CN111843294A - 适用于干湿交替环境的不锈钢包钢接地网焊粉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适用于干湿交替环境的不锈钢包钢接地网放热焊粉，所述焊粉包括以下重量份数的组分：氧化铜：40‑50份、铝粉：10‑12份、铜粉：20‑26份、镁粉：1‑2份，铜磷合金：4‑10份、80Ni1‑H4合金：1.5‑6.5份、萤石粉：3‑4份、硼砂：1‑2份和合金添加物粉末：1‑2份，所述合金添加物粉中钙的重量百分比为25‑30%，硅的重量百分比为35‑45%，钡的重量百分比为30‑35%，余量为杂质，本发明涉及的焊粉焊接效率高，焊接处不易发生锈蚀和开裂，适合在干湿交替的环境中使用。

Description

适用于干湿交替环境的不锈钢包钢接地网焊粉

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其是涉及适用于干湿交替环境的不锈钢包钢接地网放热焊粉。

背景技术

传统的接地网连接工艺普遍使用气焊或电弧焊，但焊接工艺安全要求较高，焊接人员必须持特种作业证，工作场所必须符合一定的安全技术，铝热焊接仅需焊剂、引燃装置和模具即可实施焊接，无需大量辅助焊接设备，对于野外环境施焊快捷方便，被誉为接地系统最佳连接方式，但现有焊粉焊接不锈钢包钢新型接地网材料时不仅容易产生气孔、夹渣、热裂等缺陷，国外特制焊粉能够满足接地装置要求，但成本较高，供货周期较长，容易受制于人。

公布号为CN 104043913 A的公开了一种用于新型接地网材料焊接的铝热焊粉，由以下重量百分比的物质组成：氧化铜45-60%、铝粉8-13%、铜粉20-30%、铜磷合金粉末5-15%、锡粉1-5%、萤石粉2-6%、硼砂粉1-4%、余量为合金粉末；所述合金粉末由以下重量百分比的物质组成：Ca8-12%、Si40-47%、Ba28-32%、其余为杂质，原料廉价易得，解决了铝热焊粉焊接容易产生气孔、夹渣、热裂等问题，焊接接头质量可靠，但焊接时间长，焊接效率低。

公布号为CN 109759746 A 的中国发明专利申请公布了一种强耐腐蚀性不锈钢包钢接地网铝热焊粉，由以下重量份数的组分均匀混合而成：30- 50份氧化铜、5-20份氧化亚铜、8- 15份铝粉、18- 28份铜粉、3- 12份铜磷合金、1- 4份锌铝合金、0 .5- 2 .5份铜锰镍合金、2-5份萤石粉、1- 2份硼砂、余量为合金添加物粉末，本发明制得的铝热焊粉在焊接不锈钢包钢新型接地网材料时不易产生气孔，不易出现夹渣、热裂，且抗腐蚀性能较好，降低了不锈钢包钢新型接地材料的连接成本，但该铝热焊粉熔化冷却后，在干湿交替环境下容易产生锈蚀和开裂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种焊接效率高，在干湿交替环境下不会产生锈蚀和开裂的铜包钢接地网焊粉。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

适用于干湿交替环境的不锈钢包钢接地网放热焊粉，所述焊粉包括以下重量份数的组分：氧化铜：40-50份、铝粉：10- 12份、铜粉：20- 26份、镁粉：1-2份，铜磷合金：4-10份、80Ni1-H4合金：1.5- 6.5份、萤石粉：3- 4份、硼砂：1- 2份和合金添加物粉末：1-2份，所述合金添加物粉中钙的重量百分比为25-30%，硅的重量百分比为35-45%，钡的重量百分比为30-35%，余量为杂质。

进一步的，所述氧化铜的粒度为70- 90目，所述铝粉的粒度为70- 90目，所述铜粉的粒度为50- 70目，所述镁粉的粒度为30-50目，所述铜磷合金的粒度为200- 250目，所述80Ni1-H4合金的粒度为100- 150目，所述萤石粉的粒度为150- 200目，所述硼砂的粒度为100- 300目，所述合金添加物粉末的粒度为200- 250目。

进一步的，所述铜磷合金中磷的重量百分比为20-25%。

进一步的，所述80Ni1-H4合金锰的重量百分比为15-25%，镍的重量百分比为15-25%，硅的重量百分比为25-30%，余量为锌。

进一步的，所述80Ni1-H4合金的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将80Ni1-H4合金的原材料装入坩埚内，置于熔炼炉中在氩气保护中进行熔炼；

步骤二、熔炼结束后，熔炼后的原料通过坩埚底部导流管流到雾化室进行气水雾化处理，得到80Ni1-H4合金。

放热熔钎焊焊接与铝热焊接的原理相似，均是利用金属氧化物和金属铝之间的放热反应所产生的过热熔融金属来加热金属而实现结合的方法，本发明采用金属铝与氧化铜在高温状态下发生反应放出大量热量，加热金属铜使其融化后填充焊缝，实现焊接。在具体应用中，焊粉有时还会加入镁作为点火剂，使其在较低温度起化学反应，但镁通常只作为点火剂，将镁制作成为镁条插入焊粉中，点燃镁条放出热量促成放热反应。镁条仅作为点火剂而不参与镁热反应的原因是，镁热反应非常剧烈，常用在大威力燃烧弹中，在焊粉中加入镁粉容易发生爆燃现象，危害工作人员的人身安全，且氧化镁绝缘性好，焊接液中氧化镁的含量太高会导致接地网的导电性能下降， 因此本领域的技术人员不容易想到将镁制成粉末与焊粉混合进行接地网的焊接。

本发明的有益效果是：

1、本发明在焊粉中加入镁粉，镁热反应是比铝热反应更加剧烈的氧化还原反应，能在单位时间内放出巨大热量，为铝热反应提供充足的热量，减少加热时间，节省能源的同时保证焊粉能够完全融化呈焊接液，凝固后的焊接液致密性更高，强度和耐腐蚀性大大提高，适合在干湿交替的环境下使用；由于镁热反应和铝热反应都非常剧烈，尤其是镁热反应容易发生爆燃，80Ni1-H4含锰镍硅，在补充焊缝金属的同时能够减缓镁热反应和铝热反应的速度，防止发生爆燃现象，保护工作人员的安全的同时延长反应时间，保证溶液焊粉完全融化，焊接处更加致密，大大提高了焊接质量。

2、铜磷合金是一种优良的脱氧剂，能有效的去除金属熔液里的氧粒子，有效提高焊接质量。

3、80Ni1-H4的加入可以提高接头强度和硬度，以及大幅提升接头对干湿交替环境的耐腐蚀性，80Ni1-H4还含有锌，锌的化学性质活泼，能够作为阴极保护铜和不锈钢包钢在干湿交替的环境中不受腐蚀，实用性更强。

综上所述，本发明制得的焊粉焊接效果优异，耐腐蚀性强，适合在干湿交替的环境下使用，不易产生锈蚀和开裂。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

首先制备80Ni1-H4合金，制备方法包括以下步骤：

步骤一、将1.5份80Ni1-H4合金的原材料装入坩埚内，该原料含锰量的重量百分比为15%，含镍量的重量百分比为15%，含硅量的重量百分比为25%，余量为锌，置于熔炼炉中在氩气保护中熔炼20分钟，熔炼温度为620℃；

步骤二、熔炼结束后，熔炼后的原料通过坩埚底部导流管流到雾化室进行气水雾化处理，得到80Ni1-H4合金。

之后将以下重量份数的组分均匀混合：40份氧化铜，粒度为70目；10份铝粉，粒度为70目；20份铜粉，粒度为50目；1份镁粉，粒度为30目；4份铜磷合金，粒度为200目；1.5份80Ni1-H4合金,粒度为100目；3份萤石粉，粒度为150目；1份硼砂，粒度为100目；1份合金添加物粉末，粒度为200目；其中合金添加物粉末含钙量的重量百分比为25%，所述合金添加物粉末含硅量的重量百分比为35%，所述合金添加物粉末含钡的重量百分比为30%，余量为杂质。

采用该焊粉焊接完成后，焊接表面未见气孔、夹渣、未焊合、裂纹等焊接缺陷，测得焊接处的致密度为99.2%，最大破坏力为30.2kN，在干湿交替的环境内3年没有发生腐蚀现象。

实施例二

首先制备80Ni1-H4合金，制备方法包括以下步骤：

步骤一、将6.5份80Ni1-H4合金的原材料装入坩埚内，该原料含锰量的重量百分比为15%，含镍量的重量百分比为15%，含硅量的重量百分比为25%，余量为锌，置于熔炼炉中在氩气保护中熔炼20分钟，熔炼温度为620℃；

步骤二、熔炼结束后，熔炼后的原料通过坩埚底部导流管流到雾化室进行气水雾化处理，得到80Ni1-H4合金。

之后将以下重量份数的组分均匀混合：50份氧化铜，粒度为90目；12份铝粉，粒度为90目；26份铜粉，粒度为70目；2份镁粉，粒度为50目；10份铜磷合金，粒度为250目；6.5份80Ni1-H4合金,粒度为150目；4份萤石粉，粒度为200目；2份硼砂，粒度为300目；2份合金添加物粉末，粒度为250目；其中合金添加物粉末含钙量的重量百分比为30%，所述合金添加物粉末含硅量的重量百分比为40%，所述合金添加物粉末含钡的重量百分比为35%，余量为杂质。

采用该焊粉焊接完成后，焊接表面未见气孔、夹渣、未焊合、裂纹等焊接缺陷，测得焊接处的致密度为99.8%，最大破坏力为37.3kN，在干湿交替的环境内3年没有发生腐蚀现象。

实施例三

首先制备80Ni1-H4合金，制备方法包括以下步骤：

步骤一、将4份80Ni1-H4合金的原材料装入坩埚内，该原料含锰量的重量百分比为20%，含镍量的重量百分比为20%，含硅量的重量百分比为28%，余量为锌，置于熔炼炉中在氩气保护中熔炼20分钟，熔炼温度为620℃；

步骤二、熔炼结束后，熔炼后的原料通过坩埚底部导流管流到雾化室进行气水雾化处理，得到80Ni1-H4合金。

之后将以下重量份数的组分均匀混合：45份氧化铜，粒度为80目；11份铝粉，粒度为80目；23份铜粉，粒度为60目；1.5份镁粉，粒度为40目；7份铜磷合金，粒度为220目；4份80Ni1-H4合金,粒度为120目；3.5份萤石粉，粒度为170目；1.5份硼砂，粒度为150目；1.5份合金添加物粉末，粒度为220目；合金添加物粉末含钙量的重量百分比为27%，所述合金添加物粉末含硅量的重量百分比为38%，所述合金添加物粉末含钡的重量百分比为32%，余量为杂质。

采用该焊粉焊接完成后，焊接表面未见气孔、夹渣、未焊合、裂纹等焊接缺陷，测得焊接处的致密度为99.2%，最大破坏力为32.7kN，在干湿交替的环境内3年没有发生腐蚀现象。

实施例四

首先制备80Ni1-H4合金，制备方法包括以下步骤：

步骤一、将1.5份80Ni1-H4合金的原材料装入坩埚内，该原料含锰量的重量百分比为20%，含镍量的重量百分比为20%，含硅量的重量百分比为30%，余量为锌，置于熔炼炉中在氩气保护中熔炼20分钟，熔炼温度为620℃；

步骤二、熔炼结束后，熔炼后的原料通过坩埚底部导流管流到雾化室进行气水雾化处理，得到80Ni1-H4合金。

之后将以下重量份数的组分均匀混合：40份氧化铜，粒度为90目；10份铝粉，粒度为90目；20份铜粉，粒度为70目；1份镁粉，粒度为50目；4份铜磷合金，粒度为250目；1.5份80Ni1-H4合金,粒度为150目；3份萤石粉，粒度为200目；1份硼砂，粒度为300目；1份合金添加物粉末，粒度为250目；其中合金添加物粉末含钙量的重量百分比为30%，所述合金添加物粉末含硅量的重量百分比为38%，所述合金添加物粉末含钡的重量百分比为30%，余量为杂质。

采用该焊粉焊接完成后，焊接表面未见气孔、夹渣、未焊合、裂纹等焊接缺陷，测得焊接处的致密度为98.9%，最大破坏力为29.9kN，在干湿交替的环境内3年没有发生腐蚀现象。

实施例五

首先制备80Ni1-H4合金，制备方法包括以下步骤：

步骤一、将6.5份80Ni1-H4合金的原材料装入坩埚内，该原料含锰量的重量百分比为25，含镍量的重量百分比为20%，含硅量的重量百分比为30%，余量为锌，置于熔炼炉中在氩气保护中熔炼20分钟，熔炼温度为620℃；

步骤二、熔炼结束后，熔炼后的原料通过坩埚底部导流管流到雾化室进行气水雾化处理，得到80Ni1-H4合金。

之后将以下重量份数的组分均匀混合：50份氧化铜，粒度为70目；12份铝粉，粒度为70目；26份铜粉，粒度为50目；2份镁粉，粒度为30目；10份铜磷合金，粒度为200目；6.5份80Ni1-H4合金,粒度为100目；4份萤石粉，粒度为150目；2份硼砂，粒度为100目；2份合金添加物粉末，粒度为200目；其中合金添加物粉末含钙量的重量百分比为30%，所述合金添加物粉末含硅量的重量百分比为35%，所述合金添加物粉末含钡的重量百分比为30%，余量为杂质。

采用该焊粉焊接完成后，焊接表面未见气孔、夹渣、未焊合、裂纹等焊接缺陷，测得焊接处的致密度为99.8%，最大破坏力为36.4kN，在干湿交替的环境内3年没有发生腐蚀现象。

实施例六

首先制备80Ni1-H4合金，制备方法包括以下步骤：

步骤一、将2份80Ni1-H4合金的原材料装入坩埚内，该原料含锰量的重量百分比为25%，含镍量的重量百分比为20%，含硅量的重量百分比为28%，余量为锌，置于熔炼炉中在氩气保护中熔炼20分钟，熔炼温度为620℃；

步骤二、熔炼结束后，熔炼后的原料通过坩埚底部导流管流到雾化室进行气水雾化处理，得到80Ni1-H4合金。

之后将以下重量份数的组分均匀混合：47份氧化铜，粒度为70目；10.5份铝粉，粒度为70目；22份铜粉，粒度为70目；1.4份镁粉，粒度为30目；6份铜磷合金，粒度为230目；2份80Ni1-H4合金,粒度为120目；3.3份萤石粉，粒度为160目；1.6份硼砂，粒度为170目；1.8份合金添加物粉末，粒度为230目；其中合金添加物粉末含钙量的重量百分比为29%，所述合金添加物粉末含硅量的重量百分比为33%，所述合金添加物粉末含钡的重量百分比为32%，余量为杂质。

采用该焊粉焊接完成后，焊接表面未见气孔、夹渣、未焊合、裂纹等焊接缺陷，测得焊接处的致密度为99.1%，最大破坏力为28.2kN，在干湿交替的环境内3年没有发生腐蚀现象。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.适用于干湿交替环境的不锈钢包钢接地网放热焊粉，其特征在于，所述焊粉包括以下重量份数的组分：氧化铜：40-50份、铝粉：10- 12份、铜粉：20- 26份、镁粉：1-2份，铜磷合金：4-10份、80Ni1-H4合金：1.5- 6.5份、萤石粉：3- 4份、硼砂：1- 2份和合金添加物粉末：1-2份，所述合金添加物粉中钙的重量百分比为25-30%，硅的重量百分比为35-45%，钡的重量百分比为30-35%，余量为杂质。

2.根据权利要求1所述的适用于干湿交替环境的不锈钢包钢接地网放热焊粉，其特征在于，所述氧化铜的粒度为70- 90目，所述铝粉的粒度为70- 90目，所述铜粉的粒度为50-70目，所述镁粉的粒度为30-50目，所述铜磷合金的粒度为200- 250目，所述80Ni1-H4合金的粒度为100- 150目，所述萤石粉的粒度为150- 200目，所述硼砂的粒度为100- 300目，所述合金添加物粉末的粒度为200- 250目。

3.根据权利要求1或2所述的适用于干湿交替环境的不锈钢包钢接地网放热焊粉，其特征在于，所述铜磷合金中磷的重量百分比为20-25%。

4.根据权利要求1或2所述的适用于干湿交替环境的不锈钢包钢接地网放热焊粉，其特征在于，所述80Ni1-H4合金锰的重量百分比为15-25%，镍的重量百分比为15-25%，硅的重量百分比为25-30%，余量为锌。

5.根据权利要求1所述的适用于干湿交替环境的不锈钢包钢接地网放热焊粉，其特征在于，所述80Ni1-H4合金的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将80Ni1-H4合金的原材料装入坩埚内，置于熔炼炉中在氩气保护中进行熔炼；

步骤二、熔炼结束后，熔炼后的原料通过坩埚底部导流管流到雾化室进行气水雾化处理，得到80Ni1-H4合金。