CN110014246B - 一种用于焊接镁合金材料的焊丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及焊接材料，具体涉及一种用于焊接镁合金材料的焊丝及其制备方法，其化学成分按质量百分数计：Mg 92‑93wt％；Zn 3.5‑4wt％；Ca 3.5‑4wt％；所述用于焊接镁合金材料的焊丝通过如下步骤制得：(1)熔铸：按照化学成分要求，以Mg锭为基本成分，并按照比例为1:1添加Zn和Ca，经熔炼并浇铸成合金铸锭；(2)机械加工：将上述合金铸锭机械加工为镁合金棒料；(3)热挤压：将镁合金棒料通过热挤压制备成焊丝。本发明所述用于焊接镁合金材料的焊丝解决了镁合金焊接产生焊缝、焊纹等缺陷；可用于任何镁合金材料的焊接。
Description
技术领域
本发明涉及焊接材料，具体涉及一种用于焊接镁合金材料的焊丝及其制备方法。
背景技术
由于镁合金具有密度和熔点低,热导率、电导率及热膨胀系数大,化学活性强,易氧化且氧化物的熔点高等特点,使得镁合金的焊接存在以下问题：
(1)焊缝及近缝区易产生过热、晶粒长大、结晶偏析等现象,降低了接头性能。
(2)镁及镁合金热膨胀系数较大,约为钢的2倍,铝的1.2倍,在焊接过程中易引起较大的焊接应力与变形。镁易与一些合金元素(如Cu、Al、Ni等)形成低熔点共晶体(如Mg—Cu共晶点温度为480℃,Mg-Al共晶点温度为430℃,Mg-Ni共晶点温度为508℃)，脆性温度区间较宽,易形成热裂纹。
目前，如何完美解决镁合金焊接的上述缺陷是一个难题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种可以焊接所有镁合金材料的焊丝。
为了达到以上目的，本发明采取以下技术方案：
一种用于焊接镁合金材料的焊丝，其化学成分按质量百分数计：Mg92-93wt％；Zn3.5-4wt％；Ca 3.5-4wt％；
所述用于焊接镁合金材料的焊丝通过如下步骤制得：
(1)熔铸：按照化学成分要求，以Mg锭为基本成分，并按照比例为1:1添加Zn和Ca，经熔炼并浇铸成合金铸锭；
(2)机械加工：将上述合金铸锭机械加工为镁合金棒料；
(3)热挤压：将镁合金棒料通过热挤压制备成焊丝。
进一步地，所述用于焊接镁合金材料的焊丝还包含少量Nd，Nd的含量为0.2wt％-0.4wt％，各个化学成分总量为100w％。
进一步地，步骤(1)中，所述Mg锭的纯度为99.9wt％以上，先将Mg锭熔炼，然后将Zn和Ca按照比例为1:1熔炼后直接加到Mg锭熔炼炉中。
进一步地，步骤(3)中，挤压比不小于100，热挤压温度为250-300℃。
原理说明：本发明所述用于焊接镁合金材料的焊丝，加入Zn 3.5-4wt％；Ca3.5-4wt％，使其熔点为300℃，普通的镁合金的熔点为400-600℃，当焊接温度达到300℃时，所述焊丝开始熔化变成金属胶状，同时，这个温度远远没有达到其他镁合金母材的熔点，因此，所述焊丝可以连续焊接，这种焊丝与其他镁合金母材的亲和力和焊接性很高，而且不会产生焊缝、焊纹等缺陷，而且这种焊接方式为叠加的方式，因此，使得焊接的强度更高。
有益效果：本发明所述用于焊接镁合金材料的焊丝解决了镁合金焊接产生焊缝、焊纹等缺陷；可用于任何镁合金材料的焊接。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例一
一种用于焊接镁合金材料的焊丝，其化学成分按质量百分数计：Mg 92wt％；Zn4wt％；Ca 4wt％；
所述用于焊接镁合金材料的焊丝通过如下步骤制得：
(1)熔铸：按照化学成分要求，以Mg锭为基本成分，并按照比例为1:1添加Zn和Ca，经熔炼并浇铸成合金铸锭；
(2)机械加工：将上述合金铸锭机械加工为镁合金棒料；
(3)热挤压：将镁合金棒料通过热挤压制备成焊丝。
具体地，步骤(1)中，所述Mg锭、Zn和Ca的纯度为99.9wt％以上，先将Mg锭熔炼，然后将Zn和Ca按照比例为1:1熔炼后直接加到Mg锭熔炼炉中。先将Zn和Ca按照比例为1:1熔炼，可以使得量较少的Zn和Ca熔炼的更加均匀化，且Zn和Ca的熔炼温度为840℃，Mg锭的熔炼温度为648℃，加入熔炼后的Zn和Ca，然后逐渐加热至780℃进行镁合金的熔炼，使得到的镁合金铸锭各化学成分分布更加均匀。
具体地，步骤(3)中，挤压比为100，热挤压温度为250℃。在250℃时，所述镁合金铸锭的挤压性能和拉拔性能即可达到理想状态。
原理说明：本发明所述用于焊接镁合金材料的焊丝，加入Zn 4wt％；Ca 4wt％，使其熔点为300℃，普通的镁合金的熔点为400-600℃，当焊接温度达到300℃时，所述焊丝开始熔化变成金属胶状，同时，这个温度远远没有达到其他镁合金母材的熔点，因此，所述焊丝可以连续焊接，这种焊丝与其他镁合金母材的亲和力和焊接性很高，而且不会产生焊缝、焊纹等缺陷，而且这种焊接方式为叠加的方式，因此，使得焊接的强度更高。
综上所述，本发明显而易见的有益效果为：本发明所述用于焊接镁合金材料的焊丝解决了镁合金焊接产生焊缝、焊纹等缺陷；焊接强度更高；可用于镁合金容器的焊接；可用于任何镁合金材料的焊接，有“镁合金焊接万能胶”之称。
实施例二
一种用于焊接镁合金材料的焊丝，其化学成分按质量百分数计：Mg 93wt％；Zn3.5wt％；Ca 3.5wt％；
所述用于焊接镁合金材料的焊丝通过如下步骤制得：
(1)熔铸：按照化学成分要求，以Mg锭为基本成分，并按照比例为1:1添加Zn和Ca，经熔炼并浇铸成合金铸锭；
(2)机械加工：将上述合金铸锭机械加工为镁合金棒料；
(3)热挤压：将镁合金棒料通过热挤压制备成焊丝。
具体地，步骤(1)中，所述Mg锭、Zn和Ca的纯度为99.9wt％以上，先将Mg锭熔炼，然后将Zn和Ca按照比例为1:1熔炼后直接加到Mg锭熔炼炉中。先将Zn和Ca按照比例为1:1熔炼，可以使得量较少的Zn和Ca熔炼的更加均匀化，且Zn和Ca的熔炼温度为842℃，Mg锭的熔炼温度为650℃，加入熔炼后的Zn和Ca，然后逐渐加热至800℃进行镁合金的熔炼，使得到的镁合金铸锭各化学成分分布更加均匀。
具体地，步骤(3)中，挤压比为101，热挤压温度为300℃。在300℃时，所述镁合金铸锭的挤压性能和拉拔性能达到理想状态。
原理说明：本发明所述用于焊接镁合金材料的焊丝，加入Zn 3.5wt％；Ca3.5wt％，使其熔点为300℃，普通的镁合金的熔点为400-600℃，当焊接温度达到300℃时，所述焊丝开始熔化变成金属胶状，同时，这个温度远远没有达到其他镁合金母材的熔点，因此，所述焊丝可以连续焊接，这种焊丝与其他镁合金母材的亲和力和焊接性很高，而且不会产生焊缝、焊纹等缺陷，而且这种焊接方式为叠加的方式，因此，使得焊接的强度更高。
综上所述，本发明显而易见的有益效果为：本发明所述用于焊接镁合金材料的焊丝解决了镁合金焊接产生焊缝、焊纹等缺陷；焊接强度更高；可用于镁合金容器的焊接；可用于任何镁合金材料的焊接，有“镁合金焊接万能胶”之称。
实施例三
一种用于焊接镁合金材料的焊丝，其化学成分按质量百分数计：Mg 92wt％；Zn3.8wt％；Ca 3.8wt％；Nd 0.4wt％；各个化学成分总量为100wt％；
所述用于焊接镁合金材料的焊丝通过如下步骤制得：
(1)熔铸：按照化学成分要求，以Mg锭为基本成分，并按照比例为1:1添加Zn和Ca，最后添加Nd，经熔炼并浇铸成合金铸锭；
(2)机械加工：将上述合金铸锭机械加工为镁合金棒料；
(3)热挤压：将镁合金棒料通过热挤压制备成焊丝。
具体地，步骤(1)中，所述Mg锭、Zn和Ca的纯度为99.9wt％以上，先将Mg锭熔炼，然后将Zn和Ca按照比例为1:1熔炼，再加入Nd熔炼后直接加到Mg锭熔炼炉中。先将Zn和Ca按照比例为1:1熔炼时加入Nd，可以使得量较少的Zn、Ca和Nd熔炼的更加均匀化，且Zn和Ca的熔炼温度为841℃，Mg锭的熔炼温度为649℃，加入熔炼后的Zn、Ca和Nd，然后逐渐加热至790℃进行镁合金的熔炼，使得到的镁合金铸锭各化学成分分布更加均匀。
具体地，步骤(3)中，挤压比为100，热挤压温度为280℃。
原理说明：本发明所述用于焊接镁合金材料的焊丝，加入Zn 3.8wt％；Ca3.8wt％；Nd 0.4wt％；使其熔点为300±2℃，而且，这种焊丝与其他镁合金母材的亲和力和焊接性很高，普通的镁合金的熔点为400-600℃，当焊接温度达到300℃时，所述焊丝开始熔化变成金属胶状，同时，这个温度远远没有达到其他镁合金母材的熔点，因此，所述焊丝可以连续焊接，且可焊接任何镁合金母材，这种焊丝与其他镁合金母材的亲和力和焊接性很高，而且不会产生焊缝、焊纹等缺陷，而且这种焊接方式为叠加的方式，因此，使得焊接的强度更高。在进行镁合金的熔炼时加入Nd，加入Nd之后的所述焊丝使得在焊接时增大了其延展性和强度，使得焊丝与镁合金母材熔合更加顺畅，焊接的效果更好。如此，本发明所述焊丝可用于镁合金容器的焊接。
综上所述，本发明显而易见的有益效果为：本发明所述用于焊接镁合金材料的焊丝解决了镁合金焊接产生焊缝、焊纹等缺陷；焊接强度更高；可用于镁合金容器的焊接；可用于任何镁合金材料的焊接，有“镁合金焊接万能胶”之称。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施例，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，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，都涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种用于焊接镁合金材料的焊丝，其特征在于，其化学成分按质量百分数计：Mg 92-93wt%；Zn 3.5-4wt%；Ca 3.5-4wt%；
所述用于焊接镁合金材料的焊丝通过如下步骤制得：
（1）熔铸：按照化学成分要求，以Mg锭为基本成分，并按照比例为1:1添加Zn和Ca，经熔炼并浇铸成合金铸锭；所述Mg锭的纯度为99.9wt%以上，先将Mg锭熔炼，然后将Zn和Ca按照比例为1:1熔炼后直接加到Mg锭熔炼炉中；
（2）机械加工：将上述合金铸锭机械加工为镁合金棒料；
（3）热挤压：挤压比不小于100，热挤压温度为250-300℃，将镁合金棒料通过热挤压制备成焊丝。
2.如权利要求1所述用于焊接镁合金材料的焊丝，其特征在于，所述用于焊接镁合金材料的焊丝还包含少量Nd，Nd的含量为0.2wt%-0.4wt%，各个化学成分总量为100wt%。
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