技术作为一种新型固相连接技术，能够形成致密保护层，对材料进行保护，目前已大量应用于各类金属材料中，但将其应用于对焊接接头的保护，目前还很少。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性能的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的提高搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法，包括：
对采用搅拌摩擦焊焊接完成后的焊接接头处进行电阻加热，使其温度达到500℃，然后采用粒度为纳米级别二氧化硅颗粒对焊接接头进行冷喷涂表面处理，送粉速率为30g/min，送粉距离为25mm，使焊接接头处形成厚度为150μm的疏水性冷喷涂层。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的提高搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法，不仅可以方便有效地提高搅拌摩擦焊焊接接头的耐腐蚀性能，延长搅拌摩擦焊焊接接头的使用寿命，而且处理方法简单易实现，处理效果稳定性强、性能可靠，经济实用，因此极具实际价值。
附图说明
图1为本发明实施例提供的提高搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法的工作原理示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本发明的提高搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法，其较佳的具体实施方式是：
包括：
对采用搅拌摩擦焊焊接完成后的焊接接头处进行电阻加热，使其温度达到500℃，然后采用粒度为纳米级别二氧化硅颗粒对焊接接头进行冷喷涂表面处理，送粉速率为30g/min，送粉距离为25mm，使焊接接头处形成厚度为150μm的疏水性冷喷涂层。
所述的电阻加热包括：
将焊接接头的两端接入电源正负极，从而对焊接接头进行电阻加热，使焊接接头的温度达到500℃。
先对采用搅拌摩擦焊焊接完成后的焊接接头处进行喷丸处理，再对焊接接头进行电阻加热。
所述的喷丸处理包括：
喷丸处理的工作气体为压缩空气，压力为0.8Mpa。
所述的冷喷涂颗粒为纳米级别、尺寸在1-500nm的二氧化硅颗粒或其他疏水性颗粒。
所述的焊接接头为传统搅拌摩擦焊焊接接头、双轴肩搅拌摩擦焊焊接接头、静轴肩搅拌摩擦焊焊接接头中的至少一种。
纳米级别的二氧化硅颗粒是非常好的疏水性材料，通过冷喷涂技术将其喷涂在接头表面，可以使搅拌摩擦焊接头表面由亲水性改性为疏水性，进而从根本上解决接头的腐蚀问题。
本发明的提高搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法，不仅可以方便有效地提高搅拌摩擦焊焊接接头的耐腐蚀性能，延长搅拌摩擦焊焊接接头的使用寿命，而且处理方法简单易实现，处理效果稳定性强、性能可靠，经济实用，因此极具实际价值。
本发明的提高搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法，先对采用搅拌摩擦焊焊接完成后的焊接接头处进行电阻加热，提高了焊接接头处的界面结合强度，然后采用粒度为纳米级别(尺寸在1-500nm)的二氧化硅颗粒(或其他疏水性颗粒)对电阻加热至500℃的焊接接头进行冷喷涂表面处理，并且送粉速率控制为30g/min，送粉距离控制为25mm，从而可以在焊接接头的表面形成一个厚度为150μm的致密冷喷涂层，该冷喷涂层具有疏水性，这不仅能够有效提高搅拌摩擦焊焊接接头的耐腐蚀性能，延长搅拌摩擦焊焊接接头的使用寿命，而且处理方法简单易实现，处理效果稳定性强、性能可靠，经济实用，极具实际应用价值。
本发明具有如下优点和效果：
制备的冷喷涂层结构致密，孔隙率较低；制备的涂层为疏水性涂层；表层平整，很大程度的降低了应力集中；显著提高了冷喷涂涂层的耐腐蚀性。
具体实施例：
如图1所示，其具体包括：对采用搅拌摩擦焊刚焊接完成后的焊接接头处进行喷砂处理，再对焊接接头进行电阻加热，使其温度达到500℃，然后采用纳米二氧化硅冷喷涂颗粒(或其他疏水性颗粒)对焊接接头进行冷喷涂表面处理，送粉速率为30g/min，送粉距离为25mm，使焊接接头处形成厚度为150μm的疏水性冷喷涂层。
其中，该提高搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法可包括以下内容：
(1)所述焊接接头为传统搅拌摩擦焊焊接接头、双轴肩搅拌摩擦焊焊接接头、静轴肩搅拌摩擦焊焊接接头中的至少一种。在实际应用中，进行搅拌摩擦焊的焊接设备可以采用现有技术中的搅拌摩擦焊设备，并且焊接参数的选择可以根据所焊材料各自物理性能及差异进行选择。
(2)所述的喷丸处理包括：喷丸处理的工作气体为压缩空气，压力为0.8Mpa，这有助于提高冷喷涂层与焊接接头处的结合强度。
(3)对焊接接头进行电阻加热，使其温度达到500℃，这可以提高焊接接头处的界面结合强度，使焊接接头处的材料达到一个较为活跃的状态，从而有助于提高冷喷涂层与焊接接头处的结合强度。所述的对焊接接头进行电阻加热可以包括：将焊接接头的两端接入电源正负极，从而对焊接接头进行电阻加热，使焊接接头的温度达到500℃。
(4)所述的冷喷涂颗粒为纳米级别(尺寸在1-500nm)的二氧化硅颗粒或其他疏水性颗粒。
(5)所述的冷喷涂表面处理除了本发明明确要求的技术参数外均可以按照现有技术中的冷喷涂表面处理技术进行。本发明中采用的冷喷涂表面处理工艺是通过预热高压，将粉末粒子以较高速度撞击基体，通过较大的塑性变形沉积于基体表面而形成涂层，具有低成本、快速高效、无氧化、组织均匀、可百分百回收利用等优点。
具体地，本发明中提高搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法将冷喷涂表面处理技术应用于搅拌摩擦焊焊接接头的保护当中，从而可以在焊接接头的表面形成一个厚度为150μm的疏水性致密保护层(即冷喷涂层)，这能够方便有效地提高搅拌摩擦焊焊接接头的耐腐蚀性能，延长搅拌摩擦焊焊接接头的使用寿命。
综上可见，本发明实施例不仅可以方便有效地提高搅拌摩擦焊焊接接头的耐腐蚀性能，延长搅拌摩擦焊焊接接头的使用寿命，而且处理方法简单易实现，处理效果稳定性强、性能可靠，经济实用，因此极具实际应用价值。
实施例1
如图1所示，用于对6mm厚的2219高强铝合金焊接接头进行处理，其具体包括以下步骤：
步骤A、对采用搅拌摩擦焊焊接完成后的2219高强铝合金焊接接头1进行喷砂处理，喷砂处理的工作气体为压缩空气，压力为0.8Mpa。其中的搅拌摩擦焊是对6mm厚的2219高强铝合金焊接接头进行搅拌摩擦焊，焊接速度为100mm/min，搅拌头旋转速度为500r/min，下压量控制为0.2mm。
步骤B、将喷砂处理后的2219高强铝合金焊接接头1的两端接入电源正负极，从而对2219高强铝合金焊接接头1进行电阻加热，使其温度达到500℃。
步骤C、采用粒度为260nm的二氧化硅颗粒在现有冷喷涂表面处理装置3中对温度达到500℃的2219高强铝合金焊接接头1进行冷喷涂表面处理，送粉速率为30g/min，送粉距离为25mm，使2219高强铝合金焊接接头1处形成厚度为150μm的二氧化硅疏水性冷喷涂层2。
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披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种提高搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法，其特征在于，包括：
对采用搅拌摩擦焊焊接完成后的焊接接头处进行电阻加热，使其温度达到500℃，然后采用粒度为纳米级别二氧化硅颗粒对焊接接头进行冷喷涂表面处理，送粉速率为30g/min，送粉距离为25mm，使焊接接头处形成厚度为150μm的疏水性冷喷涂层；
所述的电阻加热包括：
将焊接接头的两端接入电源正负极，从而对焊接接头进行电阻加热，使焊接接头的温度达到500℃；
先对采用搅拌摩擦焊焊接完成后的焊接接头处进行喷丸处理，再对焊接接头进行电阻加热；
所述的冷喷涂颗粒为纳米级别、尺寸在1-500nm的二氧化硅颗粒。
2.根据权利要求1所述的提高搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法，其特征在于，所述的喷丸处理包括：
喷丸处理的工作气体为压缩空气，压力为0.8Mpa。
3.根据权利要求1或2所述的提高搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法，其特征在于，所述的焊接接头为传统搅拌摩擦焊焊接接头、双轴肩搅拌摩擦焊焊接接头、静轴肩搅拌摩擦焊焊接接头中的至少一种。
CN201810327042.4A 2018-04-12 2018-04-12 一种提高搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性能的方法 Active CN108568592B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810327042.4A CN108568592B (zh) 2018-04-12 2018-04-12 一种提高搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性能的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810327042.4A CN108568592B (zh) 2018-04-12 2018-04-12 一种提高搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性能的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108568592A CN108568592A (zh) 2018-09-25
CN108568592B true CN108568592B (zh) 2020-09-29

Family

ID=63574811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810327042.4A Active CN108568592B (zh) 2018-04-12 2018-04-12 一种提高搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性能的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108568592B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007308737A (ja) * 2006-05-16 2007-11-29 Toyota Motor Corp 溶接部の防食方法
CN102088090A (zh) * 2010-12-17 2011-06-08 华北电力大学 采用冷喷涂技术制备固体氧化物燃料电池ssc阴极的方法
JP2015067887A (ja) * 2013-09-30 2015-04-13 日立オートモティブシステムズ株式会社 アルミニウム部品の表面処理方法
CN105420720A (zh) * 2015-11-09 2016-03-23 北京理工大学 一种长期储存n2o4的铝合金储箱焊缝表面防护方法
CN206074841U (zh) * 2016-08-31 2017-04-05 上海气象仪器厂有限公司 翻斗式雨量传感器
CN106906466A (zh) * 2017-03-24 2017-06-30 深圳智达机械技术有限公司 一种基于冷喷涂的减阻涂层

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070031591A1 (en) * 2005-08-05 2007-02-08 TDM Inc. Method of repairing a metallic surface wetted by a radioactive fluid
US20080041921A1 (en) * 2005-09-26 2008-02-21 Kevin Creehan Friction stir fabrication

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007308737A (ja) * 2006-05-16 2007-11-29 Toyota Motor Corp 溶接部の防食方法
CN102088090A (zh) * 2010-12-17 2011-06-08 华北电力大学 采用冷喷涂技术制备固体氧化物燃料电池ssc阴极的方法
JP2015067887A (ja) * 2013-09-30 2015-04-13 日立オートモティブシステムズ株式会社 アルミニウム部品の表面処理方法
CN105420720A (zh) * 2015-11-09 2016-03-23 北京理工大学 一种长期储存n2o4的铝合金储箱焊缝表面防护方法
CN206074841U (zh) * 2016-08-31 2017-04-05 上海气象仪器厂有限公司 翻斗式雨量传感器
CN106906466A (zh) * 2017-03-24 2017-06-30 深圳智达机械技术有限公司 一种基于冷喷涂的减阻涂层

Also Published As

Publication number Publication date
CN108568592A (zh) 2018-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fei et al. Effect of pre-hole offset on the property of the joint during laser-assisted friction stir welding of dissimilar metals steel and aluminum alloys
Atabaki et al. Welding of aluminum alloys to steels: an overview
CN102383126B (zh) 一种具有预热与后热功能且高效的三光束激光熔覆无裂纹涂层的方法
Kurt et al. Effect of friction welding parameters on mechanical and microstructural properties of dissimilar AISI 1010-ASTM B22 joints
CN102409338B (zh) 一种同波长双光束窄斑激光快速熔覆的方法
CN100564572C (zh) 金属零件表面缺陷修复及防腐处理的方法
JP2007308737A (ja) 溶接部の防食方法
WO2021128841A1 (zh) 一种激光复合冷喷涂原位氮化强化方法及冷喷涂装置
CN103753029B (zh) 一种摩擦清理均化下的电弧金属螺柱焊接方法及装置
CN112719598B (zh) 一种Al-Si涂层热成型钢双摆动激光焊接方法
Ren et al. Clinch-resistance spot welding of galvanized mild steel to 5083 Al alloy
CN105057881A (zh) 利用预堆铝层实现钛铝异种金属搅拌摩擦焊搭接的方法
CN107717209A (zh) 一种高强铝合金的搅拌摩擦焊方法
CN109940260A (zh) 冷喷Ti涂层辅助铝-钢异种金属搭接的搅拌摩擦焊方法
CN108568592B (zh) 一种提高搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性能的方法
CN108500444A (zh) 一种提高轻质合金搅拌摩擦焊接接头表面腐蚀性能的方法
CN107127455B (zh) 一种激光-搅拌摩擦焊接金刚石工具的方法
CN211620614U (zh) 一种激光复合冷喷涂高速沉积的冷喷涂设备
CN109570745B (zh) 一种超声波辅助自蔓延连接金属与非金属的方法
CN107962291A (zh) 一种提高铝合金搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法
CN107988463A (zh) 一种提高高强铝合金搅拌摩擦焊焊接接头耐腐蚀性能的方法
Kumar et al. Evaluation of Processes Parameter and Mechanical Properties in Friction Stir Welded Steels
US3147089A (en) Alloy brazing composition and method of brazing
TWI538883B (zh) 構造用合金鋼的銲接活性劑
Arun et al. To design and construct a friction welding attachment on lathe, conduct experiment and to study about mechanical behavior of friction welded joints of aluminum rods

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant