CN114634838A

CN114634838A - 一种适用于非镀铜焊丝的表面性能调节剂及其制备方法

Info

Publication number: CN114634838A
Application number: CN202210353676.3A
Authority: CN
Inventors: 张文倩; 李鸿涛; 马海洋; 张俊杰
Original assignee: Jilin Zhengda Traffic Construction Testing Co ltd; Sinosteel Nanjing New Material Research Institute Co Ltd; Sinosteel Zhengzhou Research Institute of Steel Wire Products Co Ltd
Current assignee: Jilin Zhengda Traffic Construction Testing Co ltd; Sinosteel Nanjing New Material Research Institute Co Ltd; Sinosteel Zhengzhou Research Institute of Steel Wire Products Co Ltd
Priority date: 2022-04-06
Filing date: 2022-04-06
Publication date: 2022-06-17

Abstract

本发明公开一种适用于非镀铜焊丝的表面性能调节剂及其制备方法，涉及金属表面处理的技术领域。所述调节剂是由下述质量百分比的原料组成：作为溶剂油的十二烷为74～81%，作为防锈剂的石油磺酸盐为6～10%、苯并三氮唑为0.2～0.5%，作为润滑剂的植物油为5～8%、聚异丁烯为4～7%，作为成膜剂的微晶蜡为1～1.5%，作为抗氧剂的T264为0.3～0.6%，作为极压抗磨剂的硫化异丁烯为0.5%～1%，作为分散剂的T151为0.7～1%。本发明改善了表面处理剂的防锈、润滑及清洗性能，有效解决了焊丝表面锈蚀、焊嘴磨损、堵塞送丝管等问题；提高结合力，减少焊接缺陷；提高使用周期，降低对人体和环境的危害。

Description

一种适用于非镀铜焊丝的表面性能调节剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属表面处理的技术领域，具体涉及一种适用于非镀铜焊丝的表面性能调节剂及其制备方法。

背景技术

目前CO₂气体保护焊丝已广泛应用于船舶、桥梁、钢架、车辆、压力容器、化工设备、工程设备、工程机械、海洋设施等各个领域。据不完全统计，截至2019年底，国内的焊材生产企业约200家，共生产各类焊材420万吨，其中实芯CO₂气体保护焊丝在焊材中所占比例为45.7%，达到192万吨的规模。近10年间，国内焊材总量一直维持在480万吨以内，而焊条总产量已从2010年底220万吨降至2019年底150万吨，实芯CO₂气体保护焊丝总产量从2010年的128万吨稳步提至到2019年的192万吨，集中反映了落后产能在逐年减少，先进的工艺、技术类产品在逐年递增。

传统的CO₂气体保护焊丝制造方法是在成品焊丝表面镀一层铜膜，称为镀铜焊丝。铜膜的主要作用为在焊接过程中的导电、润滑作用以及在存储过程中的防锈作用。镀铜焊丝在生产过程中，为获得良好的镀铜层，需要将带有润滑剂膜的焊丝进行清洗，以去除润滑剂薄膜然后进行镀铜，因此镀铜焊丝在生产过程中因实施镀铜工序而带来的问题（如碱洗废液、酸洗废液、硫酸铜废液等等）已对环境构成了严重威胁。另外，镀铜焊丝在焊接过程中产生的金属烟尘对操作工人的健康也造成了不小的影响。

高效非镀铜气保焊丝是应用纳米固体润滑剂及置换防锈剂技术，对焊丝表面进行新型涂层处理，以替代镀铜气保焊丝的新一代气体保护实心焊丝，是基于环保、健康需求和成本压力应运而生的。非镀铜气保焊丝是目前国内焊丝厂家普遍关注的产品，成为近十年来的研究热点。因为研究力量过于分散，国外对相关技术的严密封锁，到目前为止，国内表面润滑技术还没有突破，制约了非镀铜气保焊丝的生产和应用。

国内外与非镀铜焊丝表面处理剂有关的专利有20余项，基本分成三类：第一类是润滑剂加防锈油；第二类是拉拔清洗加涂层；第三类是纳米涂层。但是这三类表面处理剂都存在的缺陷为：防锈和润滑性能差，造成锈蚀、焊嘴磨损、堵塞送丝管等问题；结合力不牢，带来焊接过程缺陷；有些涂层材料对人体和环境危害较大。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供的一种适用于非镀铜焊丝的表面性能调节剂及其制备方法。本发明通过增加无毒害助剂来改良传统表面处理剂，大大改善了表面处理剂的防锈、润滑及清洗性能，有效解决了焊丝表面锈蚀、焊嘴磨损、堵塞送丝管等技术问题；极大地提高了表面处理剂的结合力，减少焊接过程缺陷；同时采用环境友好的溶剂能够提高使用周期，并降低对人体和环境的危害。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的一种适用于非镀铜焊丝的表面性能调节剂是由下述质量百分比的原料组成：作为溶剂油的十二烷为74～81%，作为防锈剂的石油磺酸盐为6～10% 、苯并三氮唑为0.2～0.5%，作为润滑剂的植物油为5～8%、聚异丁烯为4～7%，作为成膜剂的微晶蜡为1～1.5%，作为抗氧剂的T264为 0.3～0.6%，作为极压抗磨剂的硫化异丁烯为0.5%～1%，作为分散剂的T151为0.7～1%。

本发明中所述石油磺酸盐为石油磺酸钙或石油磺酸镁中的任一种或两种的组合。

本发明中所述植物油为棕榈油、棉籽油、大豆油、茶树油的任一种、两种或两种以上的任意组合。

本发明的一种适用于非镀铜焊丝的表面性能调节剂的制备方法是通过下述步骤来实现的：

A、按照所述表面性能调节剂的原料组成质量百分比称取石油磺酸盐、苯并三氮唑、植物油、聚异丁烯、十二烷、微晶蜡、T264、硫化异丁烯、T151；

B、将步骤A中所称取的植物油、聚异丁烯、微晶蜡加入到容积为1000L的常压搪瓷反应釜内，搅拌并加热至65℃～70℃进行充分溶解；

C、向步骤B中所得溶解物中再加入步骤A中所称取的石油磺酸盐、T151、T264，维持温度在65℃～70℃之间，继续搅拌至完全溶解后停止加热；

D、待步骤C中所得溶解物的温度降低到40℃后，再依次加入步骤A中所称取的十二烷、苯并三氮唑、硫化异丁烯，搅拌均匀，冷却至室温即得到所述的表面性能调节剂。

本发明的设计原理及有益技术效果如下：

本发明通过增加无毒害助剂来改良传统表面处理剂，大大改善了表面处理剂的防锈、润滑及清洗性能，有效解决了焊丝表面锈蚀、焊嘴磨损、堵塞送丝管等技术问题；极大地提高了表面处理剂的结合力，减少焊接过程缺陷；同时采用环境友好的溶剂能够提高使用周期，并降低对人体和环境的危害。更具体讲，本发明的表面性能调节剂是由溶剂、防锈剂、润滑剂、成膜剂、抗氧剂、挤压抗磨剂、分散剂等无毒害助剂在一定条件下按照一定的质量百分比混合所得，其中作为溶剂油的十二烷为74～81%，作为防锈剂的石油磺酸盐为6～10%、苯并三氮唑为0.2～0.5%，作为润滑剂的植物油为5～8%、聚异丁烯为4～7%，作为成膜剂的微晶蜡为1～1.5%，作为抗氧剂的T264为 0.3～0.6%，作为极压抗磨剂的硫化异丁烯为0.5%～1%，作为分散剂的T151为0.7～1%。

本发明有益技术效果具体体现为：

1、本发明的表面性能调节剂具有优异的防锈、润滑及清洗性能——防锈性和润滑性是其它焊丝抛光润滑剂的2～3倍，盐雾试验可达70 h；产品用于焊丝表面后，清洗性能显著，膜层色泽均匀、牢固。因此本发明的表面性能调节剂能够有效解决焊丝表面锈蚀、焊嘴磨损、堵塞送丝管等技术问题。

2、本发明的表面性能调节剂对黑色金属及含有铝、镁、钛、铜的金属具有很好的吸附能力，结合力大大提高，减少焊接过程缺陷；并在其金属基体表面形成一种致密的透明保护膜，使其具有独特的润滑和防锈性，使得被加工金属件更具有金属光泽。

3、本发明的表面性能调节剂不易燃、并具有优良的生物降解性，长期使用无异味产生，使用周期长，不刺激皮肤有利于保护环境和人体健康。

具体实施方式

本发明将结合下面三个实施例作进一步描述：

实施例一

实施例一中的一种适用于非镀铜焊丝的表面性能调节剂是由下述质量百分比的原料组成：作为溶剂油的十二烷为74%，作为防锈剂的石油磺酸钙为10% 、苯并三氮唑为0.5%，作为润滑剂的棉籽油为8%、聚异丁烯为5%，作为成膜剂的微晶蜡为1%，作为抗氧剂的T264为 0.3%，作为极压抗磨剂的硫化异丁烯为0.5%，作为分散剂的T151为0.7%。

实施例一的一种适用于非镀铜焊丝的表面性能调节剂的制备方法是通过下述步骤来实现的：

A、按照所述表面性能调节剂的原料组成质量百分比称取石油磺酸钙、苯并三氮唑、棉籽油、聚异丁烯、十二烷、微晶蜡、T264、硫化异丁烯、T151；

B、将步骤A中所称取的棉籽油、聚异丁烯、微晶蜡加入到容积为1000L的常压搪瓷反应釜内，搅拌并加热至70℃进行充分溶解；

C、向步骤B中所得溶解物中再加入步骤A中所称取的石油磺酸钙、T151、T264，维持温度在70℃，继续搅拌至完全溶解后停止加热；

实施例一的实验结果：经实验证明实施例一所得的表面性能调节剂为黄色透明液体，无刺激性气味；在未经过酸洗和镀铜处理的焊丝样品表面擦拭，能清除焊丝表面的润滑剂，但在钢丝表面形成的油膜较薄，防锈性能与普通焊丝润滑、防锈油相比效果不是太明显（详细数据见附表1、附表2）。

实施例二

实施例二中的一种适用于非镀铜焊丝的表面性能调节剂是由下述质量百分比的原料组成：作为溶剂油的十二烷为81%，作为防锈剂的石油磺酸镁为6% 、苯并三氮唑为0.3%，作为润滑剂的大豆油2.3%、茶树油为3%、聚异丁烯为4%，作为成膜剂的微晶蜡为1.5%，作为抗氧剂的T264为 0.5%，作为极压抗磨剂的硫化异丁烯为0.6%，作为分散剂的T151为0.8%。

实施例二的一种适用于非镀铜焊丝的表面性能调节剂的制备方法是通过下述步骤来实现的：

A、按照所述表面性能调节剂的原料组成质量百分比称取石油磺酸镁、苯并三氮唑、大豆油、茶树油、聚异丁烯、十二烷、微晶蜡、T264、硫化异丁烯、T151；

B、将步骤A中所称取的大豆油、茶树油、聚异丁烯、微晶蜡加入到容积为1000L的常压搪瓷反应釜内，搅拌并加热至68℃进行充分溶解；

C、向步骤B中所得溶解物中再加入步骤A中所称取的石油磺酸镁、T151、T264，维持温度在68℃，继续搅拌至完全溶解后停止加热；

实施例二的实验结果：经实验证明实施例二所得的表面性能调节剂为黄色透明液体，无刺激性气味；在未经过酸洗和镀铜处理的焊丝样品表面擦拭，能有效的清除焊丝表面的润滑剂，但在钢丝表面形成的油膜较薄，防锈性能比例1稍好（详细数据见附表1、附表2）。

实施例三

实施例三中的一种适用于非镀铜焊丝的表面性能调节剂是由下述质量百分比的原料组成：作为溶剂油的十二烷为77%，作为防锈剂的石油磺酸钙3%、石油磺酸镁为4% 、苯并三氮唑为0.2%，作为润滑剂的棕榈油2%、棉籽油2%、大豆油1%、聚异丁烯为7%，作为成膜剂的微晶蜡为1.2%，作为抗氧剂的T264为 0.6%，作为极压抗磨剂的硫化异丁烯为1%，作为分散剂的T151为1%。

实施例三的一种适用于非镀铜焊丝的表面性能调节剂的制备方法是通过下述步骤来实现的：

A、按照所述表面性能调节剂的原料组成质量百分比称取石油磺酸钙、石油磺酸镁、苯并三氮唑、棕榈油、棉籽油、大豆油、聚异丁烯、十二烷、微晶蜡、T264、硫化异丁烯、T151；

B、将步骤A中所称取的棕榈油、棉籽油、大豆油、聚异丁烯、微晶蜡加入到容积为1000L的常压搪瓷反应釜内，搅拌并加热至65℃进行充分溶解；

C、向步骤B中所得溶解物中再加入步骤A中所称取的石油磺酸钙、石油磺酸镁、T151、T264，维持温度在65℃，继续搅拌至完全溶解后停止加热；

实施例三的实验结果：经实验证明实施例三所得的表面性能调节剂为黄色透明液体，无刺激性气味；在未经过酸洗、镀铜处理的焊丝样品表面擦拭，能有效的清除焊丝表面的润滑剂，但在钢丝表面形成的油膜相对均匀牢固，防锈性能较好（详细数据见附表1、附表2）。

通过对上述实施例一、实施例二、实施例三进行性能测试后对比可知：从性能和综合经济成本考虑，实施例三的效果相对较佳。其中施例一、实施例二、实施例三的防锈性能对比实验结果如下——附表1 为焊丝的化学成分、附表2为室外挂样的实验结果。其中实验对象：未经过镀铜处理的焊丝样品；实验条件：实验期间平均最大湿度为65%，平均最高气温为28.5℃，外部环境偶有盐酸酸雾出现。

。

Claims

1.一种适用于非镀铜焊丝的表面性能调节剂，其特征在于：所述表面性能调节剂是由下述质量百分比的原料组成：作为溶剂油的十二烷为74～81%，作为防锈剂的石油磺酸盐为6～10% 、苯并三氮唑为0.2～0.5%，作为润滑剂的植物油为5～8%、聚异丁烯为4～7%，作为成膜剂的微晶蜡为1～1.5%，作为抗氧剂的T264为 0.3～0.6%，作为极压抗磨剂的硫化异丁烯为0.5%～1%，作为分散剂的T151为0.7～1%。

2.根据权利要求1所述的一种适用于非镀铜焊丝的表面性能调节剂，其特征在于：所述石油磺酸盐为石油磺酸钙或石油磺酸镁中的任一种或两种的组合。

3.根据权利要求1所述的一种适用于非镀铜焊丝的表面性能调节剂，其特征在于：所述植物油为棕榈油、棉籽油、大豆油、茶树油的任一种、两种或两种以上的任意组合。

4.一种用于制备权利要求1所述适用于非镀铜焊丝的表面性能调节剂的方法，其特征在于：所述方法是通过下述步骤来实现的：