CN1178762C - 焊接用金属丝 - Google Patents

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Abstract

用于碳钢或不锈钢的由涂镀的或无覆盖层的固体焊丝和焊剂芯焊丝组成的该类焊丝，其中一种或多种从由具有5至12个碳原子及线性或支化结构的饱和或不饱和烃化合物和具有环形结构的烃化合物组成的组中选取的烃化合物沉积于焊丝表面。润滑油和/或润滑颗粒通过一种或多种烃化合物与焊丝表面产生化学结合。沉积于焊丝表面的烃化合物、润滑油和/或润滑颗粒的总量是在每10千克焊丝为0.1至5克范围内。

Description

焊接用金属丝
技术领域
本发明涉及一种适于在碳钢或不锈钢的自动或半自动焊接中使用的焊丝，尤其是涉及一种能提高焊丝的可供料性的焊丝。本发明适用于涂镀的金属丝及无覆盖层金属丝或有空洞的金属丝。
背景技术
在焊丝用于自动或半自动焊接时，需要将金属丝从卷丝筒或供应部件输送到电弧焊接位置。该焊接丝传送经过弹性衬里如管缆的内部到达电弧焊接部分。当焊丝在通道中容易通过弹性衬里时，便定义为焊丝的可供料性，显示好地可供料性的焊丝可通过在其上施加小的供送力即可通过长的管缆。在焊接地点其中如在造船厂中，频繁地使用长的管缆，最重要的是焊丝的可供料性要好。
在焊丝的供料系统处于苛刻条件下的焊接地点，长时间的焊接会引起表面或膜的灰尘沉积在供料辊上及弹簧衬里内部，从而引起金属丝的供料失效。为了提高焊丝的可供料性能。通常的作法是向金属丝的表面施用具有好的滑动性能的各种类型润滑剂。为了提高滑动性能，曾提出用于焊接的一种金属丝，如通过向焊丝表面涂布润滑油如植物油(如棕榈油)及动物油(如猪油)和如石墨和二硫化钼的润滑物质的颗粒，可以改进金属丝的可供料性(特开平6-285678)。当这些润滑和润滑颗粒适量施于金属丝表面时，焊丝表面和弹簧衬里的内壁部分之间的摩擦系数可以减小。且因此，它们显示良好的润滑性能。因此改善了金属丝的可供料性。
另外，已知的其它方法中包括一种方法(特开平1-166898)其中具有大量碳原子且具有线性或支化结构的高级脂肪酸如硬脂酸，油酸，亚油酸或亚麻酸的钠盐或钾盐沉积在金属丝的表面，随后进行最后的拉丝且进一步在得到的金属丝上施用润滑油以改进金属丝的可供料性。另一种方法(特开平2-284792)包括在金属丝表面沉积一种含有某些羧酸的钠盐或钾盐的油润滑剂，从而改进金属丝的可供料性。在两种方法中，通过在金属线表面沉积适量的高级脂肪酸的碱金属盐的润滑油改进了金属丝的可供料性。
然而，这些已有技术具有下面的缺点。首先，在有焊丝的情况下(特开平6-285678)其中通过施用润滑油和由二硫化钼和石墨制成的润滑物质到焊接丝表面上而改进了金属丝的可供料性，当焊丝经过长时间的焊接操作时，润滑物质沉积在弹簧衬里的内表面，从而引起了衬里被诸塞。麻烦地阻碍了金属丝的顺利供给。这是由于润滑物质不能和金属线表面结合，润滑物质从金属丝表面容易分离的原因。
另一方面，在该方法中(特开平1-166898)中，其中将较高脂肪酸的钠或钾盐沉积于金属表面上，随后进行拉丝并施用润滑油，以及在另一方法中(特开平2-284792)其中含有羧酸的钠盐或钾盐的油润滑剂沉积于金属丝的表面，当焊接进行较长时间时，如第一种情况那样高级脂肪酸的碱金属盐和润滑油从金属丝表面分离并沉积在弹性衬里的内部，从而引起了弹簧衬里阻塞。因此，金属丝的可供料性下降。这是由于羧酸盐中的烃部分的链长度太长，因此金属丝表面和润滑油的结合力较差。这使得润滑物质容易从金属丝表面分离，从而引起在弹性衬里产生沉积。另外，高级脂肪酸的金属盐包括硬脂酸钠用作拉丝使用的一种良好的润滑油，且这种具有高分子量的高级脂肪酸盐的金属盐能在金属丝的表面形成坚固的厚膜。因此，尽管提高了金属丝的滑动性能，但害怕金属丝在供给辊上滑动，从而产生供料失效。特别是，金属丝是涂镀的，滑动会使涂镀的膜脱落。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焊线，它克服了已有技术同类焊丝的缺点，在该焊丝的表面上有一种与它以化学方法结合的润滑油，以便当焊丝用于长时间焊接时，润滑物质不会从金属丝上分离及不会产生由于使用金属丝而产生的任何麻烦。如在它的内部的弹簧衬里的堵塞。
本发明的另一个目的在于提供一种具有改进的金属丝可供料性的焊丝，并确保焊丝的稳定的、平滑地供料。
本发明提供了如下方面：
1、由涂镀的或无覆盖层的固体焊丝和焊剂芯焊丝组成的用于碳钢或不锈钢的焊丝，其特征在于，选自由具有5至12个碳原子及线性或支化结构的饱和和不饱和的烃化合物和具有环形结构的烃化合物组成的组的至少一种烃化合物存在于焊丝表面，在于选自动物和植物油、矿物油和合成油的至少一种润滑油存在于焊丝表面上，以及在于润滑颗粒存在于焊丝表面上，所述润滑颗粒是由从二硫化钼、二硫化钨，石墨碳和聚四氟乙烯组成的组中选取的至少一种组分而制成的。
2、按照方面1所述的焊丝，其特征在于，其中所说的至少一种烃化合物由具有线性或支化结构的饱和的或不饱和的烃化合物组成，而所说的烃化合物由羧酸或它的金属盐组成。
3、按照方面2所述的焊丝，其特征在于，其中所说的羧酸是从由戊酸、己酸、辛酸、八烷酸、癸二酸(secanoic acid)、癸酸、十烷酸、月桂酸、5-十二(碳)烯酸和合成脂肪酸组成的组中选取的一种组分。
4、按照方面2或3所述的焊丝，其特征在于，其中所说的金属盐是由从方面3限定的所说的羧酸的盐类中选择的一组分和从锂、钠、镁、铝、钾、钙、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、锡、铯、铅和铈中选取的一些金属组成。
5、按照方面1所述的焊丝，其特征在于，其中所说具有环形结构的烃化合物是由羧酸或它的金属盐组成的。
6、按照方面5所述的焊丝，其特征在于，其中所说的烃化合物是由具有五元环或六元环结构的环烷酸组成的。
7、按照方面5所述的焊丝，其特征在于，其中所说的烃化合物是由至少一种含有选自锂、钠、镁、铝、钾、钙、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、锡、铯、铅和铈的金属的金属环烷酸盐组成的。
8、按照方面5所述的焊丝，其特征在于，其中所说的烃化合物是由环烷酸和至少一种含有选自锂、钠、镁、铝、钾、钙、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、锡、铯、铅和铈组成的组的金属的金属环烷酸盐组成的。
9、按照方面1至8中任一项所述的焊丝，其特征在于，其中所说的至少一种烃化合物和所说的至少一种润滑油是以每10千克焊丝为0.1至5克的总量沉积于焊丝表面上的。
10、按照方面1至9中任一项所述的焊丝，其特征在于，其中所说的至少一种烃类化合物，及所说润滑颗粒是以每10千克焊丝为0.1至5克的总量沉积于焊丝表面上的。
按照本发明，提供了一种适用于碳钢或不锈钢焊接的由喷镀的或无覆盖层固态金属丝或助焊剂芯金属丝组成的该类焊丝。其中至少一种烃类化合物是由具有5至12个碳原子及一种线性的或链状结构的饱和的和不饱和的烃类化合物中和具有一种环状结构的烃类化合物组成的组中选取的一种，且至少一种烃类化合物存在或沉积于金属丝表面之上。
上面提到的具有一种线性或支链结构的饱和的或不饱和的烃类化合物称为“链状化合物”。
链状化合物的例子包括羧酸类或羧酸金属盐。羧酸是由从由戊酸、己酸、辛酸(caprylic acid)、八烷酸(octylic acid)、癸二酸、辛酸(caprylic acid)，癸酸，月桂酸，5-十二(碳)烯酸组成的组中选取的一种，且金属羧酸盐类包括上面提到的羧酸的盐，且其金属是从锂、钠、镁、铝、钾、钙、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、锡、铯、铅和铈中选取的。
具有环状结构的烃类化合物最好包括某些羧酸和金属羧酸盐。具有环状结构的烃类化合物的最好的例子包括具有如五元环或六元环的环状结构的环烷酸及环烷酸的金属盐。
金属环烷酸盐包括一种或多种从由锂、钠、镁、铝、钾、钙、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、锡、铯、铅和铈组成的组中选取的金属的环烷酸盐。
另外，烃类化合物可以是环烷酸和含有从锂、钠、镁、铝、钾、钙、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、锡、铯、铅和铈组成的组中选取的金属的环烷酸盐的混合物。
另外，最好是至少一种从动物和植物油，矿物油和合成油中选取的润滑油存在于金属丝的表面。另外，至少一类具有润滑性能且从由二硫化钼，二硫化钨，石墨碳和聚四氟乙烯组成的组中选取的润滑颗粒存在于金属丝表面。在这种情况下，具有如上提到的这种链状结构或环状结构的烃类化合物和润滑油的总量，或是在金属丝表面上的链状化合物或具有如上提到的这种环状结构的烃类化合物和润滑颗粒的总量是在每10千克(kg)金属丝为0.1至5克的范围内。
附图简述
图1(a)和图1(b)分别是显示由具有5至12个碳原子的链状化合物制成润滑油如何在金属丝表面上定向以及润滑颗粒如何固定到金属丝表面的示意图。其中图1(a)显示了使用无覆盖物金属线用于焊接的情况，及图1(b)显示了使用涂镀的金属丝用于焊接的情况。
图2(a)和图2(b)分别显示了由环状脂肪酸或环状脂肪酸盐制成的润滑油如何在金属丝表面定向和润滑颗粒如何固定到金属丝表面的示意图，其中图2(a)显示使用无覆盖物金属线用于焊接的情况，且图2(b)显示使用涂镀的金属线用于焊接的情况；
图3(a)和图3(b)分别显示了链烃或环烃化合物单独存在于金属丝表面上的状态，3(a)显示了使用链烃化合物的状态，且图3(b)显示了使用环烃化合物的情况；以及
图4是显示了在本发明实施例中使用的焊接装置的流程图。
具体实施方式
为了减少金属丝表面与在导管缆绳中的金属丝导向内表面之间，如金属丝与弹性衬里或聚四氟乙烯管内表面之间的动态摩擦系数，润滑油(例如，动物或植物油，矿物油和合成油或它们的混合物)需要具有适用于金属丝的使用条件的熔点(软化点)和粘度，且润滑颗粒(由二硫化钼，二硫化钨，石墨碳和聚四氟乙烯等等制成)需要在金属线表面上具有好的滑动性能(润滑油和润滑颗粒在下文中都称为润滑材料)。假如这些润滑材料按金属线表面的每一表观单位面积或按金属线的每单位重量能以适当的量均匀地附着于或沉积于金属线表面上，则在紧接焊接开始之后，金属线的可供料性便得到改善。然而，假如润滑材料又是物理方法涂布，亦即，假如润滑材料只是通过润滑油的湿润性附于金属线表面，在经过长时间焊接之后，润滑材料容易从金属线表面脱离。这种方法容易在导管缆绳内堵塞。这意味着为了通过向金属线表面添加或施用润滑材料以提高金属线的可供料性，但却相反地阻碍了供料性能。为了阻止润滑材料从金属线表面分离并沉积于管缆内，需要用化学方法将金属线表面和润滑油结合在一起。
我们已经进行了广泛的研究以解决已有技术中的难题，结果发现，当具有5至12个碳原子的链化合物或具有环状结构的烃化合物存在于金属线表面上及存在于金属线表面与润滑油和/或润滑颗粒之间时，可提高金属线的可供料性，从而消除了管缆的阻塞。具有5至12个碳原子的链状化合物和具有环状结构的烃化合物具有在金属表面上特定方向取向的可能。
由一些羧酸(下面称为低级脂肪酸类或酸类)和某些羧酸盐(以下称为低脂肪酸盐类或盐类)组成的具有5至12个碳原子的链状化合物，能将金属线表面和润滑油通过它化学结合。通过将各类物质施加于金属线表面上而对金属线可供料性进行了广泛研究，于是发现具有5个碳原子的戍酸和它的金属盐，及具有12个碳原子的月桂酸和它的金属盐及具有12个碳原子的5-十二碳烯酸和它的金属盐可作为一种浆糊或粘合剂用以将润滑油固定到金属线表面。由于这些低级脂肪酸和低级脂肪酸盐能将润滑油固定到金属线表面，而能被润滑油润湿的润滑颗粒(如：二硫化钼，二硫化钨，石墨碳，聚四氟乙烯)存在于金属丝表面且具有滑动性能，也能固定于金属线表面。
通过这种低级脂肪酸或它的盐进行化学结合的机理是如下考虑的。脂肪酸或它的盐具有允许在金属表面的一个特定方向取向的特性，通常在具有极性的羧基能与其表面的金属结合在一起，一个烃链或一部分烃链变成垂直于金属表面的方向。当和羧基相连接的烃链短时，如低级脂肪酸类或它们的盐，沿着垂直于金属表面方向的取向的趋势变得显著，其下的金属表面均匀覆盖有低级脂肪酸或它的盐的短-尺寸分子。
同样，由羧酸(下面称为环脂肪酸)或它的金属盐(下面称为环脂肪酸盐)组成的具有环状结构的烃化合物，起着将金属丝表面和润滑油化学结合的作用。由于具有环状结构的羟类化合物，或多或少，具有滑动性能，它们在不足量润滑油的部分起改善金属丝可供料性的作用。对施用于金属丝表面的各种类型的物质的广泛研究的结果，发现在工业上广泛用作漆的干燥剂的具有环状结构的环烷酸和它的金属盐价格便宜且具有滑动性能，且起将润滑油固定到金属丝表面上的粘合剂作用。由于这些环脂肪酸或环脂肪酸盐使得润滑油可以固定到金属表面上，它们具有将用润滑油湿润并存在于金属表面的润滑颗粒(例如：二硫化钼，二硫化钨，石墨碳和聚四氟乙烯)固定到金属线表面上的作用。
考虑这种环脂肪酸类或它们的盐的化学结合机理按如下方式进行。环脂肪类或它们的盐类在金属表面某一特定方向有定向作用。通常，具有极性的羧基与金属表面结合在一起，而烃链转向一个与金属表面重直的方向。另外，烃链是环的形式，环状结构的环平面具有很强的平行于金属表面取向的趋势。因此，具有环状结构的羟酸(环脂肪酸)类或它们的金属盐(环脂肪酸盐)与仅在金属表面上取向的线性羧酸或线性羧酸盐的情况相比，能显示出更强的键合力。因此，金属表面很坚固地、均匀地覆盖有环脂肪酸或它的盐的分子。具有这样一个环状结构的烃链本身能显示滑动性能。
图1(a)和图1(b)分别为一示意图，说明具有5至12个碳原子的链化合物将润滑油和润滑粒子固定到金属焊丝表面的机理。图1(a)说明使用无覆盖层的金属丝用于焊接的情况，图1(b)说明使用电镀的或敷金属的金属丝用于焊接的情况。如图1(a)所示，每个链化合物2a的分子沿着与无覆盖层焊丝表面垂直的方向取向，且每个烃链3a也是从链化合物2a的端部朝向金属丝表面垂直的方向上向外取向。在烃链3a上均匀复盖有润滑油4a的分子。通过这种方法，烃链3a和润滑油4a便以化学方式结合，润滑颗粒5a例如二硫化钼，便进入烃链3a和润滑油4a之间并因此而得以稳定。
在使用敷金属或电镀的金属丝的图1(b)中与图1(a)中不同之外在于链化合物2b的分子沿金属表层15的表面取向。尤其是，沿垂直于电镀金属焊丝表面方向取向的链化合物2b的烃链3b和润滑油4b的分子进行化学结合，期间进入了润滑颗粒5b并且稳定化。
图2(a)和图2(b)分别是显示通过环烃化合物将润滑油和润滑颗粒固定到金属丝表面的机理。图2(a)显示了使用无覆盖层焊丝的一种情况，而图2(b)显示了使用电镀的焊丝的情况。如图2(a)中所示，环烃化合物的环烃嵌段部分3c在无覆盖层焊丝的表面1c上取向，其方式是部分环状环状结构与金属丝表面平行。线性烃链的一种羧基从每个环羟嵌段部分3c延伸出来沿着与金属丝表面1c垂直的方向向外取向。如所看到的，润滑油4c的分子均匀地覆盖环烃3c的分子。环烃嵌段部分3c和润滑油4c进行化学结合，且润滑颗粒5c如二硫化钼进入环烃3c和润滑油4c之间并稳定化。
同样，当使用电镀金属丝时，如图2所示环烃3d在金属层的表面以部分环状结构平行于金属丝表面的方式取向。如上面提到的情况，环烃3d和润滑油4d在化学上结合，其间进入润滑颗粒5d且稳定化。
图3(a)和3(b)分别显示当具有5至12个碳原子的链烃化合物和环烃化合物单独使用时存在于金属丝表面上的示意图。应注意到图3(a)是显示了使用链烃化合物的情况，而图3(b)显示了使用环烃化合物的情况。假如如图3(a)和3(b)所示链或环烃化合物单独存在于金属丝表面上，可以预料有较轻程度的滑移。推测起来，这是由于链烃3e或环烃3f的线性烃链显示滑动性能所致。
如上面所陈述的，低级脂肪酸或低脂肪酸盐的烃链或者环烃及这种环烃的线性烃链嵌段部分是亲油性的，因此对润滑油具有良好的亲和性。事实上，低级脂肪酸或它的盐，或环脂肪酸或它的盐的一层均匀薄膜开始形成于金属丝表面上，在其上覆盖一层润滑油。而且，润滑颗粒如二硫化钼进入润滑油的膜内并稳定化。用这种方法，通过低级脂肪酸或它的盐，或环脂肪或它的盐的分子，由润滑油和/或润滑颗粒制成的润滑材料与金属丝表面便以化学键结合起来。因此，金属丝表面与弹簧衬里的内壁之间的动力学摩擦系数可以减小，从而阻止了润滑材料的金属丝表面分离。
描述了为何按本发明的施于金属丝表面的链化合物中的碳原子数目是按前面说明而确定的原因。
链化合物的碳原子：5至12
对于具有13个或更多个碳原子的链化合物(高级脂肪酸类及它们的盐)例如使用硬脂酸或它的金属盐进行了广泛的研究，但没有获得任何明显的效果。考虑这是由于碳链化所需要的要长的原因。因此具有13个或更多个碳原子的链化合物不大可能在金属丝表面定向。当硬脂酸的金属盐涂布于金属丝表面时，金属丝在送丝轮处滑动。该原因考虑如下：事实上显而易见，采用具有这种大分子量的脂肪酸的金属盐如硬脂肪酸盐作为拉丝时的润滑剂，在焊丝表面上施用具有大分子量的脂肪酸的金属盐分在其上形成一层坚固的厚膜。在自动焊接或半自动焊接过程中，这些高级脂肪酸的金属盐的膜通常会在供料辊处引起金属丝的滑动。另一方面，对于具有4个或更少碳原子的链化合物，如丁酸盐和乙酸盐进行试验。结果，发现当碳原子的数目减少时，碳链作为亲油基的功能变弱了，不能期望这些盐有效地用作一种浆糊或粘合剂以固定润滑油。这样，在本发明中有用的链化合物应确定为具有5至12个碳原子。因此，可以获得一种理想的膜，在弹性衬里内部在相对低的压力下经受摩擦时其具有润滑性，且在供给辊施加较高压力下经受摩擦时，润滑膜会断裂。
如上面提到的，低脂肪酸类或它们的盐作为将润滑材料固定到金属丝表面的一种浆糊是非常有效的。即使经过长时间的焊接也不会引起弹性衬里内部的堵塞，改进了金属丝的可供料性，因此可在金属焊丝的稳定供料和低供料阻力下进行焊接。
接下业，将描述按照本发明的施于焊丝表面上的具有环状结构的烃化合物。
具有环状结构的烃化合物，其具有定向功能，不仅包括具有碳-碳单键的那些化合物，还包括具有苯环结构和如双键的不饱和键的那些化合物。具有苯环结构或如双键的不饱和键的烃化合物的例子包括一些苯二甲酸衍生物，例如分子式为C6H4(C2H5OOC)2的邻苯二甲酸二乙脂，分子式为C6H4(C4H9OOC)2的邻苯二甲酸二乙脂及分子式为C6H4(C8H17OOC)2的邻苯二甲酸二辛脂。环状结构可以由包括碳、氧、氮、硫或磷的原子构成，且这些原子同样具有定向功能。其环状结构具有如上提到的这种原子的烃化合物包括，如，呋喃，有关化合物及它的衍生物。另外，假如烃化合物具有一个环状结构，则这些化合物定向方式是环的平面与焊丝的表面平行。当环由3个或更多个碳原子构成时，可以预期有本发明的效果。
环烷酸是由石油的环烷蒸镏物获得的化合物的混合物。尽管这些具有线性烃链的化合物是经常采用的，但当在本发明的操作中使用具有环状结构如五元环或六元环的环烷酸或它的盐时，可预期有显著效果。假如不可避免地加入的线形环烷酸或它的盐，和环形环烷酸或它的盐一起使用时，环形环烷酸或它的盐用作一种浆糊，其效果没有受到不利的影响。
如上面所提到的，对具有大数目碳原子的线形的或枝型的高级脂肪酸或它的盐，如硬脂酸或它的金属盐进行了广泛的试验，但没有获得明显的效果。推测起来，这是由于这种高级脂肪酸或它的盐具有所需的碳原子的数目，且因此不大可能在焊丝表面取向。另一方面，尽管环脂肪酸或它们的盐具有大量的碳原子，然而它们的环形结构其中碳链的长度明显地要短且这使它容易在焊丝表面取向。
在焊丝表面上施用的硬脂酸的金属盐会导致焊丝在供给料辊处的滑移。这个现象的原因考虑如下：很明显当采用具有这种大分子量的脂肪酸的金属盐如金属硬脂酸盐作为拉丝时的润滑剂，在焊丝表面上施用具有高分子量的脂肪酸的金属盐会在其上形成坚固的厚膜。这种高级脂肪酸的金属盐的膜会在自动焊接或半自动焊接的过程中在供料辊处引起金属焊丝的滑移。
环脂肪酸或它的盐具有滑动性能且能在改进焊丝的供料性。另外，它们用作将润滑材料固定到金属焊丝表面的浆糊是非常有效的，从而提高了金属焊丝的供料性能。因此，它是可以使在长时间的焊接过程中不会引起弹性衬里堵塞，而在低的供料阻力下稳定供给焊丝，从而完成焊接。
由于低级脂肪酸或它们的盐，或环脂肪或它们的盐是作为一种浆糊或粘合剂来使用，最好是在拉丝后将得到的焊丝表面给予清洗并施用以低级脂肪酸或其盐，或者环状脂肪酸或其盐，随后再施用润滑油和/或润滑颗粒以改进供料性能。然而，在拉丝的最后阶段，低级脂肪酸或它的盐，或环脂肪酸或它的盐可以用作拉丝的润滑剂，所产生的焊丝可进行如上所提到的进一步的涂布。不是为了表面处理过程的简化，可将低脂肪酸或它们的盐，或环脂肪酸或它们的盐，润滑油和润滑颗粒混合在一起并同时涂布。如二硫化钼的颗粒通常用作好的高压润滑剂。因此，通过使用二硫化钼等来完成拉丝，随后进一步涂布低级脂肪酸或它的盐，或环脂肪或它的盐及润滑材料的混合物。
该施用方式可通过接触涂布法涂布到焊丝表面上，例如使用如抛光，或将焊丝浸没在所需要组分的溶液中并抛光以形成均匀涂层。另外，该涂布可以是非接触方式的静电作用。假如有可能将低级脂肪酸或它的盐，或环脂肪酸或它的盐，润滑油或润滑颗粒均匀溶解或分散，产生的溶液或分散体可同时涂布于金属焊丝之上。假如不能获得均匀的溶液或分散体，这些组分可分别涂布。为了改进由纸级脂肪酸或它的盐，或环脂肪酸或它的盐，润滑和润滑颗粒制成的溶液或分散体的稳定性和涂布操作，可向涂层溶液或分散体中添加表面活化剂如1.2-乙二醇，酯类等。
应注意到，当低级脂肪酸或它的盐，或环脂肪酸或它的盐以每10千克焊丝0.001到2克的量存在于焊丝表面上时，且当低级脂肪酸或它的盐，或环脂肪或它的盐，及润滑油和/或润滑颗粒的沉积总量在每10千克焊丝0.1至5克的范围内时，可以确保好的焊丝供料性能。在这个范围内时，当连续长时间焊接时，在导管绕绳中的堵塞的物质的量是不会产生麻烦的量。
实施例
下将按本发明制作的焊丝的特性和那些对比实施例的特性的比较的结果，进行描述。
首先，将其组分如下面表1中所示，分别由M1和M2表示的金属箍管，用表2中所示组分的分别以F1和F2表示的用于碳钢的焊剂进行填充，从而形成基础焊丝。这些焊丝每个进行拉丝以获得具有焊丝直径为1.2、1.4和1.6毫米的用于碳钢的焊剂芯焊丝。应该注意到，如下面表2中所示，焊剂起着增加或减少铁(Fe)粉末重量百分比(wt％)的含量作用，且将焊剂填充进金属箍中，按焊丝的总重量计算使焊剂的重量(亦即焊剂百分率)设置在12和14重量百分比(wt％)。
表1
  金属箍的符号                金属箍的化学组分(重量百分比)
    碳    硅    锰   磷     硫
    M1M2     0.080.01    0.80.04    0.71.5   0.0090.013     0.0050.005
表2
焊剂的符号             用于碳钢的焊剂的化学组分(重量百分比)
   铁    锰  其它的金属粉末   氧化物   其它的化合物
    F1F2    3555    1010      33     4530     72
将具有下面表3中所示的组分的分别由B1和B2所示的基础焊丝，分别进行拉丝以获得具有0.8和1.6毫米的焊丝直径用于碳钢的固体焊丝。
表3
 符号                    用于碳钢的固体焊丝的化学组分(重量百分比)
   碳    硅     锰   磷   硫    铬     钼     钛
  M1M2   0.040.09    0.81.0     1.21.2   0.0100.011   0.020.006    0.030.6     -0.4     0.20.03
将具有在表5中所示和由F3和F4所示的组分的用于不锈钢的焊剂组合并充填进具有如下表4中所示的组分的金属箍M3和M4中，从而形成基础焊丝。每个焊丝给予拉丝以获得具有焊丝直径1.2至1.6毫米的用于不锈钢的焊剂芯焊丝。将焊剂充填进相应的金属箍中，以焊丝的总重量计算使焊剂的重量(亦即焊剂的百分率)设定在15-25重量百分比(wt％)。
表4
金属箍的符号                       金属箍的化学组分(重量百分比)
  碳   硅   锰   磷     硫     镍     铬
   M3M4   0.020.03   0.40.4   1.21.3   0.0150.019     0.0150.003     8.19.5     19.220.1
表5
 焊剂的符号            用于不锈钢的焊剂的化学组分(重量百分比)
   铁    镍    铬  其它金属粉末  氧化物  其它化合物
   F3F4    710    1815    4038     610     2623     34
另外，具有表6中所示的组分的基础焊丝B3至B5使每个进行拉丝，以获得具有直径为0.8至1.6毫米的用于不锈钢的固态焊丝。
表6
 符号               用于不锈钢的固体焊丝的化学组分(重量百分比)
  碳   硅   锰   磷   硫   镍   铬     钼     铌
  B3B4B5   0.040.020.04   0.40.30.4   2.03.31.9   0.0150.0250.019   0.0100.0110.015   9.512.410.0   20.019.520.1     -3.0-     --0.7
接下来，多个焊丝是从那些用于碳钢的焊剂芯焊丝，用于碳钢的固体焊丝，用于不锈钢的焊剂芯焊丝，以及用于不锈钢的固体焊丝中选取的。作为低级脂肪酸或它们的盐，它们是从表7中所示的戊酸、八烷酸、辛酸、月桂酸、5-十二碳烯酸及它们的金属盐中选取的，原因是它们价格便宜和极易在工业上应用。一种润滑油和润滑颗粒和一种选出的脂肪酸或它的盐相混合，混合和分散体涂布于焊丝表面。另外，环烷酸由于其价格便宜易于工业上应用被选用作环脂肪酸，且环烷酸的金属盐其中金属盐是选自钾、锰、铁、钴、铜、锡、铯和铅。另外，从邻苯二甲酸二乙酯，邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛酸和呋喃化合物中选到的至少一个成分用作含有环结构的烃化合物而不是环烷酸。环烷酸，它的金属盐或其它类型的具有环形结构的烃化合物和润滑油和润滑颗粒混合在一起以用作供料促进剂。将产生的混合的分散体涂布于焊丝表面。当在环脂肪酸中加入少量的线性脂肪酸或它的盐时，并不阻碍环脂肪酸或它们的盐用作粘合剂或浆糊的效果。
用作供料改进剂的润滑油可选自动物油，植物油，矿物油，合成油或它的混合物。使用的润滑颗粒是从由二硫化钼、二硫化钨，石墨碳，聚四氟乙烯和它的混合物组成的组中选取的。为了比较，使用了高脂肪酸盐如硬脂酸钾及硬脂酸钠，及乙酸钾并涂布于焊丝表面。
表7-1
脂肪酸 碳原子的数目  游离酸  钴   铅  锰   钾   钠
戌酸己酸辛酸癸二酸辛酸月桂酸5-十二(碳)烯酸 5687-10101212 ○○○○○○○ ○---○-- ○○○--○- --○○○-○ --○○-○○ ------○
硬脂酸乙酸 182 -- -- -- -- ○○ ○-
表7-2
脂肪酸   锌   钙   锡   锆   铁   镁   锂   铜
戌酸己酸辛酸癸二酸辛酸月桂酸5-十二(碳)烯酸   -----○-   ------○   ----○--   --○----   -○-----   ○------   --○----   ---○---
硬脂酸乙酸   --   --   --   --   --   --   --   --
表7-3
脂肪酸   镍   铈   铯   钛   铝
戌酸己酸辛酸癸二酸辛酸月桂酸5-十二(碳)烯酸   --○----   --○----   --○----   -----○-   ------○
硬脂酸乙酸   --   --   --   --   --
应该注意到低级脂肪酸或它的盐，或环脂肪酸或它的盐的存在或不存在是以如下方式证明的。用挥发有机溶剂清洗焊丝，且将产生的溶剂清洗液经过如核磁共振分析和质谱分析的分析以将低级脂肪酸或它的盐，或环脂肪酸或它的盐从润滑油和润滑颗粒中离析。应注意到环烷酸和它的盐发射一种特有的香味，且可通过香味量确定是否存在痕量的固定于焊丝的酸或盐。因此，可在生产地点从其它脂肪酸中分辨出环烷酸和它的盐的存在。由于这种酸和盐可防止错误施用，因此优选使用它。
在实施例中，链烃化合物包括辛酸，月桂酸，5-十二(碳)烯酸和5-十二(碳)烯酸的金属盐，是与润滑材料(亦即：润滑油和润滑颗粒)混合在一起。将每种混合的分散体或溶液施用于焊丝表面。相对于其它链化合物，每种链化合物施于焊丝表面，且随后，有选择地将润滑材料施于焊丝表面。环烷酸或它的金属盐在和润滑油和润滑颗粒混合之后，或在只和润滑油混合之后单个施用。
接下来，在使用自动焊机对每种焊丝经过30分钟的连续焊接之后，检测焊丝表面的沉积物对焊丝供料性能的影响。通过检测供料阻力，供料阻力的稳定性，以及由于沉积物与金属焊丝表面的分离引起的在弹性衬里中的堵塞程度而评价焊丝的供料性能。
参考图4，它是显示在这些实施例中使用的自动焊接机器的流程图。如图4所示，一个卷线筒10，其上缠绕焊丝，使其轴保持水平放置。一对供给辊8对邻近于卷线筒10焊丝进行供料。由焊丝供料马达7驱动该对供给辊8。沿着焊丝的水平延伸线装有一个导管电缆9。它是从供料8供料。在导管缆绳9的路上装有两上拐弯(turns)12，在缆绳9的尖端装有一个焊枪。
当使用这种焊接机器时，焊丝由卷线圈10通过供给辊8而水平供料，且经过导管缆绳9和两个拐弯(turns)12到达焊枪11，在那里焊接。
通过接以下方式完成焊接可分别测得供给阻力和在导管缆绳的弹性衬里堵塞程度：导管缆绳设定为6米长，且两个拐弯(turns)12的直径确定为400毫米。供料阻力是在焊接时供料辊8受到的与供料方向相反的力而评估的。在连续焊接的过程中，相对于时间评估了供料阻力的稳定性。在连续焊接30分钟之后，用弹簧衬里的重量增加而评论润滑材料的阻塞程度。
焊丝的工作条件和焊丝表面的沉淀物如下面表9中所示。焊丝供料性能评估在表9中显示。在表9中显示的供料阻力是阻力测量的平均值，其中◎表示5kgf或低于5kgf的平均值，○表示超过5kgf但不大于8kgf的平均值，△表示超过8kgf的平均值，以及×表示不能供料的焊丝。供料阻力稳定性表示供料阻力的变化，且◎表示1kgf或更低的变化，○表示超过1kgf但不大于2kgf的变化，△表示超过2kgf但不大于5kgf的变化，以及×表示超过5kgf的变化。堵塞程度的评价标准是◎表示0.002克或更低的堵塞量，○表示超出0.002克但不大于0.005克的堵塞量，△表示超出0.005克但不大于0.01克的堵塞量且×表示该量不少于0.01克。
表8-1
  No.  焊丝/焊剂重量(重量百分比) 脂肪酸或它的盐 供料油 润滑颗粒  沉积的脂肪酸或它的盐的量(克)   沉积物的总量(克)
实施例   1234567891011  M2/F1，15％M2/F2，14％B1B4B1B2B1M3/F4，22％B5M3/F3，16％B3 戊酸戊酸钴己酸戊酸铅八烷酸铅八烷酸锰癸二酸八烷酸钾八烷酸八烷酸钾辛酸钴辛酸锰辛酸月桂酸锌辛酸锰辛酸锡八烷酸钾 植物油矿物油+合成油合成油矿物油动物油合成油植物油植物油合成油合成油植物油合成油矿物油合成油 二硫化钨+碳无二硫化钼二硫化钨无二硫化钼+碳聚四氟乙烯二硫化钼无聚四氟乙烯二硫化钨二硫化钼  0.20.090.0020.0050.30.20.61.51.90.60.1   1.20.52.10.20.91.30.63.94.93.12.5
表8-2
  No.  焊丝焊剂重量(重量百分比) 脂肪酸或它的盐 供料油 润滑颗粒  沉积的脂肪酸或它的盐的量(克)  沉积物的总量(克)
实施例  12131415161718192021222324  M4/F4，19％M2/F1，14％B4B1M2/F1，14％B2B1B4M1/F1，13％B2M2/F2，14％B1B1 月桂酸月桂酸铅月桂酸钾辛酸锰5-十二(碳)烯酸5-十二烯酸锰5-十二烯酸钾月桂酸锌5-十二烯酸钙辛酸锡八烷酸锆己酸铁戊酸锰八烷酸锂 合成油植物油植物油矿物油矿物油植物油合成油植物油合成油矿物油植物油植物油动物油合成油合成油植物油 聚四氟乙烯无二硫化钼聚四氟乙烯二硫化钼二硫化钼二硫化钼二硫化钼无二硫化钼聚四氟乙烯二硫化钼二硫化钨二硫化钼二硫化钼   0.070.0080.40.41.10.040.0030.090.081.90.51.21.8   0.90.31.62.03.21.20.80.21.52.31.63.54.1
表8-3
 No.  焊丝/焊剂重量(重量百分比)   脂肪酸或它的盐 供料油 润滑颗粒 沉积的脂肪酸或它的盐的量(克) 沉积物的总量(克)
实施例  252627282930  B3M3/F4，19％B2B5M4/F3，20％B1   癸二酸铜八烷酸镍5-十二烯酸铝月桂酸钛八烷酸铯八烷酸铯 矿物油植物油动物油植物油植物油合成油矿物油 二硫化钨聚四氟乙烯二硫化钼二硫化钨无聚四氟乙烯聚四氟乙烯  0.0080.60.30.080.030.1  0.81.21.80.43.10.9
表8-4
 No.  焊丝/焊剂重量(重量百分比) 脂肪酸或它的盐  供料油 润滑颗粒  沉积的脂肪酸或它的盐的量(克)  沉积物的总量(克)
实施例  3132333435363738394041 M1/F1，13％M1/F2，15％B2B4B1B1B2M4/F4，22％B5M3/F4，16％B3 环烷酸铁环烷酸钴+环烷酸铬环烷酸+环烷酸钾环烷酸铯环烷酸镁+环烷酸锆环烷酸钾+环烷酸环烷酸铅+环烷酸锌环烷酸铯+环烷酸镁环烷酸锡+环烷酸钠+环烷酸铝环烷酸环烷酸钾+辛酸钾环烷酸锡+环烷酸钙 植物油矿物油+植物油无矿物油矿物油+合成油无合成油+植物油矿物油+合成油合成油动物和植物油+矿物油矿物油+合成油 无无无二硫化钼无二硫化钼二硫化钨二硫化钼二硫化钨无二硫化钼+碳二硫化钨二硫化钼  0.0020.11.21.80.90.51.90.11.10.010.009  0.152.21.24.83.51.84.90.33.51.00.5
表8-5
No. 焊丝/焊剂重量(重量百分比) 脂肪酸或它的盐 供料油 润滑颗粒  沉积的脂肪酸或它的盐的量(克)  沉积物的总量(克)
实施例 42434445464748495051 M4/F3，20％M1/F2，18％B4B2M2/F1，13％B1B1B2B3B4 环烷酸环烷酸铅+环烷酸镍环烷酸钾+环烷酸锂环烷酸铜环烷酸锰环烷酸钾+环烷酸钛+环烷酸铯邻苯二甲酸二乙酯邻苯二甲酸二丁酯邻苯二甲酸二辛酯呋喃化合物 无植物油动物和植物油+矿物油矿物油植物油动物和植物油植物油植物油合成油无 无无二硫化钼聚四氟乙烯无二硫化钨+碳二硫化钼无无无无  0.81.30.20.00150.091.10.20.090.41.2  0.82.91.20.81.22.91.32.01.51.2
表8-6
No. 焊丝焊剂重量(重量百分比) 脂肪酸或它的盐 供料油 润滑颗粒 沉积的脂肪酸或它的盐的量(克) 沉积物的总量(克)
对比实施例ample 5253545556575859 M1/F1，13％M1/F2，14％B1B2M3/F4，18％M4/F4，20％B3B5 硬脂酸钾乙酸钾硬脂酸钠无硬脂酸钾无硬脂酸钠t无 植物油植物油矿物油动物油植物油合成油矿物油合成油矿物油合成油植物油 无二硫化钼二硫化钼二硫化钨无聚四氟乙烯二硫化钼二硫化钨 0.20.10.500.301.10  1.20.92.20.91.21.12.00.8
表8-7
No. 焊丝焊剂重量(重量百分比) 脂肪酸或它的盐 供料油   润滑颗粒  沉积的脂肪酸或它的盐的量(克)  沉积物的总量(克)
对比实施例mple 6061626364656667 M2/F1，13％M2/F2，14％B2B1M3/F4，18％M4/F4，20％B3B5 硬脂酸钠无硬脂酸钾硬脂酸钾无硬脂酸钾calcium stearate硬脂酸钠 合成油合成油+矿物油植物油植物油+合成油矿物油矿物油矿物油+合成油动物和植物油t   无二硫化钨二硫化钼二硫化钼无聚四氟乙烯二硫化钨二硫化钼  0.200.010.800.081.30.3  1.53.20.081.91.52.05.11.0
表9-1
   No. 供料阻力  供料阻力稳定性  堵塞的程度
对比实施例     1234567891011 ○○○○○○○○○○○ ◎○◎◎○◎○◎○◎◎ ○◎○○◎○◎○○○○
表9-2
   No.  供料阻力 供料阻力稳定性 堵塞的程度
对比实施例     12131415161718192021222324252627282930 ◎○◎◎◎◎○○◎◎◎◎◎○◎◎○○◎ ◎◎◎◎◎◎◎○◎◎◎◎◎○◎◎○◎◎ ○◎○○○○○◎◎○○○○○◎○◎○◎
表9-3
 No.   供料阻力 供料阻力稳定性  堵塞的程度
对比实施例  3132333435363738394041 ○○○○○○○○○◎○ ○○○◎○◎◎◎○◎◎ ◎◎◎○◎○○○◎○○
表9-4
 No.   供料阻力 供料阻力稳定性  堵塞的程度
对比实施例  42434445464748495051 ○○○○○○○○○○ ○○◎○◎◎○○○◎ ◎◎○◎○○◎◎◎◎
表9-5
No.  供料阻力 供料阻力稳定性 堵塞的程度
对比实施例 5253545556575859 ○△○△○△○△ ×△△△×△△△ ××××××××
表9-6
 No.  供料阻力 供料阻力稳定性 堵塞的程度
对比实施例  6061626364656667 ○△×○△○○○ ×△×△×△○△ ××○×××××
如表9-1至表9-6所示，在本发明的实施例中，其中低级脂肪酸或它的盐，或环脂肪酸或它的盐沉积于焊丝表面，且润滑油或润滑油和润滑颗粒的混合物在焊丝表面进行化学结合，焊丝的供料改善了且稳定了且在弹性料里中的润滑材料的阻塞程度可在很大程度上得到抑制。特别是在实施例第1至51号，低级脂肪酸或它的盐，或环脂肪酸或它的盐存在于焊丝表面，且由润滑油和润滑颗粒制成的沉积物的总重量在每10千克焊丝为0.1至5克，以确定保焊丝的很稳定的供料性能。
相反，在对比实施例52和56中，硬脂酸钾不允许焊丝表面和润滑油之间进行化学结合，产生差的焊丝的供料稳定性。另外，润滑材料沉积于弹性衬里内，从而增加了堵塞沉积量。在对比实施例53、54、55、57和59中，润滑颗粒又是由于润滑油的温润性固定于焊丝表面，因此润滑材料沉积于弹性衬里，从而增加了堵塞沉积物量。在对比实施例58中，硬脂酸钠不能将焊丝表面和润滑油进行化学结合，且润滑颗粒只是由于润滑油的湿润性而固定于焊丝表面。因此，润滑材料在弹性衬里中沉积，从而产生衬里堵塞。对比实施例如使用硬酯酸钠，它不能将焊丝表面和润滑油进行化学结合，产生很差的焊丝供给稳定性。因此，润滑材料沉积于弹性衬里，从而引起衬里堵塞。在对比实施例62、63和65中，硬脂酸钾不允许焊丝表面和润滑油化学结合，在其下面润滑颗粒只是由于润滑油的湿润性而固定于焊丝表面。因此，润滑物质沉积于弹性衬里，从而引起衬里的堵塞。在对比实施例66中，使用的硬脂酸钙不允许焊丝表面和润滑油之间进行结合，在其下面润滑颗粒公依靠润滑油的湿润性固定于焊丝表面。因此，润滑材料沉积于弹性衬里内，从而引起衬里堵塞。
另外，在对比实施例64中，润滑油单独涂布于焊丝表面，因此焊丝不能稳定供给，焊丝的供料阻力不能令人满意且弹性衬里的受堵塞程度没有抑制到令人满意的程度。在对比实施例67中，使用硬脂酸钠且它不能将焊丝表面和润滑油化学结合在一起。润滑颗粒只是依靠润滑油的湿润性而固定于焊线表面。焊线的供料稳定性不能令人满意，且润滑材料沉积于弹性衬里内，从而造成了衬里的堵塞。
如前面详细提出的，当具有5于12个碳原子的链化合物或具有环形结构的烃化合物存在于焊丝的表面时，它们允许由润滑油和/或润滑颗粒制成的润滑材料和焊丝表面之间化学结合。因此，润滑材料不太会从焊丝表面分离，造成了焊丝的供料性能的提高。当焊丝用于长时间焊接时，几乎没有由润滑材料的堵塞而引起的麻烦，从而确保焊丝的稳定供料。在焊丝表面的润滑材料的存在对焊丝具有很好的供料稳定性有作用。

Claims (10)

1、由涂镀的或无覆盖层的固体焊丝和焊剂芯焊丝组成的用于碳钢或不锈钢的焊丝，其特征在于，选自由具有5至12个碳原子及线性或支化结构的饱和和不饱和的烃化合物和具有环形结构的烃化合物组成的组的至少一种烃化合物存在于焊丝表面，在于选自动物和植物油、矿物油和合成油的至少一种润滑油存在于焊丝表面上，以及在于润滑颗粒存在于焊丝表面上，所述润滑颗粒是由从二硫化钼、二硫化钨，石墨碳和聚四氟乙烯组成的组中选取的至少一种组分而制成的。
2、按照权利要求1所述的焊丝，其特征在于，其中所说的至少一种烃化合物由具有线性或支化结构的饱和的或不饱和的烃化合物组成，而所说的烃化合物由羧酸或它的金属盐组成。
3、按照权利要求2所述的焊丝，其特征在于，其中所说的羧酸是从由戊酸、己酸、辛酸、八烷酸、癸二酸、癸酸、十烷酸、月桂酸、5-十二(碳)烯酸和合成脂肪酸组成的组中选取的一种组分。
4、按照权利要求2或3所述的焊丝，其特征在于，其中所说的金属盐是由从权利要求3限定的所说的羧酸的盐类中选择的一组分和从锂、钠、镁、铝、钾、钙、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、锡、铯、铅和铈中选取的一些金属组成的。
5、按照权利要求1所述的焊丝，其特征在于，其中所说具有环形结构的烃化合物是由羧酸或它的金属盐组成的。
6、按照权利要求5所述的焊丝，其特征在于，其中所说的烃化合物是由具有五元环或六元环结构的环烷酸组成的。
7、按照权利要求5所述的焊丝，其特征在于，其中所说的烃化合物是由至少一种含有选自锂、钠、镁、铝、钾、钙、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、锡、铯、铅和铈的金属的金属环烷酸盐组成的。
8、按照权利要求5所述的焊丝，其特征在于，其中所说的烃化合物是由环烷酸和至少一种含有选自锂、钠、镁、铝、钾、钙、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、锡、铯、铅和铈组成的组的金属的金属环烷酸盐组成的。
9、按照权利要求1至8中任一项所述的焊丝，其特征在于，其中所说的至少一种烃化合物和所说的至少一种润滑油是以每10千克焊丝为0.1至5克的总量沉积于焊丝表面上的。
10、按照权利要求1至9中任一项所述的焊丝，其特征在于，其中所说的至少一种烃类化合物，及所说润滑颗粒是以每10千克焊丝为0.1至5克的总量沉积于焊丝表面上的。
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