CN111558794B - Cu基-药芯焊丝及该焊丝用于低碳钢表面改性的方法 - Google Patents

Cu基-药芯焊丝及该焊丝用于低碳钢表面改性的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111558794B
CN111558794B CN202010301700.XA CN202010301700A CN111558794B CN 111558794 B CN111558794 B CN 111558794B CN 202010301700 A CN202010301700 A CN 202010301700A CN 111558794 B CN111558794 B CN 111558794B
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
low
carbon steel
flux
cored wire
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
CN202010301700.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111558794A (zh
Inventor
张敏
张云龙
杜明科
董玉凡
仝雄伟
郭宇飞
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.)
Xian University of Technology
Original Assignee
Xian University of 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 Xian University of Technology filed Critical Xian University of Technology
Priority to CN202010301700.XA priority Critical patent/CN111558794B/zh
Publication of CN111558794A publication Critical patent/CN111558794A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111558794B publication Critical patent/CN111558794B/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
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/302—Cu as the principal constituent
    • 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
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
    • B23K35/0266—Rods, electrodes, wires flux-cored
    • 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
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3033—Ni as the principal constituent
    • 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
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/40—Making wire or rods for soldering or welding
    • B23K35/406—Filled tubular wire or rods
    • 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
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
    • B23K9/042—Built-up welding on planar surfaces
    • 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
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode
    • 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
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/235—Preliminary treatment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Abstract

本发明公开的一种Cu基‑药芯焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：Ni粉：20％～35％，Sn粉：10％～15％，Zn粉：1％～2％，Pb粉：8％～15％，Ag粉：2％～6％，Si粉：1％～4％，Cu粉：余量，以上组分质量百分比之和为100％。能够改善低碳钢表面的耐磨性、耐腐蚀性和导电、导热性，充分发挥低碳钢零件多功能化的性能。本发明还提供一种采用Cu基‑药芯焊丝用于低碳钢表面改性的方法，该方法解决了低碳钢表面改性的问题，能够提高低碳钢表面的耐腐蚀性、耐磨性和导电、导热性，从而使得钢制零件满足在特定领域中服役条件。

Description

Cu基-药芯焊丝及该焊丝用于低碳钢表面改性的方法
技术领域
本发明属于金属材料焊接技术领域，具体涉及一种Cu基-药芯焊丝，还涉及一种采用该焊丝用于低碳钢表面改性的方法。
背景技术
随着科技的进步，单一材料已无法满足工程的应用。为了使金属材料能够极大限度地发挥出它所具备的性能，往往会把具有不同性能的材料进行组合，再利用特定的技术手段，制备成复合金属材料。海洋上的大型船舶，由于长期在海水下腐蚀，外壳钢基体中容易产生海水腐蚀，导致船舶底板开裂报废，严重降低了船舶的服役时间。因此，为了提高钢基体表面的耐腐蚀性能，造船时常常在重要的钢基体表面添加一层铜合金，用来改善某些船壳钢材的耐蚀性能。目前，所使用的材料表面改性方法，受其设备规模的限制，无法大批量生产，采用电弧表面熔覆技术可以极大程度上提高生产效率，降低成本。另外，药芯焊丝相比于实心焊丝其成分灵活、易控，在铜基药芯焊丝中添加定量的Sn、Zn元素，能够有效的提高基体的耐腐蚀性能，具有非常广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种Cu基-药芯焊丝，通过添加Sn、Zn、Ni等主要元素，可以提高基体表面抵抗变形的能力和耐腐蚀性，从而充分发挥低碳钢零件多功能化的性能。
本发明的另一个目的是提供一种采用Cu基-药芯焊丝用于低碳钢表面改性的方法，该方法解决了低碳钢表面改性的问题，基于电弧熔覆技术，可以快速制得表面改性的熔覆层，从而使得钢制零件满足在特定领域中服役条件。
本发明所采用的技术方案是，一种Cu基-药芯焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：Ni粉：20％～35％，Sn粉：10％～15％， Zn粉：1％～2％，Pb粉：8％～15％，Ag粉：2％～6％，Si粉：1％～4％，Cu粉：余量，以上组分质量百分比之和为100％。
本发明的特征还在于，
焊皮为纯铜带，药芯焊丝中药芯粉末的填充率为22wt％-25wt％。
本发明所采用的另一种技术方案是，一种采用Cu基-药芯焊丝用于低碳钢表面改性的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1：按质量百分比分别称取：Ni粉：20％～35％，Sn粉：10％～15％， Zn粉：1％～2％，Pb粉：8％～15％，Ag粉：2％～6％，Si粉：1％～4％，Cu粉：余量，以上组分质量百分比之和为100％；
将上述称取好的金属粉末作为药芯，以纯铜带作为焊皮，通过焊丝成型机制成所需的焊丝；
步骤2：将低碳钢基板的表面机械清理，并放置盛有无水乙醇的超声震动仪中清洗，晾干，放入箱式炉中进行预热；
步骤3：将步骤1制备得到的药芯焊丝无水乙醇擦拭，并放入烘干箱中进行烘干；
步骤4：利用熔化极气体保护焊技术，在低碳钢表面进行单层多道焊接，直至铺满低碳钢板；
步骤5：将堆焊后的钢板放入真空炉中进行热处理；
步骤6：将热处理后钢板的表面进行磨削，满足工件表面粗糙度要求。
本发明的特征还在于，
步骤1制备得到的药芯焊丝中药芯粉末的填充率为22wt％-25wt％，焊皮为纯铜带。
步骤2中，低碳钢基板为：Q345钢板。
步骤2中，超声波清洗时间为：20min～30min，预热温度为：300℃～400℃。
步骤3中，药芯焊丝的烘干温度为：40℃～60℃。
步骤4中，焊接工艺参数为：焊接电流：220A～250A、焊接电压：22V～26V、摆幅宽度：2mm～2.2mm、摆弧频率：4-4.4Hz、保护气体：99.9％Ar；步骤4 中，导电嘴焊丝伸出长度为：8mm～12mm；搭接率为：35％～50％。
步骤5中，真空炉升温至：340℃～400℃，保温时间：2-3小时，炉冷。
步骤6中，得到的改性后的低碳钢表面粗糙度为：Ra 1.8～Ra 6.4。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的Cu基-药芯焊丝能够改善低碳钢表面的耐磨性、耐腐蚀性和导电、导热性，充分发挥低碳钢零件多功能化的性能。
(2)本发明的Cu基-药芯焊丝中的金属Ni能够改善Cu和Fe之间的融合性，以提高熔合界面的结合能力，焊丝中的金属Zn、Sn、Pb能提高熔覆金属的耐磨性和耐腐蚀性。
(3)本发明的表面改性方法是利用电弧堆焊，成形效率高，操作简单，且熔覆后表层金属的致密度高，制造成本低，适合工业化批量生产。
(4)本发明的制备方法中的焊后热处理，可以细化熔覆金属内部的晶粒尺寸，消除焊接后残余应力，避免造成焊后开裂等缺陷。
附图说明
图1是本发明实施例3中熔覆金属结合界面的微观形貌图；
图2是本发明实施例3中熔覆金属内部的微观形貌图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种Cu基-药芯焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：Ni粉：20％～35％，Sn粉：10％～15％，Zn粉：1％～2％， Pb粉：8％～15％，Ag粉：2％～6％，Si粉：1％～4％，Cu粉：余量，以上组分质量百分比之和为100％。
其中：
1)Ni元素可以与Cu元素、Fe元素形成无限固溶体并且还可以提高熔覆层的韧性；
2)Sn、Zn和Pb等元素由于其化学性质活泼，极易生成氧化膜，提高基体的耐腐蚀性；
3)Ag元素能够极大程度上改善Cu的润湿性，提高铜在钢表面的铺展性，增强熔覆层的力学性能；
4)Si元素主要作为脱氧剂，可以与钢中的FeO结合形成密度小的硅酸盐焊渣，而被除去。还可以提升熔覆层的硬度。
焊皮为纯铜带，药芯焊丝中药芯粉末的填充率为22wt％-25wt％。
本发明还提供一种采用上述Cu基-药芯焊丝用于低碳钢表面改性的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1：按质量百分比分别称取：Ni粉：20％～35％，Sn粉：10％～15％， Zn粉：1％～2％，Pb粉：8％～15％，Ag粉：2％～6％，Si粉：1％～4％，Cu粉：余量，以上组分质量百分比之和为100％；
将上述称取好的金属粉末作为药芯，以纯铜带作为焊皮，通过焊丝成型机制成所需的焊丝，具体为：将称取后的上述金属粉末放到自动混粉机中混合，混合后放置于真空环式炉中加热至200℃，保温，然后将纯铜带放置于拉丝机上，把混合好的金属粉末填充至铜带内，经过拉拔工序，最终减径至 1.2mm，待用；
步骤1制备得到的药芯焊丝中药芯粉末的填充率为22wt％-25wt％，焊皮为纯铜带，尺寸规格为：宽×厚＝7mm×0.3mm；
步骤2：将低碳钢基板的表面机械清理，并放置盛有无水乙醇的超声震动仪中清洗，晾干，放入箱式炉中进行预热；
步骤2中，超声波清洗时间为：20min～30min，预热温度为：300℃～400℃；
步骤2中，低碳钢基板为：Q345钢板，其尺寸规格为：长×宽×高＝50mm ×50mm×10mm；
步骤3：将步骤1制备得到的药芯焊丝无水乙醇擦拭，并放入烘干箱中进行烘干；
步骤3中，药芯焊丝的烘干温度为：40℃～60℃；
步骤4：利用熔化极气体保护焊(GMAW)技术，通过离线软件编程，规划路径，在低碳钢表面进行单层多道焊接，直至铺满低碳钢板；
步骤4中，焊接工艺参数为：焊接电流：220A～250A、焊接电压：22V～26V、摆幅宽度：2mm～2.2mm、摆弧频率：4-4.4Hz、保护气体：99.9％Ar；步骤4中，导电嘴焊丝伸出长度为：8mm～12mm；搭接率为：35％～50％；
步骤5：将堆焊后的钢板放入真空炉中进行热处理；
步骤5中，真空炉升温至：340℃～400℃，保温时间：2-3小时，炉冷；
步骤6：将热处理后钢板的表面进行磨削，满足工件表面粗糙度要求；
步骤6中，得到的改性后的低碳钢表面粗糙度为：Ra 1.8～Ra 6.4。
实施例1
步骤1：首先按Ni粉：35％，Sn粉：15％，Zn粉：2％，Pb粉：15％， Ag粉：6％，Si粉：4％，Cu粉：23％，称取质量百分比之和为100％的金属粉末。将称取后的金属粉末放到自动混粉机中混合，混合后放置于真空环式炉中加热至200℃，保温。然后将纯铜带放置于拉丝机上，把混合好的金属粉末填充至铜带内，经过拉拔工序，最终减径至1.2mm，待用；药芯焊丝中药芯粉末的填充率为22wt％。
步骤2：将低碳钢基板的表面机械清理，并放置盛有无水乙醇的超声震动仪中清洗，清洗时间：20min，晾干，放入箱式炉中进行预热，预热温度： 300℃；
步骤3：将研制的药芯焊丝无水乙醇擦拭，并放入烘干箱中进行烘干，烘干温度为：40℃；
步骤4：利用熔化极气体保护焊(GMAW)技术，通过离线软件编程，规划路径。在低碳钢表面进行单层多道焊接，其焊接工艺参数为：焊接电流： 220A、焊接电压：22V、摆幅宽度：2mm、摆弧频率：4Hz、保护气体：99.9％Ar，搭接率为：35％，最终直至铺满低碳钢板表面；
步骤5：将堆焊后的钢板放入真空炉中进行热处理，在340℃的温度中保温时间2小时，然后随炉冷却；
步骤6：将热处理后钢板的表面进行磨削，工件表面粗糙度：Ra6.4。
用实施例1方法所制备出的熔覆金属零件，经力学性能检测，该零件的力学性能为：表面硬度：190HV0.1，抗拉强度：246.28MPa，并且焊接过程中飞溅小，焊缝成型性好，熔覆金属无裂纹及夹渣等缺陷。
实施例2
步骤1：首先按Ni粉：30％，Sn粉：13％，Zn粉：2％，Pb粉：13％， Ag粉：4％，Si粉：3％，Cu粉：35％，称取质量百分比之和为100％的金属粉末。将称取后的金属粉末放到自动混粉机中混合，混合后放置于真空环式炉中加热至200℃，保温。然后将纯铜带放置于拉丝机上，把混合好的金属粉末填充至铜带内，经过拉拔工序，最终减径至1.2mm，待用；药芯焊丝中药芯粉末的填充率为25wt％；
步骤2：将低碳钢基板的表面机械清理，并放置盛有无水乙醇的超声震动仪中清洗，清洗时间：22min，晾干，放入箱式炉中进行预热，预热温度： 320℃；
步骤3：将研制的药芯焊丝无水乙醇擦拭，并放入烘干箱中进行烘干，烘干温度为：45℃；
步骤4：利用熔化极气体保护焊(GMAW)技术，通过离线软件编程，规划路径。在低碳钢表面进行单层多道焊接，其焊接工艺参数为：焊接电流： 230A、焊接电压：23V、摆幅宽度：2.1mm、摆弧频率：4.2Hz、保护气体： 99.9％Ar，搭接率为：40％，最终直至铺满低碳钢板表面；
步骤5：将堆焊后的钢板放入真空炉中进行热处理，在360℃的温度中保温时间2.2小时，然后随炉冷却；
步骤6：将热处理后钢板的表面进行磨削，工件表面粗糙度：Ra6.4。
用实施例2方法所制备出的熔覆金属零件，经力学性能检测，该零件的力学性能为：表面硬度：201.517HV0.1，抗拉强度：220.69MPa，并且焊接过程中飞溅小，焊缝成型性好，熔覆金属无裂纹及夹渣等缺陷。
实施例3
步骤1：首先按Ni粉：28％，Sn粉：12％，Zn粉：2％，Pb粉：12％， Ag粉：5％，Si粉：3％，Cu粉：38％，称取质量百分比之和为100％的金属粉末。将称取后的金属粉末放到自动混粉机中混合，混合后放置于真空环式炉中加热至200℃，保温。然后将纯铜带放置于拉丝机上，把混合好的金属粉末填充至铜带内，经过拉拔工序，最终减径至1.2mm，待用；药芯焊丝中药芯粉末的填充率为23wt％；
步骤2：将低碳钢基板的表面机械清理，并放置盛有无水乙醇的超声震动仪中清洗，清洗时间：24min，晾干，放入箱式炉中进行预热，预热温度： 350℃；
步骤3：将研制的药芯焊丝无水乙醇擦拭，并放入烘干箱中进行烘干，烘干温度为：50℃；
步骤4：利用熔化极气体保护焊(GMAW)技术，通过离线软件编程，规划路径，在低碳钢表面进行单层多道焊接，其焊接工艺参数为：焊接电流： 240A、焊接电压：24V、摆幅宽度：2.2mm、摆弧频率：4.3Hz、保护气体： 99.9％Ar，搭接率为：45％，最终直至铺满低碳钢板表面；
步骤5：将堆焊后的钢板放入真空炉中进行热处理，在380℃的温度中保温时间2.5小时，然后随炉冷却；
步骤6：将热处理后钢板的表面进行磨削，工件表面粗糙度：Ra3.2。
用实施例3方法所制备出的熔覆金属零件，经力学性能检测，该零件的力学性能为：表面硬度：218.42HV0.1，抗拉强度：266.81MPa，并且焊接过程中飞溅小，焊缝成型性好，熔覆金属无裂纹及夹渣等缺陷。
如图1-2所示，可以看出铜基药芯焊丝熔覆后与低碳钢基体存在明显的过渡区域，并且发生了Cu、Fe元素间的互扩散行为，呈现出良好的冶金结合。
实施例4
步骤1：首先按Ni粉：26％，Sn粉：11％，Zn粉：1％，Pb粉：10％， Ag粉：4％，Si粉：2％，Cu粉：46％，称取质量百分比之和为100％的金属粉末。将称取后的金属粉末放到自动混粉机中混合，混合后放置于真空环式炉中加热至200℃，保温。然后将纯铜带放置于拉丝机上，把混合好的金属粉末填充至铜带内，经过拉拔工序，最终减径至1.2mm，待用；药芯焊丝中药芯粉末的填充率为22wt％；
步骤2：将低碳钢基板的表面机械清理，并放置盛有无水乙醇的超声震动仪中清洗，清洗时间：28min，晾干，放入箱式炉中进行预热，预热温度： 380℃；
步骤3：将研制的药芯焊丝无水乙醇擦拭，并放入烘干箱中进行烘干，烘干温度为：55℃；
步骤4：利用熔化极气体保护焊(GMAW)技术，通过离线软件编程，规划路径。在低碳钢表面进行单层多道焊接，其焊接工艺参数为：焊接电流： 245A、焊接电压：25V、摆幅宽度：2mm、摆弧频率：4.4Hz、保护气体： 99.9％Ar，搭接率为：48％，最终直至铺满低碳钢板表面；
步骤5：将堆焊后的钢板放入真空炉中进行热处理，在390℃的温度中保温时间2.8小时，然后随炉冷却；
步骤6：将热处理后钢板的表面进行磨削，工件表面粗糙度：Ra3.2。
用实施例4方法所制备出的熔覆金属零件，经力学性能检测，该零件的力学性能为：表面硬度：192.48HV0.1，抗拉强度：249.14MPa，并且焊接过程中飞溅小，焊缝成型性好，熔覆金属无裂纹及夹渣等缺陷。
实施例5
步骤1：首先按Ni粉：20％，Sn粉：10％，Zn粉：1％，Pb粉：8％， Ag粉：2％，Si粉：1％，Cu粉：58％，称取质量百分比之和为100％的金属粉末。将称取后的金属粉末放到自动混粉机中混合，混合后放置于真空环式炉中加热至200℃，保温。然后将纯铜带放置于拉丝机上，把混合好的金属粉末填充至铜带内，经过拉拔工序，最终减径至1.2mm，待用；药芯焊丝中药芯粉末的填充率为22wt％；
步骤2：将低碳钢基板的表面机械清理，并放置盛有无水乙醇的超声震动仪中清洗，清洗时间：30min，晾干，放入箱式炉中进行预热，预热温度： 400℃；
步骤3：将研制的药芯焊丝无水乙醇擦拭，并放入烘干箱中进行烘干，烘干温度为：60℃；
步骤4：利用熔化极气体保护焊(GMAW)技术，通过离线软件编程，规划路径。在低碳钢表面进行单层多道焊接，其焊接工艺参数为：焊接电流： 250A、焊接电压：26V、摆幅宽度：2.2mm、摆弧频率：4.4Hz、保护气体： 99.9％Ar，搭接率为：50％，最终直至铺满低碳钢板表面；
步骤5：将堆焊后的钢板放入真空炉中进行热处理，在400℃的温度中保温时间3小时，然后随炉冷却；
步骤6：将热处理后钢板的表面进行磨削，工件表面粗糙度：Ra1.6。
用实施例5方法所制备出的熔覆金属零件，经力学性能检测，该零件的力学性能为：表面硬度：172.59HV0.1，抗拉强度：220.61MPa，并且焊接过程中飞溅小，焊缝成型性好，熔覆金属无裂纹及夹渣等缺陷。
本发明所研制的Cu基-金属型药芯焊丝能够改善低碳钢表面的耐磨性、耐腐蚀性和导电、导热性，充分发挥低碳钢零件多功能化的性能并且焊丝制备工艺简单，能够批量化生产。药芯焊丝中的金属Ni能够改善Cu和Fe之间的融合性，以提高熔合界面的结合能力，焊丝中的金属Zn、Sn、Pb能提高熔覆金属的耐磨性和耐腐蚀性。同时采用电弧堆焊形式进行表面改性，成形效率高，操作简单，且熔覆后表层金属的致密度高，制造成本低，适合工业化批量生产。

Claims (8)

1.一种Cu基-药芯焊丝，其特征在于，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：Ni粉：20％～35％，Sn粉：10％～15％，Zn粉：1％～2％，Pb粉：8％～15％，Ag粉：2％～6％，Si粉：1％～4％，Cu粉：余量，以上组分质量百分比之和为100％；
所述焊皮为纯铜带，药芯焊丝中药芯粉末的填充率为22wt％-25wt％。
2.一种采用Cu基-药芯焊丝用于低碳钢表面改性的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1：按质量百分比分别称取：Ni粉：20％～35％，Sn粉：10％～15％，Zn粉：1％～2％，Pb粉：8％～15％，Ag粉：2％～6％，Si粉：1％～4％，Cu粉：余量，以上组分质量百分比之和为100％；
将上述称取好的金属粉末作为药芯，以纯铜带作为焊皮，通过焊丝成型机制成所需的焊丝；
步骤2：将低碳钢基板的表面机械清理，并放置盛有无水乙醇的超声震动仪中清洗，晾干，放入箱式炉中进行预热；
步骤3：将步骤1制备得到的药芯焊丝无水乙醇擦拭，并放入烘干箱中进行烘干；
步骤4：利用熔化极气体保护焊技术，在低碳钢表面进行单层多道焊接，直至铺满低碳钢板；
步骤5：将堆焊后的钢板放入真空炉中进行热处理；
步骤6：将热处理后钢板的表面进行磨削，满足工件表面粗糙度要求；
步骤1制备得到的药芯焊丝中药芯粉末的填充率为22wt％-25wt％，焊皮为纯铜带。
3.根据权利要求2所述的一种采用Cu基-药芯焊丝用于低碳钢表面改性的方法，其特征在于，步骤2中，低碳钢基板为：Q345钢板。
4.根据权利要求2所述的一种采用Cu基-药芯焊丝用于低碳钢表面改性的方法，其特征在于，步骤2中，超声波清洗时间为：20min～30min，预热温度为：300℃～400℃。
5.根据权利要求2所述的一种采用Cu基-药芯焊丝用于低碳钢表面改性的方法，其特征在于，步骤3中，药芯焊丝的烘干温度为：40℃～60℃。
6.根据权利要求2所述的一种采用Cu基-药芯焊丝用于低碳钢表面改性的方法，其特征在于，步骤4中，焊接工艺参数为：焊接电流：220A～250A、焊接电压：22V～26V，摆幅宽度：2mm～2.2mm、摆弧频率：4-4.4Hz、保护气体：99.9％Ar；步骤4中，导电嘴焊丝伸出长度为：8mm～12mm；搭接率为：35％～50％。
7.根据权利要求2所述的一种采用Cu基-药芯焊丝用于低碳钢表面改性的方法，其特征在于，步骤5中，真空炉升温至：340℃～400℃，保温时间：2-3小时，炉冷。
8.根据权利要求2所述的一种采用Cu基-药芯焊丝用于低碳钢表面改性的方法，其特征在于，步骤6中，得到的改性后的低碳钢表面粗糙度为：Ra1.8～Ra 6.4。
CN202010301700.XA 2020-04-16 2020-04-16 Cu基-药芯焊丝及该焊丝用于低碳钢表面改性的方法 Active CN111558794B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010301700.XA CN111558794B (zh) 2020-04-16 2020-04-16 Cu基-药芯焊丝及该焊丝用于低碳钢表面改性的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010301700.XA CN111558794B (zh) 2020-04-16 2020-04-16 Cu基-药芯焊丝及该焊丝用于低碳钢表面改性的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111558794A CN111558794A (zh) 2020-08-21
CN111558794B true CN111558794B (zh) 2021-09-10

Family

ID=72067806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010301700.XA Active CN111558794B (zh) 2020-04-16 2020-04-16 Cu基-药芯焊丝及该焊丝用于低碳钢表面改性的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111558794B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113478121B (zh) * 2021-06-28 2022-07-08 西安理工大学 陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝及低碳钢表面改性方法
CN114346516B (zh) * 2021-12-31 2022-12-09 西安理工大学 增强低碳钢表面性能的药芯焊丝及方法
CN115647652B (zh) * 2022-11-16 2024-05-07 江苏大轩焊材有限公司 一种耐磨药芯焊丝及其制备方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5236662A (en) * 1990-01-05 1993-08-17 Kiilunen David D Wires made of copper-based alloy compositions
US8507833B2 (en) * 2006-12-11 2013-08-13 Lucas-Milhaupt, Inc. System and method of brazing using non-silver metals
US9157134B2 (en) * 2009-10-26 2015-10-13 Lucas-Milhaupt, Inc. Low silver, low nickel brazing material
CN106216881A (zh) * 2016-08-31 2016-12-14 西安理工大学 钛‑管线钢焊接用Cu‑V‑Zr焊丝及其制备方法
CN106334883A (zh) * 2016-11-09 2017-01-18 沈阳有色金属研究所有限公司 一种高强度、耐腐蚀的高温铜基钎焊料及其制造方法
CN109570672A (zh) * 2017-09-28 2019-04-05 河南智联寰宇知识产权运营有限公司 在钛合金表面制备特高温耐磨涂层的方法
CN108406163B (zh) * 2018-02-22 2020-08-18 西安理工大学 T2-Y与20Mn23Al用金属型药芯焊丝及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111558794A (zh) 2020-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111558794B (zh) Cu基-药芯焊丝及该焊丝用于低碳钢表面改性的方法
CN113478121B (zh) 陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝及低碳钢表面改性方法
CN108788385B (zh) 以q345r低合金钢为基层、904l不锈钢为复层的不锈钢复合板焊接方法
JP2009131870A (ja) 低温用鋼のサブマージアーク溶接用フラックス入りワイヤおよび溶接方法
CN107803608B (zh) 一种马氏体析出硬化不锈钢焊条及其制备方法和应用
CN113199169B (zh) 一种激光增材制造用Ni-Cr基焊丝及其制备方法
CN101856758A (zh) 硬质合金钢制件与45钢制件的焊接方法
CN109355652A (zh) 激光熔覆用镍基合金粉末及其制备方法
CN110369906B (zh) T2铜与304不锈钢焊接用金属型药芯焊丝及制备方法
CN110587178B (zh) 铝与不锈钢焊接用自保护药芯焊丝及其制备方法
CN111604618A (zh) 一种不锈钢钨极氩弧焊活性剂及其制备方法和应用
CN110576273A (zh) 用于lng超低温不锈钢焊接的金属材料、工艺及制品
CN113458654A (zh) 超低温高锰钢焊丝、焊条及其制备方法
CN106591631A (zh) 一种激光制造与再制造结晶器铜板的功能层合金材料
CN111558756A (zh) 基于增材制造技术制备铜及铜合金构件的方法
CN113953712A (zh) Ta1-q235复合板对接焊接用材料及焊接方法
CN111451490B (zh) 一种金属型粉芯丝材及其制备方法与应用
CN112548399A (zh) 一种不锈钢焊接用活性剂及其制备方法和应用
CN102345085A (zh) 一种玻璃器皿压制模的表面强化处理方法
CN111843111B (zh) 一种耐磨金属复合板及其制造方法
CN112453758B (zh) 石墨烯增强ta1-q345中间层用焊丝及制备方法
CN115008065A (zh) 用于钛-钢焊缝高熵化的药芯焊丝及其制备方法
CN106514051A (zh) 一种水下焊条及其制备方法
CN115365620B (zh) 一种钛合金钻杆接头耐磨带堆焊工艺方法
CN115365698B (zh) 基于3d打印技术的舰船零部件壳体制造方法及所用丝材

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