CN110936056A - 一种免焊前烘干易焊接的铁基焊芯涂药焊条 - Google Patents

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Abstract

本发明属于焊接材料技术领域，具体是一种免焊前烘干易焊接的铁基焊芯涂药焊条。包括铁基焊芯、药皮和聚苯胺防护膜，药皮包覆在铁基焊芯的焊接段周围，聚苯胺防护膜包覆在铁基焊芯裸露处和药皮的外表面。聚苯胺防护膜成分按质量百分比计包括：用偶联剂处理过的纳米铜线6%‑10%，用偶联剂处理过的碳纤维12.5%‑15.5%，用偶联剂处理过的导电聚苯胺20%‑36%，镧和/或铈0.8%‑1.5%，固化剂8%‑10%，余量为环氧树脂。本发明的涂药焊条焊前不必烘干，焊接时引弧容易，焊接过程中电弧稳定，得到的焊缝力学性能高，本发明是涂药焊条方面的创新。

Description

一种免焊前烘干易焊接的铁基焊芯涂药焊条
技术领域
本发明属于焊接材料技术领域，具体是一种免焊前烘干易焊接的铁基焊芯涂药焊条。
背景技术
涂药焊条由金属焊芯及药皮两部分构成，是在金属焊芯外将药皮均匀、向心的压涂在金属焊芯上。金属焊芯通常是一根具有一定长度及直径的金属丝，焊接时金属丝要传导焊接电流，在工件与焊条端头之间产生电弧，把电能转换成热能，另外其本身也会熔化作为填充金属与液体母材金属熔合形成焊缝，目前工业生产中用量最大是铁基焊芯涂药焊条，即组成焊芯的金属丝主元素是铁元素。
在目前使用铁基焊芯涂药焊条进行焊接的过程中，存在如下问题：
1）焊接前要对焊条进行烘干。由于存放和使用条件限制，焊条不可避免的会与空气接触一段时间后而吸潮，引起药皮含水量的增加。焊条药皮受潮之后，表面容易产生“白花”，或者使焊条药皮粘连、粉化脱落，严重影响焊条的使用性能。焊条吸潮将导致水分增大，焊接时在焊缝中形成气孔，还会造成焊缝熔敷金属成分中氢元素含量增大，影响焊接接头的力学性能。所以在焊接前必须将焊条进行烘干，随烘随用，烘干温度一般为400℃左右，保温时间一般1.5h左右，焊条从烘箱取出来后还必须放在保温筒内防止再吸潮，这给操作人员使用造成很大不便。在野外施工场合，焊条吸潮更加严重。另外部分焊条吸潮能力非常强，烘干后往往在短时间内很快重新吸收水分，施焊后影响焊接接头的质量。焊条烘干需要添置烘干设备，在使用时需将焊条放入保温筒内继续保温，而且不同类型的焊条要分别烘干，使用繁杂，消耗较多的电能，不符合节能降耗的国家政策。
2）引弧困难。焊接过程中使焊条引燃电弧的过程叫引弧，常用的引弧方法有划擦法和直击法，无论采用何种引弧方法，都需要在短时间内顺利引弧才能避免对工件表面不需焊接的部位造成损伤。但由于焊条制造好后的储存、运输等过程中不可避免地接触大气、水蒸汽等介质，焊条引弧端的铁基焊芯端面裸露，这样易造成铁基焊芯端面的氧化，与工件接触引弧时，会因氧化层的存在造成焊条与工件之间形成回路困难，不易引弧。
3）焊接过程中电弧稳定性差。同样的原因也会对焊条夹持端裸露的铁基焊芯造成氧化，使焊钳与所夹持的铁基焊芯之间接触不良，导电性忽好忽差，在焊接的过程中电弧不稳定。另外，焊条药皮要有一定的厚度（如果厚度太小则会影响稳弧、造气、造渣的效果），但药皮中所含的物质有相当一部分为无机非金属材料（如大理石、萤石、钛白粉等），导电性差，焊接过程中会影响电弧的稳定性。
为了解决上述技术问题，本领域技术人员进行了大量的科学研究工作。
申请号201780045171.8的中国专利（申请日2017年7月5日）公开了一种涂药焊条，焊条夹持部的铁基焊芯被含有Ca化合物的被膜层被覆，能够防止焊条芯所包含的Fe的氧化，焊条夹持部的铁基焊芯难以形成氧化膜，电弧的稳定性提高，但该技术主案存在如下问题：①焊前必须烘干：焊条的药皮仍会在制造后至使用前吸收水分，焊接前必须进行烘干处理；②引弧困难：焊条的引弧端的铁基焊芯是露出药皮且未被覆，这样会造成铁基焊芯端面的氧化，使其与工件接触引弧时会因氧化层的存在造成焊条与工件不易形成回路，引弧困难；③制备困难：该技术方案中对被膜层厚度、表面粗糙度、面积率都有严格的要求且极其苛刻，制备过程难度大，生产成本高；④使用不方便：在专利说明书的第0016段记述“本发明的涂药焊条尽管其直到焊接使用前含有Ca化合物的被膜层都难以剥离，但焊接时，只通过用焊钳把持而施加压力，便能够容易地剥离该被膜层，使稳定的电弧发生”，清楚地说明是通过用焊钳把持从施加压力而将被膜层从铁基焊芯上剥离，但在实际应用中，这种技术效果很难达到，因为利用焊钳把持进而施加压力很难将被膜层从铁基焊芯上剥离，即使部分剥离，剥离的被膜层也不会脱落，被膜层仍留在焊钳与铁基焊芯之间，只能是利用焊钳把持而施加压力，在保持焊钳不动的情况下旋转焊条，利用焊钳夹持部位的的牙丝将被膜层从铁基焊芯上剥离，然后松开焊钳，让被膜层落下，再次夹紧焊钳对已脱膜的铁基焊芯施加压力，达到焊钳与无被膜层的铁基焊芯之间紧密接触以实施焊接，这样才能达到保持焊接电弧稳定的目的，这种方法操作复杂，工作效率低。
申请号201110005031.2的中国专利（申请日2011年1月12日）公开了一种月桂酸制备焊条抗吸潮保护膜的方法，将焊条浸入含有Fe3O4粉末和月桂酸的石油醚溶液中，然后取出烘干使月桂酸在焊条表面形成抗吸潮保护膜，该专利的主要发明人还发表了《月桂酸微波反应制备焊条抗吸潮膜研究》（电焊机，2011年10月，第41卷第10期）等相关论文对其进行了更深入的阐述，但该技术方案存在如下问题：①引弧困难：说明书第0004段中记述“焊工在使用时无须使用烘箱再烘烤就可以直接进行使用”，Fe3O4粉末和月桂酸在焊条表面形成抗吸潮保护膜，Fe3O4及月桂酸的导电性差，造成抗吸潮保护膜的导电性极差，如果不进行烘干则该抗吸潮保护膜一直存在，铁基焊芯引弧端端面因为存在抗吸潮保护膜造成导电性差，进而出现引弧困难现象；②焊接过程中的电弧稳定性差：同样的原因会造成焊条夹持端导电性差，焊接过程中电弧不稳定；③安全性差：说明书的第0008段记述“石油醚的挥发性很强”，石油醚蒸汽与空气可形成爆炸性混合物，遇明火或高热能时极易引起燃烧爆炸，遇静电火花放电也会引起燃烧爆炸，在制备过程尤其是工业化生产过程中，会产生大量的石油醚蒸汽，属于高危作业，安全性差；④对人体健康有害：月桂酸对眼睛、皮肤、黏膜和上呼吸道有刺激作用，不利于焊条制备人员和焊接操作人员的健康。
申请号200420054823.4的中国专利（申请日2004年12月30日）公开了一种免烘干焊条，是在焊条药皮表面涂覆一层石蜡，焊条不需要再次烘干就可以直接焊接，但该技术方案存在如下问题：①引弧困难：焊条引弧端呈尖状且被石蜡包裹，石蜡的主要组分是直链烷烃，导电性差，焊条引弧端被这种材料包裹会造成引弧困难，引弧端呈尖状则在引弧过程中易损伤工件非焊接表面；②焊接电弧不稳定：焊条夹持端的铁基焊芯未采取任何防护措施，铁基焊芯的氧化会造成焊钳与所夹持的铁基焊芯之间接触不良，焊接时电弧不稳定；③对焊缝力学性能影响大：石蜡的脆性较大，很难做成薄膜，所以包裹在药皮外部会有较大的厚度，因为它的主要成分是碳元素，这样在焊接时碳元素一部分生成二氧化碳，另外一大部分未充分燃烧的碳元素会溶入熔敷金属中，造成熔敷金属的碳含量过量增大，对焊缝裂纹敏感性、焊缝抗冲击性有较大的影响。
如何解决上述问题，是本领域科技人员工作的当务之急。
发明内容
本发明的目的是提供一种免焊前烘干易焊接的铁基焊芯涂药焊条，解决如下技术问题：①如何使焊条在焊接前不必烘干，即焊条在制造好后至使用前的过程防护良好，没有与外界环境接触，使用前仍保持刚制造好时的状态；②如何使焊接时容易引弧，易于焊接操作；③如何增强焊接过程中的电弧稳定性，焊接质量稳定，有效提高焊缝的力学性能。
本发明采用如下技术方案：包括铁基焊芯、药皮和聚苯胺防护膜，所述铁基焊芯包括焊接段、焊钳夹持段和引弧端，所述药皮包覆在铁基焊芯的焊接段周围，所述聚苯胺防护膜连续的包覆在铁基焊芯的焊钳夹持段、焊接段的药皮的外表面及引弧端外部；
所述聚苯胺防护膜的成分按质量百分比计包括：用偶联剂处理过的纳米铜线6%-10%，用偶联剂处理过的碳纤维12.5%-15.5%，用偶联剂处理过的导电聚苯胺20%-36%，镧和/或铈0.8%-1.5%，固化剂8%-10%，余量为环氧树脂。
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
所述纳米铜线的直径为100nm-200nm，长度为5μm-50μm。
所述固化剂为腰果酚改性酚醛胺、邻苯二甲酸酐等的任意一种。
所述聚苯胺防护膜的厚度为40μm-100μm。
本发明一种免焊前烘干易焊接的铁基焊芯涂药焊条的制备步骤为：
按常规方法制备出焊条→将焊条浸入聚苯胺乳液中10s→取出焊条→140℃-180℃下烘干0.5h-0.8h，其中聚苯胺乳液的制备过程如下：
1）纳米铜线的预处理：将纳米铜线与偶联剂按1∶（1.5-3）的比例（质量比）混合，加入与纳米铜线质量相等的无水乙醇，经磁力搅拌36h-48h后，过滤，70℃-80℃温度下真空干燥12h-18h。
2）导电聚苯胺的预处理：将导电聚苯胺与偶联剂按1∶（1.5-3）的比例（质量比）混合，加入与导电聚苯胺质量相等的无水乙醇，经磁力搅拌36h-48h后，过滤，70℃-80℃温度下真空干燥12h-18h。
3）碳纤维的预处理：将碳纤维与偶联剂按1∶（1.5-3）的比例（质量比）混合，加入与碳纤维质量相等的无水乙醇，经磁力搅拌36h-48h后，过滤，70℃-80℃温度下真空干燥12h-18h。
4）制备稀释剂：将二甲苯与正丁醇按体积比（4-5）：1的比例混合。
5）制备导电聚苯胺乳液：将预处理过的导电聚苯胺加入到环氧树脂中，混合均匀，再加入4）中制备的稀释剂，稀释剂的质量是导电聚苯胺质量的110%-125%，机械搅拌均匀。
6）将3）中制备的预处理过的碳纤维加入到5）中所制备的乳液中，机械搅拌均匀。
7）在6）中制备的乳液中加入1）预处理过的钠米铜线、镧和/或铈，机械搅拌均匀。
8）在7）中制备的乳液中加入固化剂，机械搅拌均匀，得到所需的聚苯胺乳液。
本发明中聚苯胺防护膜的各组分作用如下：
①铜元素能提高聚苯胺防护膜的导电性，并增大焊接熔池的流动性，还可对熔敷金属起一定固溶作用，有利于提高其力学性能；②镧或铈也可增强聚苯胺防护膜的导电性，并能溶入焊接熔池促进熔敷金属的稀土合金化，进而有效提高焊缝的力学性能；③碳纤维能提高聚苯胺防护膜的导电性，碳纤维和纳米铜线可将二维导电网络向空间方向延伸形成三维导电网络，导电通路更加完整，两者的纤维结构可促进防护膜的形成进而有效提高防护膜的致密度；④导电聚苯胺与环氧树脂配合成膜，具有较好的导电性能；⑤采用纳米级铜线，一方面是可以在防护膜中有效均匀分散，导电性能好，另外其溶入熔池后，由于其表面原子数目增多，比表面积大，比表面能高，大量的界面为原子扩散提供了高密度的短程快扩散路径，可有效提高焊缝的力学性能。
本发明的创新核心在于给出了防护膜的组合物成分，并确定了各组分用量的合理范围，在免焊前烘干的前提下，提高了对药皮、裸露的铁基焊芯的防护，而且其导电性好，焊接时引弧容易、焊接过程中电弧稳定、飞溅少、焊缝的力学性能好。特别需要说明的是，并非其中某一种物质的加入起到了关键作用，组合物的综合作用才是本发明的核心创造。
本发明具有以下有益技术效果：
1）免焊前烘干。聚苯胺防护膜对焊条药皮具有防潮保护作用，焊条在制造好后至使用前的过程防护良好，没有与外界环境接触，使用前仍保持刚制造好时的状态，焊接前不需要对焊条进行烘干处理，既节约了能源，又提高了劳动效率。
2）引弧容易且焊接电弧稳定。聚苯胺防护膜对铁基焊芯焊接端面具有防锈蚀保护作用，导电聚苯胺是一种很好的导电成膜材料，在聚苯胺防护膜含有纳米铜线和碳纤维，极大地增强了聚苯胺防护膜的导电性，既保护了铁基焊芯裸露的金属不被氧化，又有助于焊接时药皮的熔化，焊接时可直接快速引弧，焊接过程中电弧稳定，焊接操作难度小，焊接质量稳定，放宽了对工作人员的能力要求。
3）焊缝力学性能好。纳米铜线和碳纤维在电弧的高温作用下一部分进入熔池，铜元素有利于提高焊接熔池的流动性并有效提高韧性，碳纤维所含的碳元素一部分用来提高焊缝的强度，一部分在电弧作用下生成二氧化碳对焊接熔池提供更多的保护，可有效提高焊缝的质量；聚苯胺防护膜中的镧或铈既可以增强其导电性，又可以在焊接时部分进入焊接熔池，利于焊缝金属的稀土合金化，进而提高其力学性能，这种稀土的添加方式，还有利于简化铁基焊芯中添加稀土的制备工艺。
附图说明
图1是一种免焊前烘干易焊接的铁基焊芯涂药焊条的主剖视图；
图2是沿图1中A-A线的剖视图。
图中：1、铁基焊芯；1-1、焊接段；1-2、焊钳夹持段；1-3、引弧端；2、药皮；3、聚苯胺防护膜。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1和图2所示，一种免焊前烘干易焊接的铁基焊芯涂药焊条，包括铁基焊芯1、药皮2和聚苯胺防护膜3，铁基焊芯1包括焊接段1-1、焊钳夹持段1-2和引弧端1-3，药皮2包覆在铁基焊芯1的焊接段1-1周围，聚苯胺防护膜3连续的包覆在铁基焊芯1的焊钳夹持段1-2、焊接段1-1的药皮2的外表面及引弧端1-3外部。
聚苯胺防护膜3的成分按质量百分比计包括：用偶联剂处理过的纳米铜线6%-10%，用偶联剂处理过的碳纤维12.5%-15.5%，用偶联剂处理过的导电聚苯胺20%-36%，镧和/或铈0.8%-1.5%，固化剂8%-10%，余量为环氧树脂。
偶联剂为硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
纳米铜线的直径为100nm-200nm，长度为5μm-50μm。
固化剂为腰果酚改性酚醛胺、邻苯二甲酸酐等的任意一种。
聚苯胺防护膜3的厚度为40μm-100μm。
实施例与对比例
（1）下面所有实施例与对比例中，所用焊条均采用牌号为J507的同一批次焊条，直径4.0mm，在其表面制备聚苯胺防护膜之前先进行烘干处理，以此模拟普通焊条制备完成瞬间的情况（即刚刚进行过烘干）。
（2）下面所有实施例与对比例中，聚苯胺乳液的制备均按下列步骤进行：
1）纳米铜线的预处理：将纳米铜线与偶联剂按1∶（1.5-3）的比例（质量比）混合，加入与纳米铜线质量相等的无水乙醇，经磁力搅拌36h-48h后，过滤，70℃-80℃温度下真空干燥12h-18h。
2）导电聚苯胺的预处理：将导电聚苯胺与偶联剂按1∶（1.5-3）的比例（质量比）混合，加入与导电聚苯胺质量相等的无水乙醇，经磁力搅拌36h-48h后，过滤，70℃-80℃温度下真空干燥12h-18h。
3）碳纤维的预处理：将碳纤维与偶联剂按1∶（1.5-3）的比例（质量比）混合，加入与碳纤维质量相等的无水乙醇，经磁力搅拌36h-48h后，过滤，70℃-80℃温度下真空干燥12h-18h。
4）制备稀释剂：将二甲苯与正丁醇按体积比（4-5）：1的比例混合。
5）制备导电聚苯胺乳液：将预处理过的导电聚苯胺加入到环氧树脂中，混合均匀，再加入4）中制备的稀释剂，稀释剂的质量是导电聚苯胺质量的110%-125%，机械搅拌均匀。
6）将3）中制备的预处理过的碳纤维加入到5）中所制备的乳液中，机械搅拌均匀。
7）在6）中制备的乳液中加入1）预处理过的钠米铜线、镧和/或铈，机械搅拌均匀。
8）在7）中制备的乳液中加入固化剂，机械搅拌均匀，得到所需的聚苯胺乳液。
（3）下面所有实施例与对比例中，焊接操作过程为同一人员，引弧的难易程度依该操作人员的职业感觉记录。
（4）下面所有实施例与对比例中，电弧稳定性按下面方式评价：
1）焊接5次，每次焊接时间超过30s，记录中间30s电压下降的次数，取5次的平均值，每30秒发生的急剧的电压下降的次数为0次，评为优。
2）焊接5次，每次焊接时间超过30s，记录中间30s电压下降的次数，取5次的平均值，每30s发生的急剧的电压下降的次数大于0次且小于等于0.5次，评为良。
3）焊接5次，每次焊接时间超过30s，记录中间30s电压下降的次数，取5次的平均值，每30s发生的急剧的电压下降的次数大于0.5次且小于1次，评为中。
4）焊接5次，每次焊接时间超过30s，记录中间30s电压下降的次数，取5次的平均值，每30s发生的急剧的电压下降的次数大于等于1次，评为及格。
（5）下面所有实施例与对比例中，熔敷金属中扩散氢按GB/T 3965－2012《熔敷金属中扩散氢测定方法》进行，其中焊接电流90A-110A，焊接电压26V-35V，基本测定方法选用热导法。
（6）下面所有实施例与对比例中，抗拉强度测试按GB/T 2652－2008《焊缝及熔敷金属拉伸试验方法》进行。
实施例1
（1）将牌号为J507的焊条烘干，温度380℃-420℃，时间1.5h。
（2）制备聚苯胺乳液，用硅烷偶联剂KH-570处理过的钠米铜线6%，铈0.8%，用硅烷偶联剂KH-570处理过的碳纤维12.5%，用硅烷偶联剂KH-570处理过的导电聚苯胺20%，腰果酚改性酚醛胺8%，余量为环氧树脂。
（3）将在烘箱中烘干的焊条取出，冷却到105℃-115℃。
（4）将焊条完全浸入聚苯胺乳液中停留5s后取出。
（5）将上述焊条在140℃-180℃下烘干0.5h-0.8h。
（6）将上述焊条在正常存储环境中放置30天。
实施例2
（1）将牌号为J507的焊条烘干，温度380℃-420℃，时间1.5h。
（2）制备聚苯胺乳液，用硅烷偶联剂KH-560处理过的钠米铜线8%，铈1.2%，用硅烷偶联剂KH-560处理过的碳纤维14%，用硅烷偶联剂KH-560处理过的导电聚苯胺28%，邻苯二甲酸酐9%，余量为环氧树脂。
（3）将在烘箱中烘干的焊条取出，冷却到105℃-115℃。
（4）将焊条完全浸入聚苯胺乳液中停留5s后取出。
（5）将上述焊条在140℃-180℃下烘干0.5h-0.8h。
（6）将上述焊条在正常存储环境中放置30天。
实施例3
（1）将牌号为J507的焊条烘干，温度380℃-420℃，时间1.5h。
（2）制备聚苯胺乳液，用硅烷偶联剂KH-570处理过的钠米铜线10%，镧1.0%，铈0.5%，用硅烷偶联剂KH-570处理过的碳纤维15.5%，用硅烷偶联剂KH-570处理过的导电聚苯胺36%，腰果酚改性酚醛胺10%，余量为环氧树脂。
（3）将在烘箱中烘干的焊条取出，冷却到105℃-115℃。
（4）将焊条完全浸入聚苯胺乳液中停留5s后取出。
（5）将上述焊条在140℃-180℃下烘干0.5h-0.8h。
（6）将上述焊条在正常存储环境中放置30天。
对比例1（此例聚苯胺乳液中用硅烷偶联剂KH-570处理过的导电聚苯胺含量较低）
（1）将牌号为J507的焊条烘干，温度380℃-420℃，时间1.5h。
（2）制备聚苯胺乳液，用硅烷偶联剂KH-570处理过的钠米铜线10%，铈1.2%，用硅烷偶联剂KH-570处理过的碳纤维12.5%，用硅烷偶联剂KH-570处理过的导电聚苯胺12%，腰果酚改性酚醛胺8%，余量为环氧树脂。
（3）将在烘箱中烘干的焊条取出，冷却到105℃-115℃。
（4）将焊条完全浸入聚苯胺乳液中停留5s后取出。
（5）将上述焊条在140℃-180℃下烘干0.5h-0.8h。
（6）将上述焊条在正常存储环境中放置30天。
对比例2（此例聚苯胺乳液中不含铈或镧）
（1）将牌号为J507的焊条烘干，温度380℃-420℃，时间1.5h。
（2）制备聚苯胺乳液，用硅烷偶联剂KH-570处理过的钠米铜线10%，用硅烷偶联剂KH-570处理过的碳纤维12.5%，用硅烷偶联剂KH-570处理过的导电聚苯胺22%，腰果酚改性酚醛胺8%，余量为环氧树脂。
（3）将在烘箱中烘干的焊条取出，冷却到105℃-115℃。
（4）将焊条完全浸入聚苯胺乳液中停留5s后取出。
（5）将上述焊条在140℃-180℃下烘干0.5h-0.8h。
（6）将上述焊条在正常存储环境中放置30天。
对比例3（此例聚苯胺乳液中将用硅烷偶联剂KH-570处理过的碳纤维改为用硅烷偶联剂KH-570处理过的纳米级片状石墨）
（1）将牌号为J507的焊条烘干，温度380℃-420℃，时间1.5h。
（2）制备聚苯胺乳液，用硅烷偶联剂KH-570处理过的钠米铜线10%，铈1.2%，用硅烷偶联剂KH-570处理过的纳米级片状石墨12.5%，用硅烷偶联剂KH-570处理过的导电聚苯胺22%，腰果酚改性酚醛胺8%，余量为环氧树脂。
（3）将在烘箱中烘干的焊条取出，冷却到105℃-115℃。
（4）将焊条完全浸入聚苯胺乳液中停留5s后取出。
（5）将上述焊条在140℃-180℃下烘干0.5h-0.8h。
（6）将上述焊条在正常存储环境中放置30天。
对比例4（此例聚苯胺乳液中将用硅烷偶联剂KH-570处理过的碳纤维改为用硅烷偶联剂KH-570处理过的碳纳米管）
（1）将牌号为J507的焊条烘干，温度380℃-420℃，时间1.5h。
（2）制备聚苯胺乳液，用硅烷偶联剂KH-570处理过的钠米铜线10%，铈0.8%，镧0.5%，用硅烷偶联剂KH-570处理过的碳纳米管12.5%，用硅烷偶联剂KH-570处理过的导电聚苯胺22%，腰果酚改性酚醛胺8%，余量为环氧树脂。
（3）将在烘箱中烘干的焊条取出，冷却到105℃-115℃。
（4）将焊条完全浸入聚苯胺乳液中停留5s后取出。
（5）将上述焊条在140℃-180℃下烘干0.5h-0.8h。
（6）将上述焊条在正常存储环境中放置30天。
对比例5（此例聚苯胺乳液中不含用硅烷偶联剂KH-570处理过的钠米铜线、镧、铈）
（1）将牌号为J507的焊条烘干，温度380℃-420℃，时间1.5h。
（2）制备聚苯胺乳液，用硅烷偶联剂KH-570处理过的碳纤维13.5%，用硅烷偶联剂KH-570处理过的导电聚苯胺32%，腰果酚改性酚醛胺9%，余量为环氧树脂。
（3）将在烘箱中烘干的焊条取出，冷却到105℃-115℃。
（4）将焊条完全浸入聚苯胺乳液中停留5s后取出。
（5）将上述焊条在140℃-180℃下烘干0.5h-0.8h。
（6）将上述焊条在正常存储环境中放置30天。
对比例6（此例聚苯胺乳液中不含用硅烷偶联剂KH-570处理过的碳纤维）
（1）将牌号为J507的焊条烘干，温度380℃-420℃，时间1.5h。
（2）制备聚苯胺乳液，用硅烷偶联剂KH-570处理过的钠米铜线10%，铈1.5%，用硅烷偶联剂KH-570处理过的导电聚苯胺31%，腰果酚改性酚醛胺9%，余量为环氧树脂。
（3）将在烘箱中烘干的焊条取出，冷却到105℃-115℃。
（4）将焊条完全浸入聚苯胺乳液中停留5s后取出。
（5）将上述焊条在140℃-180℃下烘干0.5h-0.8h。
（6）将上述焊条在正常存储环境中放置30天。
对比例7（此例聚苯胺乳液中不含用硅烷偶联剂KH-570处理过的钠米铜线、镧、铈、硅烷偶联剂KH-570处理过的碳纤维）
（1）将牌号为J507的焊条烘干，温度380℃-420℃，时间1.5h。
（2）制备聚苯胺乳液，用硅烷偶联剂KH-570处理过的导电聚苯胺29%，腰果酚改性酚醛胺8.8%，余量为环氧树脂。
（3）将在烘箱中烘干的焊条取出，冷却到105℃-115℃。
（4）将焊条完全浸入聚苯胺乳液中停留5s后取出。
（5）将上述焊条在140℃-180℃下烘干0.5h-0.8h。
（6）将上述焊条在正常存储环境中放置30天。
对比例8（此例聚苯胺乳液中钠米铜线、碳纤维和导电聚苯胺未用硅烷偶联剂KH-570处理）
（1）将牌号为J507的焊条烘干，温度380℃-420℃，时间1.5h。
（2）制备聚苯胺乳液，钠米铜线10%，铈1.3%，碳纤维14%，导电聚苯胺32%，腰果酚改性酚醛胺8%-10%，余量为环氧树脂。
（3）将在烘箱中烘干的焊条取出，冷却到105℃-115℃。
（4）将焊条完全浸入聚苯胺乳液中停留5s后取出。
（5）将上述焊条在140℃-180℃下烘干0.5h-0.8h。
（6）将上述焊条在正常存储环境中放置30天。
对比例9（此例聚苯胺乳液中采用不导电的聚苯胺）：
（1）将牌号为J507的焊条烘干，温度380℃-420℃，时间1.5h。
（2）制备聚苯胺乳液，用硅烷偶联剂KH-570处理过的钠米铜线10%，铈1.5%，用硅烷偶联剂KH-570处理过的碳纤维15.5%，用硅烷偶联剂KH-570处理过的聚苯胺35%，腰果酚改性酚醛胺10%，余量为环氧树脂。
（3）将在烘箱中烘干的焊条取出，冷却到105℃-115℃。
（4）将焊条完全浸入聚苯胺乳液中停留5s后取出。
（5）将上述焊条在140℃-180℃下烘干0.5h-0.8h。
（6）将上述焊条在正常存储环境中放置30天。
对比例10（此例中未涂覆聚苯胺保护膜）
（1）将牌号为J507的焊条烘干，温度380℃-420℃，时间1.5h。
（2）将上述焊条在正常存储环境中放置30天。
对比例11（此例中未涂覆聚苯胺保护膜但烘干后立即焊接）
将牌号为J507的焊条烘干，温度380℃-420℃，时间1.5h。
实施例1-8及对比例1-11的评定结果如表1所示。
表1
项目 特点 引弧难易 电弧稳定性 熔敷金属中扩散氢含量（mL/100g） 抗拉强度（MPa）
实施例1 本发明技术方案实例 易 优 1.86 551
实施例2 本发明技术方案实例 易 优 1.92 559
实施例3 本发明技术方案实例 易 优 1.91 551
对比例1 导电聚苯胺含量较低 较难 中 1.89 532
对比例2 不含镧、铈 易 优 1.91 523
对比例3 碳纤维改为纳米片状石墨 较难 中 2.52 526
对比例4 碳纤维改为碳纳米管 较难 中 2.61 527
对比例5 不含预处理过的钠米铜线、镧、铈 较难 良 2.06 521
对比例6 不含预处理过的碳纤维 较难 良 2.12 527
对比例7 不含预处理过的钠米铜线、预处理过的碳纤维、镧、铈 难 中 2.43 464
对比例8 纳米铜线、碳纤维和导电聚苯胺未预处理 难 中 2.88 492
对比例9 采用不导电的聚苯胺 很难 及格 1.96 531
对比例10 未涂覆聚苯胺保护膜放置30天后焊接 很难 及格 2.96 479
对比例11 未涂覆聚苯胺保护膜但烘干后立即焊接 较难 中 1.91 519
从上述实施例1-3可以看出：在焊条整体表面涂覆聚苯胺防护膜，该防护膜中存有用偶联剂处理过的钠米铜线、铈或镧、用偶联剂处理过的碳纤维、用偶联剂处理过的导电聚苯胺，防护膜的导电性好、防护性好，焊条在焊接前不需烘干，引弧容易，焊接过程中电弧稳定，熔敷金属中扩散氢含量小，焊接接头的抗拉强度高。
从对比例1可以看出：聚苯胺乳液中用硅烷偶联剂KH-570处理过的导电聚苯胺含量比例较低时，防护膜的导电性差，造成引弧困难，焊接电弧不稳定，但并不影响防护膜对焊条药皮的保护，所以熔敷金属中扩散氢含量低。
从对比例2可以看出：聚苯胺乳液中不含镧、铈时，并不影响防护膜对焊条的保护，所以熔敷金属中扩散氢含量低，引弧容易，焊接电弧稳定性好，但无镧、铈参与熔敷金属的合金化，造成其力学性能下降。
从对比例3可以看出：聚苯胺乳液中将用硅烷偶联剂KH-570处理过的碳纤维改为用硅烷偶联剂KH-570处理过的纳米级片状石墨，没有其纤维的成膜加强作用，所以防护膜的保护性较差，引弧较难，焊接电弧稳定性差，熔敷金属中扩散氢含量较高，焊接接头的力学性能下降。
从对比例4可以看出：聚苯胺乳液中将用硅烷偶联剂KH-570处理过的碳纤维改为用硅烷偶联剂KH-570处理过的碳纳米管，没有其纤维的成膜加强作用，所以防护膜的保护性较差，引弧较难，焊接电弧稳定性差，熔敷金属中扩散氢含量较高，焊接接头的力学性能下降。
从对比例5可以看出：没有用硅烷偶联剂KH-570处理过的纳米铜线、镧、铈时，导电性较差，造成引弧较难，焊接电弧稳定性较差，但并不影响防护膜对焊条的保护，所以熔敷金属中扩散氢含量低，而碳纤维的存在增大了熔敷金属中碳含量，其力学性能较好。
从对比例6可以看出：没有用硅烷偶联剂KH-570处理过的碳纤维时，导电性较差，造成引弧较难，焊接电弧性稳定较差，但铜、稀土金属的存在有效提高了熔敷金属的力学性能。
从对比例7可以看出：没有用硅烷偶联剂KH-570处理过的纳米铜线、镧、铈、用硅烷偶联剂KH-570处理过的碳纤维时，导电性差，造成引弧困难，焊接电弧稳定性差，既无合金元素的强韧作用，也无稀土进行合金化，还没有增加碳含量，所以焊接接头的力学性能低。
从对比例8可以看出：聚苯胺膜中的碳纤维和导电聚苯胺未用硅烷偶联剂KH-570处理，造成成膜性差，防护效果降低，引弧困难，电弧稳定性差，熔敷金属中扩散氢含量高，焊接接头的力学性能低。
从对比例9可以看出：采用不导电的聚苯胺，则膜的导电性差，引弧困难，电弧稳定性差，但并不影响防护膜对焊条的保护，所以熔敷金属中扩散氢含量低，焊接接头的力学性能一般。
从对比例10可以看出：没有防护膜且放置时间长，药皮吸潮，裸露的铁基焊芯产生氧化膜，导电性差，引弧困难，电弧稳定性差，熔敷金属中扩散氢含量高，焊接接头的力学性能低。
从对比例11可以看出：对焊条进行烘干后立即焊接，熔敷金属中扩散氢含量低，但裸露的铁基焊芯产生了氧化膜，在烘干过程中无法去除，导电性差，引弧困难，电弧稳定性差，焊接接头的力学性能一般。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种免焊前烘干易焊接的铁基焊芯涂药焊条，其特征在于：包括铁基焊芯（1）、药皮（2）和聚苯胺防护膜（3），所述铁基焊芯（1）包括焊接段（1-1）、焊钳夹持段（1-2）和引弧端（1-3），所述药皮（2）包覆在铁基焊芯（1）的焊接段（1-1）周围，所述聚苯胺防护膜（3）连续的包覆在铁基焊芯（1）的焊钳夹持段（1-2）、焊接段（1-1）的药皮（2）的外表面及引弧端（1-3）外部；
所述聚苯胺防护膜（3）的成分按质量百分比计包括：用偶联剂处理过的纳米铜线6%-10%，用偶联剂处理过的碳纤维12.5%-15.5%，用偶联剂处理过的导电聚苯胺20%-36%，镧和/或铈0.8%-1.5%，固化剂8%-10%，余量为环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的免焊前烘干易焊接的铁基焊芯涂药焊条，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的免焊前烘干易焊接的铁基焊芯涂药焊条，其特征在于：所述纳米铜线的直径为100nm-200nm，长度为5μm-50μm。
4.根据权利要求1所述的免焊前烘干易焊接的铁基焊芯涂药焊条，其特征在于：所述固化剂为腰果酚改性酚醛胺、邻苯二甲酸酐等的任意一种。
5.根据权利要求1所述的免焊前烘干易焊接的铁基焊芯涂药焊条，其特征在于：所述聚苯胺防护膜（3）的厚度为40μm-100μm。
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