CN108941979A - 一种无镀铜er50-6气保护实心焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无镀铜ER50‑6气保护实心焊丝，包括钢丝基体和表面涂层；所述表面涂层包括如下重量份数的组分，基础液45～53份；微米级颗粒状石墨8～13份；纳米级石墨烯17份～24份；纳米级鳞片状石墨17～24份。本发明所述的实心焊丝，采用特殊的表面涂层使无镀铜焊丝在导电、润滑、导电嘴磨损、防锈等指标上等同和优于镀铜焊丝。

Description

一种无镀铜ER50-6气保护实心焊丝
技术领域
本发明属于气体保护镀铜实心焊丝技术领域，尤其是涉及一种无镀铜ER50-6气保护实心焊丝。
背景技术
气体保护镀铜实心焊丝的生产在我国已经非常普遍，因焊丝镀铜工艺中使用酸碱清洗和镀铜液镀铜，使得该产品在生产过程能耗高，污染物排放多，环境治理难度大。为适应节能降耗、绿色发展的趋势，必须对传统工艺进行改革，以非镀铜涂层取代镀铜层，让生产过程彻底抛弃酸碱和镀铜工艺，从根本上解决环境污染问题。
想要研发一种无镀铜焊丝，需要解决以下技术问题：
1、焊丝生产中钢丝的拉拔以粉状润滑剂为主，钢丝在拉拔结束后表面有润滑粉附着，钢丝表面润滑粉的残留数量对无镀铜焊丝的焊接工艺有显著影响，找到残留数量的临界值是研发无镀铜焊丝的一项重要内容。
2、无镀铜焊丝表面涂层是一种不同于镀铜层的特殊涂层，从焊接工艺角度必须具备：导电、润滑、防锈、减轻导电嘴磨损的作用。
3、无镀铜焊丝表面涂层从生产工艺角度必须具备：亲油亲水性、渗透性、急速干燥性、超强附着性的特点。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种无镀铜ER50-6气保护实心焊丝，以克服现有技术的不足，采用特殊的表面涂层使无镀铜焊丝在导电、润滑、导电嘴磨损、防锈等指标上等同和优于镀铜焊丝，从根本上解决了镀铜焊丝生产过程中产生工业废水、废气、废渣的环境污染问题；可以适用于核电工程、电力输送、汽车工程等领域。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种无镀铜ER50-6气保护实心焊丝，包括钢丝基体和表面涂层；所述表面涂层包括如下重量份数的组分，基础液45～53份；微米级颗粒状石墨8～13份；纳米级石墨烯17份～24份；纳米级鳞片状石墨17～24份。
优选的，所述表面涂层包括如下重量份数的组分，基础液48～50份；微米级颗粒状石墨10～11份；纳米级石墨烯20份～21份；纳米级鳞片状石墨20～21份。
优选的，所述基础液包括如下重量份数的组分，聚3，4-乙烯二氧噻吩25～35份；脂肪醇聚氧乙烯醚45～55份；聚氨基甲酸酯15～25份。
优选的，所述基础液包括如下重量份数的组分，聚3，4-乙烯二氧噻吩28～32份；脂肪醇聚氧乙烯醚48～52份；聚氨基甲酸酯18～22份。
优选的，所述基础液包括如下重量份数的组分，聚3，4-乙烯二氧噻吩30份；脂肪醇聚氧乙烯醚50份；聚氨基甲酸酯20份。
优选的，所述钢丝基体为型号ER50-6的盘条拉拔减径至要求直径，并表面经去润滑粉处理后得到的润滑粉残留小于0.05g/m2的钢丝；优选的，直径为0.8mm～1.6mm；其中直径可以为0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm等。
微米级颗粒石墨层高于超导水性聚合物纤维层，在焊接过程中优先与导电嘴接触，起到增加导电性和润滑性的作用。也起到降低导电嘴磨损的作用。超导水性聚合物纤维层在钢丝基体表面形成一层与空气接触的隔离层对焊丝的抗锈性有很好作用，同时该层物质因为硬度比单质铜低，起到降低导电嘴磨损的作用。纳米级鳞片状石墨和石墨烯增加了隔离层的导电性、润滑性，对提高隔离层的导电效果和降低摩擦系数有很好的补充。
本发明还公开了一种制备如上所述的无镀铜ER50-6气保护实心焊丝的方法，包括如下步骤，
1)基础液配制：分别称取聚3，4乙烯二氧噻吩、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氨基甲酸酯倒入搅拌器内进行搅拌，搅拌速度为50～60转/分，搅拌时间0.5～1.5小时；
2)涂敷液制做：称取基础液，加入微米级颗粒状石墨、纳米级石墨烯和纳米级鳞片状石墨，倒入搅拌器内进行搅拌，搅拌速度50～60转/分，搅拌时间1.5～2.5小时；
3)特殊涂层涂敷：将涂敷液加入到涂敷模盒内，将拉拔到要求直径的钢丝穿过涂敷液后再穿过拔丝模，钢丝的运行速度12～18m/s；拔丝模的孔径比焊丝直径大2～4μm；
4)涂层烘干：温度150℃～200℃，风速5m/s的烘干器，烘干时间0.3s～0.5s。
本发明如上所述的无镀铜ER50-6气保护实心焊丝可以用于全部的镀铜焊丝领域，取代现有的镀铜焊丝。
相对于现有技术，本发明所述的无镀铜气保护实心焊丝，具有以下优势：
焊丝表面的无镀铜处理使焊丝生产过程彻底抛弃酸碱和镀铜工艺，从根本上解决了镀铜焊丝生产过程中产生工业废水、废气、废渣的环境污染问题。采用特殊的表面涂层使无镀铜焊丝在导电、润滑、导电嘴磨损、防锈等指标上等同和优于镀铜焊丝，这对无镀铜焊丝的推广提供了保证。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
一种无镀铜ER50-6气保护实心焊丝，通过如下方法制备而成，
1)基础液制做：分别称取聚3，4乙烯二氧噻吩9kg；脂肪醇聚氧乙烯醚15kg；聚氨基甲酸酯6kg倒入搅拌器内进行搅拌，搅拌速度：50～60转/分，搅拌时间1小时，制成基础液30kg。
2)涂敷液制做：称取，基础液30kg，加入微米级颗粒状石墨6kg，纳米级石墨烯12kg，纳米级鳞片状石墨12kg，倒入搅拌器内进行搅拌，搅拌速度50～60转/分，搅拌时间2小时，制成涂敷液60kg。
3)特殊涂层涂敷：将涂敷液加入到涂敷模盒内，表面润滑粉残留0.04g/m2直径1.175mm的钢丝穿过涂敷液后再穿过孔径是1.178mm孔径的拔丝模。钢丝的运行速度15m/s。
4)涂层烘干：为使涂敷在钢丝表面的涂敷液完全干燥，钢丝经过长度4m，温度150℃～200℃，风速5m/s的烘干器。
无镀铜焊丝(本申请实施例焊丝)与镀铜焊丝(现有的镀铜焊丝ER50-6)的性能测试和对比：
包括电弧稳定性、焊接飞溅、焊接烟尘、导电嘴磨损、送丝阻力、扩散氢、抗锈性方面的对比。
焊接气体：100％CO2；
焊接规范：260A-28V；
1、电弧稳定性测试：测试工具：汉诺威焊接质量测试仪
电弧稳定性测试，镀铜焊丝与无镀铜焊丝性能持平。
2、焊接飞溅测试：测试工具：精度0.0001g的物理天平。
使用焊接小车，连续焊接时间5分钟，测量导电嘴和喷管上附着的飞溅重量。
焊接飞溅测试，镀铜焊丝与无镀铜焊丝持平。
3、焊接烟尘测试：测试工具：真空烟尘收集器、精度0.0001g的物理天平。
焊接烟尘测试：无镀铜焊丝优于镀铜焊丝。
4、导电嘴磨损测试：测试工具：精度0.0001g的物理天平；(1号和2号为每组平行试验，以下同)
导电嘴磨损方面镀铜焊丝等同于无镀铜焊丝。
5、送丝阻力测试：测试工具：量程20kg拉力计。
送丝阻力测试镀铜焊丝与无镀铜焊丝持平。
6、扩散氢测试：检测工具：高温色谱扩散氢测定仪。
扩散氢测试，无镀铜焊丝优于镀铜焊丝。
7、焊丝抗锈性对比：测试工具：恒温恒湿箱。
抗锈性测试：无镀铜焊丝优于镀铜焊丝。
在以上测试项目中无镀铜焊丝等同或优于镀铜焊丝。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种无镀铜ER50-6气保护实心焊丝，其特征在于：包括钢丝基体和表面涂层；所述表面涂层包括如下重量份数的组分，基础液45～53份；微米级颗粒状石墨8～13份；纳米级石墨烯17份～24份；纳米级鳞片状石墨17～24份。
2.根据权利要求1所述的无镀铜ER50-6气保护实心焊丝，其特征在于：所述表面涂层包括如下重量份数的组分，基础液48～50份；微米级颗粒状石墨10～11份；纳米级石墨烯20份～21份；纳米级鳞片状石墨20～21份。
3.根据权利要求1或2所述的无镀铜ER50-6气保护实心焊丝，其特征在于：所述基础液包括如下重量份数的组分，聚3，4-乙烯二氧噻吩25～35份；脂肪醇聚氧乙烯醚45～55份；聚氨基甲酸酯15～25份。
4.根据权利要求3所述的无镀铜ER50-6气保护实心焊丝，其特征在于：所述基础液包括如下重量份数的组分，聚3，4-乙烯二氧噻吩28～32份；脂肪醇聚氧乙烯醚48～52份；聚氨基甲酸酯18～22份。
5.根据权利要求3所述的无镀铜ER50-6气保护实心焊丝，其特征在于：所述基础液包括如下重量份数的组分，聚3，4-乙烯二氧噻吩30份；脂肪醇聚氧乙烯醚50份；聚氨基甲酸酯20份。
6.根据权利要求1～5所述的无镀铜ER50-6气保护实心焊丝，其特征在于：所述钢丝基体为型号ER50-6的盘条拉拔减径至要求直径并表面经去润滑粉处理后得到的润滑粉残留小于0.05g/m2的钢丝；优选的，直径为0.8mm～1.6mm。
7.一种制备如权利要求1～6任一项所述的无镀铜ER50-6气保护实心焊丝的方法，其特征在于：包括如下步骤，
1)基础液配制：分别称取聚3，4乙烯二氧噻吩、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氨基甲酸酯倒入搅拌器内进行搅拌，搅拌速度为50～60转/分，搅拌时间0.5～1.5小时；
2)涂敷液制做：称取基础液，加入微米级颗粒状石墨、纳米级石墨烯和纳米级鳞片状石墨，倒入搅拌器内进行搅拌，搅拌速度50～60转/分，搅拌时间1.5～2.5小时；
3)特殊涂层涂敷：将涂敷液加入到涂敷模盒内，将拉拔到要求直径的钢丝穿过涂敷液后再穿过拔丝模，钢丝的运行速度12～18m/s；拔丝模的孔径比焊丝直径大2～4μm；
4)涂层烘干：温度150℃～200℃，风速5m/s的烘干器，烘干时间0.3s～0.5s。
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