CN109732239A - 用于制造焊丝的高镁锰铬钴铝合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种用于制造焊丝的高镁锰铬钴铝合金及其制备方法，其特征在于：该合金的组分及重量百分比如下：镁：4.5‑7.5wt％；锰：0.0005‑0.85wt％；铬：0.1‑1.0wt％；锆：0.01‑0.10wt％；钴：0.005‑0.1wt％；微量元素W1重量百分比为：0.0005‑0.01wt％；微量元素W2重量百分比为:0.0001‑0.01wt％；Li，Na，K，Ca，Rb，Cs中的任何一种元素含量分别小于0.001wt％；余量为铝及不可避免的杂质元素。对上述高镁锰铬钴铝合金采用连铸连轧工艺制作坯杆，经过多道次的塑性加工、阶梯退火、剥皮、分装工艺制造成成品，所制造的成品在焊接时飞溅少、性能稳定，且焊缝强度得以提高，成本合适，具有广阔的市场应用前景。

Description

用于制造焊丝的高镁锰铬钴铝合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造焊丝的高镁锰铬钴铝合金及其制备方法，尤其适合于惰性气体保护电弧焊用铝合金焊丝。

背景技术

在我国经济处于新旧动能转化的关键时期，国际化竞争日益加剧的今天，铝及铝基合金作为一种重要的基础原材料，其作用显得尤为重要。铝及铝基合金加工材通常以管、棒、线、板、带、箔的形态广泛地应用于电力、交通、建筑、机械、电子信息、航空航天和国防军工等领域，在保障国民经济建设和社会发展等方面发挥了不可或缺的作用。

最近几年，随着我国产业结构优化升级步伐加快及节能降耗的方针政策逐渐深入人心，伴随着高铁、汽车工业、轨道交通、压力容器、船舶工程、石油化工、航空航天、军工产业等行业向轻量化方向发展，高性能铝及铝基合金焊丝产品(以下简称铝焊丝)的需求持续增长。然而，因受制于我国工业起步晚、基础薄弱的限制，当前经济态势下，高端铝焊丝完全被欧美发达市场的几个国家的生产厂商所垄断，严重地阻碍了我国相关行业的发展。

而国内铝合金原材料熔炼、光亮化表面处理工艺落后，目前只能生产低端的铝焊丝，用于非关键结构及高性能方面的焊接，不能满足高端装备的焊接制造需求。因此，为满足我国高端装备的制造需求，急需高端铝焊丝国产化并开发具有独立自主知识产权的专利产品。

随着全球环保要求的提高和传统能源的枯竭，带来了对汽车工业轻量化、轨道列车轻量化、飞机轻量化的迫切需求，铝制造产品的需求量得到了快速的增长。铝制品在轻量化的应用过程中，主要以板带材的形式出现，在应用过程中需要进行大量的焊接作业，目前铝合金焊接主要以惰性气体保护电弧焊为主。

惰性气体保护电弧焊是利用惰性气体作为保护介质的一种电弧焊技术；为适应铝合金、镁合金、不锈钢等焊接的需要，气体保护电弧焊在上个世纪三四十年代发展起来的。惰性气体保护电弧焊分为钨极惰性气体保护焊(TIG焊)和熔化极惰性气体保护焊(MIG焊)两大类。随着铝合金应用的发展，对于铝合金惰性气体保护电弧焊焊接强度、自动化及稳定性有了更高的要求。

铝合金焊接材料(铝合金焊丝)是铝及铝合金惰性气体保护电弧焊的关键，要获得优异的焊接质量需要有高质量的铝焊丝。铝焊丝的制备需要有优选的成分设计，同时也需要有优化的制备工艺设计。目前国产焊丝仍不能满足高端铝焊丝市场的要求，高端铝焊丝市场均被外资品牌所占据。国产焊丝与进口焊丝相比存在焊后焊缝强度低、内部气孔及夹杂多、焊丝稳定性差、表面质量差等不足。

下面阐述以下国内外铝焊丝的主要技术状况：

(1)传统铝焊丝以5XXX系铝镁合金焊丝应用最为广泛，其典型牌号为ER5356，传统牌号铝焊丝在使用过程中存在焊接强度偏低、焊缝组织粗大等问题，目前国内有通过添加Sc的方式，细化晶粒，提高焊缝的强度，如专利CN103286471B；有通过提高Mg含量及Zn元素提高焊缝强度，如专利CN103286472B；有通过添加Ce提高熔体洁净度，如专利CN105108372B；有通过添加Er细化晶粒，如专利CN106271192A。

另一方面，根据ISO18273-2015国际标准显示：其它5XXX系铝镁合金焊丝，如Al5249、Al5087、Al5187的锆含量一般大于0.1％，在非真空条件下，因为锆的金属蒸气压比较低，熔炼时锆的挥发会比较大，为了保证锆的成分满足标准的要求，锆的加入比例会比常规其它金属的添加高很多，或者采用特殊的熔炼方法，这样会导致实际生产时的成本提高。

再者，根据ISO18273-2015国际标准显示：所有5XXX系铝镁合金焊丝的铬的添加量均在0.30％以下，过低的添加量实际上达不到焊丝强化的效果，在高强度连接部位的焊接时，标准牌号的5XXX铝合金焊丝的应用范围同样受到限制，同样影响应用效果。

(2)国内铝焊丝一般采用以下两种工艺制作：

①熔炼→水平连铸Φ9.5→拉丝(含多道退火)→成品；

此工艺的特点如下：

首先无法进行有效的熔体处理，线材内部夹杂较多，含氢量高，从而导致焊接时焊缝出现气孔及夹杂等缺陷，影响焊接的质量；

其次这种工艺方法生产的Φ9.5母杆为铸态组织，其内部的铸造缺陷较多，如大颗粒化合物、疏松及孔洞等其它铸造缺陷，仅通过多道次拉伸不能消除母杆的铸造缺陷，而这些缺陷会对焊接过程及焊缝质量产生影响。

因此该工艺只能生产低端铝焊丝。

②熔炼→半连续铸造→挤压Φ9.5→拉丝(含多道退火)→成品；

此工艺的特点如下：

因受到挤压铸锭长度的影响，每卷母杆重量不超过100Kg,后续拉伸前需要将每卷线材连接在一起，而过多的接点不仅耗费时间且线材接点的性能与线材存在差异，影响线材整体的一致性；

同时，5XXX系铝镁合金焊丝因为材料特性的限制，挤压速度偏慢，生产效率极低。

因此该工艺仅适合小批量或试样产品的生产，不适合批量化规模化的铝焊丝生产。

(3)国外铝焊丝一般采用如下方法制造：

熔炼→连铸连轧Φ9.5→拉丝(含多道退火)→成品。

采用该工艺可获得大包重的且组织均匀细小的Φ9.5母杆，从而进一步得到品质更高更稳定的铝焊丝成品。国内也有相关连铸连轧工艺的研究，如专利CN106244861A。但该工艺热轧后母杆规格为Φ9.5mm，而常用的焊丝规格为Φ1.2mm,后道的加工流程长，同时要轧制9.5mm规格的母杆，更是需要大功率的轧机及更大直径的铸轮，整条产品线的设备投资大。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种焊缝强度高、组织均匀细小、产品质量稳定的高镁锰铬钴铝合金焊丝。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于制造焊丝的高镁锰铬钴铝合金，其特征在于：该合金的组分及重量百分比如下：

镁：4.5-7.5wt％；锰：0.0005-0.85wt％；铬：0.1-1.0wt％；锆：0.01-0.10wt％；钴：0.005-0.1wt％；

微量元素W1重量百分比为：0.0005-0.01wt％；

微量元素W2重量百分比为:0.0001-0.01wt％；

Li，Na，K，Ca，Rb，Cs中的任何一种元素，上述各种元素的含量均小于0.001wt％；

余量为铝及不可避免的杂质元素。

本发明中的微量元素W1为：V，P，Ba，B，Sr，La，Ti中的一种或者以上。

本发明中的微量元素W2为：Cu，Be，Nb，Ag，In，Ni，Si中的一种或者以上。

作为进一步优选，其中添加铬与锆的质量百分比例为9～11：1之间

本发明所述的铝焊丝的直径为Φ0.8-Φ2.4mm。

本发明所述不可避免的杂质元素,其重量百分比总和小于0.50wt％。

其中杂质中的如下元素的重量百分比为：Pb≤0.20wt％、Sb≤0.015wt％、Bi≤0.015wt％、Te≤0.015wt％、S≤0.015wt％、Fe≤0.025wt％、Zn≤0.035wt％。

本发明还提供一种上述铝合金焊丝的制备方法，制备步骤包括：

(1)连铸连轧：

(1.1)原材料配料：铝和镁以纯金属的形式添加，其它添加元素以铝基中间合金的方式添加，按配方重量百分比进行配制；

(1.2)熔炼及熔体处理；合金熔炼温度690℃-780℃，合金熔化后进行在线除气、精炼及过滤，以减少熔体中的氢气、碱金属元素及杂质颗粒，所述的连铸连轧中的铸造工艺采用添加氯盐、氯气的方法进行精炼；

(1.3)采用连铸铸造+连续轧制，连续铸造温度650℃-750℃，热轧温度400℃-580℃，热轧制后铝合金母杆规格Ф4.0mm-Ф7.5mm；

(2)塑性加工：对步骤(1)制得的母杆进行塑性加工，得到铝合金母线，母线规格为Ф2.0mm-Ф4.0mm；

(3)阶梯退火：对步骤(2)制得的母线进行阶梯退火，其中低温退火阶段温度为100-185℃，时间0.5-3.0小时；高温退火阶段温度为350℃-550℃，时间1.5-12.0小时；

(4)大加工率塑性变形：对步骤(3)制得的母线进行大加工率的塑性变形，以获得铝合金成前坯料，加工率大于70％而小于95％。

(5)铝合金成前坯料剥皮及分装：对步骤(4)制得铝合金成前坯料进行剥皮，剥皮厚度0.01mm-0.15mm，焊丝成品规格为Ф0.8mm-Ф2.4mm。

本发明所述的加工率是指加工前的坯料的初始截面积减去加工后的截面积与初始截面积之比。

本发明上述制备步骤还包括最终成品分装：剥皮后进行分装，分装重量1Kg-100Kg，得到一种高镁锰铬钴铝合金制造的铝合金焊丝。

本发明的优点和有益效果：

1.本发明通过提高Mg含量，提高焊接后焊缝的强度。提高Mg的作用如下：

(1)Mg具有显著的强化效果，Mg在铝中的固溶度很大，在凝固过程中，Mg从Al基体中以Al₅Mg₈相的形式析出，均匀的分布在Al基体中，起到析出强化的作用。

(2)因为Mg比Al还要活泼，容易在焊接时出现烧损，所以提高焊丝中的Mg含量也可提高焊接后焊缝中的Mg含量，使焊缝中的Mg含量高于常用的AlMg5母板的Mg含量,从而保证了焊缝的强度。

(3)提高Mg含量在增加材料强度的同时也会降低材料的塑性，但Mg元素易出现不均匀分布的情况，本发明通过多种元素的组合及杂质元素的控制如Co，Cr，Zr，Ag元素的组合，碱金属元素的控制，Fe的控制及晶粒细化方法改善材料的塑性，同时通过晶粒细化及铸造工艺避免Mg的不均匀分布。

2.本发明通过添加一定量的Co元素，来提高焊接后焊缝的强度及韧性，Co在Al中以Al₉Co₂相的形式存在，同时还改善合金的性能。Co在Al中的作用具体如下：

(2.1)因为铝及铝合金极易吸附/吸收空气中的水，在铝熔炼时，水分解为氢和氧，如果不采用特殊的处理方式，残留在熔体中的氧和氢会大幅度降低材料的力学性能。本发明通过添加钴单质来降低这种不足，Co在300℃以上会与氧发生氧化，降低熔体中氧含量，提高材料的力学性能；

(2.2)凝固过程中在晶界处形成Al₉Co₂硬质相，作为硬质颗粒对位错产生钉扎作用，阻碍位错运动，提高合金的变形抗力；

(2.3)进一步消除Fe的危害，Fe在Al中以针状的Al₃Fe相的形式存在，针状的Al₃Fe相为脆性相，影响材料的塑性，导致材料的开裂；同时Fe还会与Cr和Mn元素形成大的金属间化合物，影响Cr和Mn元素在铝合金中的作用。Co和Fe同为第八族，同为铁磁性金属，且性质相近，Fe在Co中有很大的固溶度，两者的原子大小接近，Co相中的部分Co原子会被Fe原子置换，在凝固过程中，形成Al₉(CoFe)₂相，从而减少Al₃Fe相的形成，消除Fe对材料性能的影响。

3.本发明通过添加一定量的Cr和Zr元素,Cr和Zr的比例按9～11:1配置，起到提高焊缝强度及细化晶粒的作用。机理如下：

(3.1)在凝固过程中，部分Cr元素会固溶在铝基体相中，在凝固后以弥散分布在铝基体中，起到析出强化作用；

(3.2)过量的Cr与Zr形成Cr₂Zr₅和CrZr₂金属间化合物，在铝熔体凝固时作为弥散的载体，起到对机体的强化作用，提高材料的力学性能；

(3.3)试验表明：Cr和Zr的比例按9～11:1配置时，Zr与Cr、Al和Cr形成金属间化合物的数量最多，其中Al和Cr形成的金属间化合物为Al₇Cr，材料的强化效果最显著。

4.本发明通过添加一定量的微量元素W1：V，P，Ba，B，Sr，La，Ti中的一种或者以上。微量元素W1主要用于对熔体进行变质处理，细化晶粒，达到细晶强化的效果作用，其中V，Ti，B，La，P元素作为形核变质剂使用，在铝熔体凝固过程中作为晶核促进液体金属内部形核，形成细小的晶粒。Sr，Ba元素则通过抑制凝固时晶粒的长大，得到细小的晶粒。此外，P元素还可以作为脱氧剂去除熔体中的氧，La元素除了细化晶粒外，还可以与熔体中的杂质结合，起到熔体净化的作用，熔体净化程度的提高，熔体的力电性能也会相应提高。

5.本发明通过添加一定量的微量元素W2：Cu，Be，Nb，Ag，In，Ni，Si中的一种或者以上，其中Ag元素在Al中有很大的固溶度，有固溶强化的作用；Ni有析出强化的作用，Cu和Si会与Mg形成MgCu₂及Mg₂Si第二相，作为硬质相起到强化作用。Be会在熔体表面形成一层BeO薄膜，保护熔体不受到进一步的氧化，减少熔炼过程中的烧损。Nb和In元素的作用与Zr的作用类似，起到细化晶粒，抑制铝的晶粒尺寸长大，从而提升材料的力电性能。

6.本发明通过加入氯盐或氯气精炼剂与碱金属元素Li，Na，K，Rb，Cs以及Ca进行反应，生成相应的化合物以减少熔体中相应元素的含量，将Li，Na，K，Ca，Rb，Cs中的任何一种元素含量控制在0.001wt％以下时材料的性能不会受到显著影响。Li，Na，K，Rb，Cs元素熔点很低，在后续的加工过程及退火过程中会形成熔融状态的球状质点，而熔融状态的质点在加工过程中相当一个裂纹源，对铝合金的加工性能产生严重影响，需要严格控制；Ca元素会与Al形成脆性相，严重影响材料的塑性。本发明采用精炼方式还包括在线精炼的方式。

7.本发明采用连铸连轧的方式生产Φ4.0-Φ7.5铝合金母杆，此方法生产效率高、产品组织均匀细小、质量稳定。与水平连铸工艺相比，内部的气孔及夹杂更少；与挤压工艺相比有如下优点：

(1)可以获得性能稳定的大包重母杆，母杆包重可达2吨，每包料无需连接在一起生产，最终产品中不会存在连接点，同时，免去了母杆连接的时间提高了效率；

(2)以5356母杆制作为例，连铸连轧出线速度在4m/s以上，而挤压Φ9.5母杆，挤压出线速度在0.3m/s左右，同时挤压过程还存在上料和下料时间，故本发明采用的连铸连轧方式在生产效率上有很大的提高。与国外的连铸连轧工艺相比：其轧制后母杆的规格更小，后续加工至成品规格所需的加工道次相应缩短，同时因为轧制规格更小，相应轧制及铸造设备的尺寸更小，设备投资及占地空间更小，生产成本及设备投资成本更低。

8.本发明采用大加工率的塑性加工生产成品前坯料，大加工率是指加工率大于70％而小于95％；通过大加工率加工可提高成品焊丝的强度及硬度，改善焊丝的长距离送丝性能；同时可以降低铝合金焊丝制造过程中的生产成本。

9.本发明所制作的焊丝在焊接应用时重新熔化再凝固形成焊缝组织，其中采用的Co，Cr，Zr，La元素在再凝固过程中会优先形成第二相，并弥散分布在焊缝熔体中，作为晶核促进焊缝中的液态金属内部形核，从而具有细化焊缝组织晶粒的作用。同时，上述元素也可以增加焊接时熔体的粘度，改善铝合金焊接时的飞溅现象。

10.本发明所制作的焊丝在焊接应用时，其中的P，Ba，V，Be元素在焊接时，易与熔体中的氧气反应，有利于减少熔体中的气体含量，从而减少焊缝组织中的气孔，也可以减少Mg在焊接时的氧化烧损，同时也提高焊缝的力学性能。

附图说明

图1为本发明的产品的组织示意图。

如图所示：1：为铝基体；2：为Al₅Mg₈；3：为Al₇Cr；4：为Cr₂Zr₅或CrZr₂；5：为Al₉Co₂

图2为本发明的工艺示意图。

图3为本发明的连铸连轧示意图。

如图所示：1’：熔炼炉；2’：保温炉；3’：除气箱；4’：过滤箱；5’：铸轮；6’：轧机；7’：收线机。

具体实施方式

下面通过实施例进一步详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。

本发明所述的中间合金是指：以一种金属为基体，将一种或者几种单质加入其中，以解决该单质易烧损、高熔点不易熔入、密度大易偏析等问题或者用来改善合金性能的特种合金，是一种添加型的功能材料。

本发明所述的熔体处理是指：通过气体、精炼剂及过滤等方式去除熔体中的气体、夹杂、碱金属元素等有害物质，使熔体得到净化。

本发明所述的碱金属元素是指：在元素周期表中ⅠA族除氢(H)外的六个金属元素，即锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)。

碱金属均有一个属于s轨道的最外层电子，其化学性质显示出十分明显的同系行为。

本发明所述的固溶强化是指：合金元素固溶于基体金属中造成一定程度的晶格畸变从而使合金强度提高的现象。融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。

本发明所述的细晶强化是指：通过细化晶粒以提高材料强度的方法。实验表明，在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性。这是因为细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行，塑性变形较均匀，应力集中较小；此外，晶粒越细，晶界面积越大，晶界越曲折，越不利于裂纹的扩展。

本发明所述的析出强化是指金属在过饱和固溶体中溶质原子偏聚区和(或)由之脱溶出微粒弥散分布于基体中而导致硬化。它是通过析出弥散的、又能阻碍位错运动的第二相沉淀颗粒来获得强化。

本发明所述的变质处理是指：在金属液中添加少量活性物质，促进液体金属内部形核或改变晶体成长过程从而获得细小的铸造晶粒，达到提高材料性能的一种方法。生产中常用的变质剂有形核变质剂和吸附变质剂。形核变质剂的作用机理是在铝熔体中加入能够产生非自发晶核的物质，使其在凝固过程中通过异质形核而达到细化晶粒的目的。吸附变质剂的特点是在晶体生长时富集在相界面上，阻碍晶体长大，又能形成较大的成分过冷，使晶体分枝形成细的缩颈而易于熔断，促进晶体的游离和晶核的增加。

本发明所述的连铸连轧是指：金属熔液通过铸轮铸成铸坯后，直接经过与铸机相连的轧机时，轧制成一定直径的圆杆的过程。

本发明所述的MPa是指：压强单位兆帕，用以表征材料的抗拉强度。

为了证明本发明的一种焊丝用的高镁锰铬钴铝合金及其制备方法是有利的，通过下面的实施例来加以证明。

工艺流程图参考图2，连铸连轧参考附图3。

实施例1

本发明的一种高镁锰铬钴铝合金焊丝的化学成分按质量百分比计为：Mg:4.5％，Mn:0.85％，Cr:1.2％，Zr:0.12％，Co:0.1％，Ti:0.0025％，B:0.008％，Si:0.005％，其他杂质元素总和小于0.5％，余量为Al。

采用工业用纯铝、工业用纯镁和Al-Mn、Al-Cr、Al-Co等中间合金为原料，按照化学成分要求进行配制合金6吨，按照如下工艺制备高镁锰铬钴铝合金焊丝线材：

(1)将工业用纯铝、工业用纯镁和Al-Mn、Al-Cr、Al-Zr、Al-Co、Al-Ti中间合金按配方比例在熔化炉1’内进行熔化，熔化温度770℃，合金熔化后，转移至保温炉2’，进行成分调整及扒渣处理。将处理后的铝合金熔体放流，转移至除气箱3’进行精炼及除气，除气前加入Al-B中间合金，采用氯气进行精炼，除气时使用99.999％的N₂气除气，除气后熔体的含氢量不超过0.18ml/100gAl；再将除气后的熔体转移至过滤箱4’进行过滤，过滤精度为30ppm(如图3所示)。

将过滤处理后的铝合金熔体放流，进行连铸连轧，得到规格为Φ6.7mm的铝合金母杆，连续铸造温度为680℃，热轧温度540℃，热轧后母杆一般包重为1-2吨(连铸连轧经过铸轮5’，轧机6’和收线机7’)。

(2)将经过步骤(1)加工的铝合金母杆进行塑性加工(冷轧或拉伸)得到规格为Φ3.7mm的铝合金母线，铝合金母线一般包重为500公斤-1吨。

(3)将经过步骤(2)加工的铝合金母线进行阶梯退火，第一段退火温度150℃，保温1-2小时；第二段退火温度480℃，保温5-10小时。

(4)将经过步骤(3)加工的铝合金母线进行大加工率塑性变形(多道次冷拉伸)，塑性变形后得到规格为Φ1.7mm的焊丝成前坯料。

(5)将经过步骤(4)加工的焊丝成前坯料进行剥皮处理，剥皮后得到表面光亮的Φ1.6mm的成品焊丝；在将成品焊丝进行分装，分装重量80Kg。

实施例2

本发明的一种高镁锰铬钴铝合金焊丝的化学成分按质量百分比计为：Mg:5％，Mn:0.7％，Cr:0.8％，Zr:0.08％，Co:0.05％，Ti:0.0015％，V:0.006％，Nb:0.005％，其他杂质元素总和小于0.5％，余量为Al。

采用工业用纯铝、工业用纯镁和Al-Mn、Al-Cr、Al-Co等中间合金为原料，按照化学成分要求进行配制合金6吨，按照如下工艺制备高镁锰铬钴铝合金焊丝线材：

(1)将工业用纯铝、工业用纯镁和Al-Mn、Al-Cr、Al-Zr、Al-Co、Al-Ti、Al-V中间合金按一定比例在熔化炉内进行熔化，熔化温度750℃，合金熔化后，转移至保温炉2’，进行成分调整及扒渣处理。将经过处理的铝合金熔体放流，转移至除气箱进行精炼，除气，采用氯气进行精炼，除气时使用99.999％的N₂气除气，除气后熔体的含氢量不超过0.15ml/100gAl；再将除气后的熔体转移至过滤箱进行过滤，过滤精度为30ppm。将经过处理的铝合金熔体放流，进行连铸连轧，得到规格为Φ6.0mm的铝合金母杆，热轧温度480℃，热轧后母杆一般包重为1-2吨。

(2)将经过步骤(1)加工的铝合金母杆进行塑性加工(冷轧或拉伸)得到规格为Φ3.7mm的铝合金母线。铝合金母线一般包重为500公斤-1吨。

(3)将经过步骤(2)加工的铝合金母线进行阶梯退火，第一段退火温度150℃，保温1-2小时；第二段退火温度460℃，保温5-10小时。

(4)将经过步骤(3)加工的铝合金母线进行大加工率塑性变形(多道次冷拉伸)，塑性变形后得到规格为Φ1.7mm的焊丝成前坯料。

(5)将经过步骤(4)加工的焊丝成前坯料进行剥皮处理，剥皮后得到表面光亮的Φ1.6mm的成品焊丝；在将成品焊丝进行分装，分装重量9Kg。

实施例3

本发明的一种高镁锰铬钴铝合金焊丝的化学成分按质量百分比计为：Mg:5.5％，Mn:0.5％，Cr:0.4％，Zr:0.04％，Co:0.05％，V:0.005％，Ag:0.0015％，Cu:0.0008％，其他杂质元素总和小于0.5％，余量为Al。

(1)将工业用纯铝、工业用纯镁和Al-Mn、Al-Cr、Al-Zr、Al-Co、Al-V、Al-Ag和Al-Cu中间合金按一定比例在熔化炉内进行熔化，熔化温度750℃，合金熔化后，采用氯气进行精炼，精炼后扒渣。

将经过处理的铝合金熔体放流，转移至除气箱进行除气，除气时使用99.998％的N₂气除气，除气后熔体的含氢量不超过0.19ml/100gAl；再将除气后的熔体转移至过滤箱进行过滤，过滤精度为35ppm。

将经过处理的铝合金熔体放流，进行连铸连轧，得到规格为Φ5.5mm的铝合金母杆，热轧温度530℃，热轧后母杆一般包重为1-2吨。

(2)将经过步骤(1)加工的铝合金母杆进行塑性加工(冷轧或拉伸)得到规格为Φ3.2mm的铝合金母线。铝合金母线一般包重为500公斤-1吨。

(3)将经过步骤(2)加工的铝合金母线进行阶梯退火，第一段退火温度120℃，保温1-2小时；第二段退火温度420℃，保温5-10小时。

(4)将经过步骤(3)加工的铝合金母线进行大加工率塑性变形(多道次冷拉伸)，塑性变形后得到规格为Φ1.28mm的焊丝成前坯料。

(5)将经过步骤(4)加工的焊丝成前坯料进行剥皮处理，剥皮后得到表面光亮的Φ1.2mm的成品焊丝；在将成品焊丝进行分装，分装重量7Kg。

实施例4

本发明的一种高镁锰铬钴铝合金焊丝的化学成分按质量百分比计为：Mg:6％，Mn:0.3％，Cr:0.25％，Zr:0.025％，Co:0.03％，Sr:0.005％，P:0.0005％，Be:0.003％，其他杂质元素总和小于0.5％，余量为Al。

(1)将工业用纯铝、工业用纯镁和Al-Mn、Al-Cr、Al-Zr、Al-Co、Al-Sr、Al-P和Al-Be中间合金按一定比例在熔化炉内进行熔化，熔化温度750℃，合金熔化后，采用进行精炼，精炼后扒渣。

将经过处理的铝合金熔体放流，转移至除气箱进行除气，精炼采用氯气除气时使用99.995％的Ar气除气，除气后熔体的含氢量不超过0.15ml/100gAl；再将除气后的熔体转移至过滤箱进行过滤，过滤精度为30ppm。

将经过处理的铝合金熔体放流，进行连铸连轧，得到规格为Φ4.0mm的铝合金母杆，铝合金母杆，热轧温度420℃，热轧后母杆一般包重为1-2吨。

(2)将经过步骤(1)加工的铝合金母杆进行塑性加工(冷轧或拉伸)得到规格为Φ2.7mm的铝合金母线。铝合金母线一般包重为500公斤-1吨。

(3)将经过步骤(2)加工的铝合金母线进行阶梯退火，第一段退火温度160℃，保温1-2小时；第二段退火温度440℃，保温5-10小时。

(4)将经过步骤(3)加工的铝合金母线进行大加工率塑性变形(多道次冷拉伸)，塑性变形后得到规格为Φ1.05mm的焊丝成前坯料。

(5)将经过步骤(4)加工的焊丝成前坯料进行剥皮处理，剥皮后得到表面光亮的Φ1.0mm的成品焊丝；在将成品焊丝进行分装，分装重量6Kg。

实施例5

本发明的一种高镁锰铬钴铝合金焊丝的化学成分按质量百分比计为：Mg:6％，Mn:0.15％，Cr:0.15％，Zr:0.015％，Co:0.03％，Sr:0.007％，Ni:0.005％，Ti:0.0015％，B:0.0006％，其他杂质元素总和小于0.5％，余量为Al。

(1)将工业用纯铝、工业用纯镁和Al-Mn、Al-Cr、Al-Zr、Al-Co、Al-Sr、Al-Ni、Al-Ti中间合金按一定比例在熔化炉内进行熔化，熔化温度720℃，合金熔化后，采用进行精炼，精炼后扒渣。

将经过处理的铝合金熔体放流，转移至除气箱进行除气，除气前加入Al-B中间合金，除气时使用99.995％的氦气除气，除气后熔体的含氢量不超过0.15ml/100gAl；再将除气后的熔体转移至过滤箱进行过滤，过滤精度为30ppm。

将经过处理的铝合金熔体放流，进行连铸连轧，得到规格为Φ4.5mm的铝合金母杆，热轧温度480℃，热轧后母杆一般包重为1-2吨。

(2)将经过步骤(1)加工的铝合金母杆进行塑性加工(冷轧或拉伸)得到规格为Φ2.4mm的铝合金母线。铝合金母线一般包重为500公斤-1吨。

(3)将经过步骤(2)加工的铝合金母线进行阶梯退火，第一段退火温度160℃，保温1-2小时；第二段退火温度440℃，保温5-10小时。

(4)将经过步骤(3)加工的铝合金母线进行大加工率塑性变形(多道次冷拉伸)，塑性变形后得到规格为Φ0.83mm的焊丝成前坯料。。

(5)将经过步骤(4)加工的焊丝成前坯料进行剥皮处理，剥皮后得到表面光亮的Φ0.8mm的成品焊丝；在将成品焊丝进行分装。

实施例6

本发明的一种高镁锰铬钴铝合金焊丝的化学成分按质量百分比计为：Mg:7.5％，Mn:0.05％，Cr:0.1％，Zr:0.01％，Co:0.01％，Sr:0.0009％，Ag:0.005％，Cu:0.005％，B:0.0005％，其他杂质元素总和小于0.5％，余量为Al。

(1)将工业用纯铝、工业用纯镁和Al-Mn、Al-Cr、Al-Zr、Al-Co、Al-Sr、Al-Ag、Al-Cu中间合金按一定比例在熔化炉内进行熔化，熔化温度720℃，合金熔化后，采用氯盐进行精炼，精炼后扒渣。

将经过处理的铝合金熔体放流，转移至除气箱进行再次精炼及除气，除气前加入Al-B中间合金，采用氯气进行精炼，除气时使用99.99％的Ar气除气，除气后熔体的含氢量不超过0.20ml/100gAl；再将除气后的熔体转移至过滤箱进行过滤，过滤精度为30ppm。

将经过处理的铝合金熔体放流，进行连铸连轧，得到规格为Φ5.2mm的铝合金母杆，热轧温度450℃，热轧后母杆一般包重为1-2吨。

(2)将经过步骤(1)加工的铝合金母杆进行塑性加工(冷轧或拉伸)得到规格为Φ3.0mm的铝合金母线。铝合金母线一般包重为500公斤-1吨。

(3)将经过步骤(2)加工的铝合金母线进行阶梯退火，第一段退火温度180℃，保温1-2小时；第二段退火温度440℃，保温5-10小时。

(4)将经过步骤(3)加工的铝合金母线进行大加工率塑性变形(多道次冷拉伸)，塑性变形后得到规格为Φ1.28mm的焊丝成前坯料。

(5)将经过步骤(4)加工的焊丝成前坯料进行剥皮处理，剥皮后得到表面光亮的Φ1.2mm的成品焊丝；在将成品焊丝进行分装。(分装的数量需说明)

表1本发明实施例焊丝与对比焊丝性能对比，对比焊丝牌号为ER5356，使用焊接母材5083。

表1本发明实施例焊丝与对比焊丝性能对比

焊丝	焊态抗拉强度MPa	焊态延伸率％
			对比焊丝ER5356	265	18
实施例1	325	20
			实施例2	320	22
实施例3	320	22
			实施例4	315	24
实施例5	310	25
			实施例6	325	19

此外，本发明实施例制备的产品的组织示意图如附图1所示：1：为铝基体；2：为Al₅Mg₈；3：为Al₇Cr；4：为Cr₂Zr₅或CrZr₂；5：为Al₉Co₂。，此组织示意图展示了本发明制备的产品组织中各主元素的分布情况及位置。

从表1中各实施例与对比焊丝的对比可以看出，本发明中6个实施例合金焊丝整体的焊丝性能要好于对比焊丝，其焊接强度均高于对比焊丝。

通过上述实施例可以看出，通过本发明可以获得一种高性能的高镁锰铬钴铝合金焊丝，其焊缝强度高于普通ER5356焊丝50MPa左右，连铸连轧后可得到包重可达2吨的母杆，避免了采用挤压工艺的焊接问题及生产效率问题，同时母杆规格更小，与现有连铸连轧工艺相比，其相应制作成本和设备成本更低。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于制造焊丝的高镁锰铬钴铝合金，其特征在于：该合金的组分及重量百分比如下：

镁：4.5-7.5wt％；锰：0.0005-0.85wt％；铬：0.1-1.0wt％；锆：0.01-0.10wt％；钴：0.005-0.1wt％；

微量元素W1重量百分比为：0.0005-0.01wt％；微量元素W2重量百分比为:0.0001-0.01wt％；

Li，Na，K，Ca，Rb，Cs中的任何一种元素含量分别小于0.001wt％；

余量为铝及不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的用于制造焊丝的高镁锰铬钴铝合金，其特征在于：所述的微量元素W1为：V，P，Ba，B，Sr，La，Ti中的一种或者以上。

3.根据权利要求1所述的用于制造焊丝的高镁锰铬钴铝合金，其特征在于：所述的微量元素W2为：Cu，Be，Nb，Ag，In，Ni，Si中的一种或者以上。

4.根据权利要求1-3所述的用于制造焊丝的高镁锰铬钴铝合金，其特征在于；所述的铬与锆的质量百分比例为9～11：1；所述杂质的重量百分比小于0.5wt％。

5.根据权利要求4所述的用于制造焊丝的高镁锰铬钴铝合金，其特征在于：所述杂质中的如下元素的重量百分比为：Pb≤0.20wt％、Sb≤0.015wt％、Bi≤0.015wt％、Te≤0.015wt％、S≤0.015wt％、Fe≤0.025wt％、Zn≤0.035wt％。

6.一种用于制造焊丝的高镁锰铬钴铝合金的制备方法，其特征在于：步骤包括：

(1)提供由连铸连轧方法制成的母杆，母杆的规格为Ф4.0-Ф7.5mm；

(2)对步骤(1)制得的母坯料进行塑性加工，以达到最终的母线，母线的规格为Ф2.0-Ф4.0mm；

(3)对上述步骤(2)制成的母线进行阶梯退火；

(4)对步骤(3)制得的母线进行大加工率的塑性加工，以达到最终的成品前坯料；

(5)对成品前坯料进行剥皮，之后再分装，得到铝合金焊丝。

7.根据权利要求6所述的用于制造焊丝的高镁锰铬钴铝合金的制备方法，其特征在于：所述的步骤(4)大加工率是指加工率大于70％而小于95％；所述的加工率是指加工前的初始截面积减去加工后的截面积与初始截面积之比；所述的连铸连轧中的铸造工艺采用添加氯盐、氯气的方法进行精炼。

8.根据权利要求6所述的用于制造焊丝的高镁锰铬钴铝合金的制备方法，其特征在于：所述的阶梯扩散退火的低温退火阶段温度为100-185℃，时间0.5-3.0小时；高温退火阶段温度为350-650℃，时间1.5-12.0小时。

9.根据权利要求6所述的用于制造焊丝的高镁锰铬钴铝合金的制备方法，其特征在于：步骤(1)连铸连轧方法制成的母杆具体制备工艺包括：

(1.1)原材料配料：铝和镁以纯金属的形式添加，其它添加元素以铝基中间合金的方式添加，按配方重量百分比进行配制；

(1.2)熔炼及熔体处理；合金熔炼温度690℃-780℃，合金熔化后进行在线除气、精炼及过滤，以减少熔体中的氢气、碱金属元素及杂质颗粒，所述的连铸连轧中的铸造工艺采用添加氯盐、氯气的方法进行精炼；

(1.3)采用连铸铸造+连续轧制，连续铸造温度650℃-750℃，热轧温度400℃-580℃，热轧制后铝合金母杆规格Ф4.0mm-Ф7.5mm。

10.根据权利要求6制备成的用于制造焊丝的高镁锰铬钴铝合金的制备方法，其特征在于：该高镁锰铬钴铝合金焊丝的抗拉强度为350-550MPa，熔融后的焊缝强度不低于焊丝强度的0.70倍。