專利名稱：一種自蔓延焊粉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于放熱焊接的新型自蔓延焊粉配，屬于焊接材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自蔓延焊接方法是一種不需要電力而純粹依靠化學(xué)反應(yīng)放熱來(lái)提供能量的焊接方法，目前在野外作業(yè)，搶險(xiǎn)救災(zāi)、強(qiáng)磁場(chǎng)下焊接方向取得了極大的應(yīng)用。相對(duì)于常規(guī)弧焊技術(shù)而言，自蔓延焊接具有以下無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn):(I)熔接點(diǎn)的載流能力與導(dǎo)體相同，具有良好導(dǎo)電性能，焊接前后的直流電阻比率變化率接近于零。這是任何一種傳統(tǒng)連接方式無(wú)法比擬的。(2)這種焊接技術(shù)是真正的分子焊接，導(dǎo)體不會(huì)被破壞并且沒(méi)有接觸面，牢固、永久，不老化。導(dǎo)體交界面的整體有效性沒(méi)有改變。(3)焊接點(diǎn)不會(huì)受到高浪涌電流的損傷，不受腐蝕影響。(4)焊接方法快捷簡(jiǎn)便，操作方便，無(wú)需專業(yè)人員，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。
(5)焊接時(shí)不需要任何外加電源和氣源，只需要自蔓延焊粉和引火材料即可。關(guān)于自蔓延焊粉相關(guān)的專利技術(shù)非常多，比如CN101856775A、CN101412467A、CN101637835A等，這些專利所涉及的配方集中于采用鋁粉和氧化銅粉作為主要反應(yīng)成分，添加合金劑，利用Al/CuO還原反應(yīng)放出的熱量和還原出來(lái)的銅 進(jìn)行焊接。但是這些專利存在以下缺點(diǎn):
1、焊接過(guò)程過(guò)于劇烈，容易引起高溫金屬液的噴濺，對(duì)施工人員的安全形成威脅；
2、焊粉中的氧化銅在保存和使用過(guò)程中容易吸潮結(jié)塊，降低焊接熱量的同時(shí)，焊縫中容易出現(xiàn)氣孔等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新的自蔓延焊粉，使用該焊粉時(shí)，焊接冶金過(guò)程平穩(wěn)可控，焊接缺陷較少。本發(fā)明的焊粉中含有鋁和重晶石，還含有銅粉和CaF。鋁和重晶石中的硫酸鋇可以發(fā)生如下反應(yīng):
8Al+3BaS04=4Al203+4BaS+ 熱量
該反應(yīng)非常劇烈，放出了大量的熱，利用這些熱可以使焊粉中的銅粉融化成銅液，同時(shí)由于鋁具有很強(qiáng)的還原性，可以防止銅液被氧化。焊粉熔化為液體的銅和由氧化物、硫化物組成的渣，渣分離之后，由于重力作用，銅可以流入下方焊縫中，就可以進(jìn)行焊接。在該配方中我們還加入了一定量的氟化鈣，它和重晶石中的氧化硅一起作用，降低渣熔點(diǎn)和粘度，從而可以和金屬液更好的分離，提高金屬液的純度，減少雜質(zhì)。本發(fā)明所提供的焊粉所具有的成分、重量比如下:
重晶石，40% 50% ；
Al, 15% 30%;
Cu, 30% 40% ；CaF, 4% 7%。其中Cu粉為50 200目，其它成分的目數(shù)可以為200 500目。其中重晶石是一種大量存在的礦石粉末，價(jià)格低廉。此外硫酸鋇沒(méi)有結(jié)晶水合物的形態(tài)，在貯存和運(yùn)輸方面，不需要特別的干燥和防潮處理。再者，在試驗(yàn)中硫酸鋇與鋁反應(yīng)后生成的硫化鋇比較穩(wěn)定，不會(huì)釋放硫化氫。使用本發(fā)明的焊粉，焊縫中不容易出現(xiàn)氣孔等缺陷。此外，本反應(yīng)相對(duì)于常規(guī)的Al/CuO還原反應(yīng)，由于原料不吸水,不會(huì)在反應(yīng)的時(shí)候出現(xiàn)水分快速釋放的現(xiàn)象，所以進(jìn)行的過(guò)程更加溫和，不會(huì)引起噴濺。本發(fā)明的自蔓延焊粉中，所述重晶石中硫酸鋇的含量高于95wt%，氧化硅含量小于1.5wt%,效果更優(yōu)。提高硫酸鹽和鋁粉的比例可以提高反應(yīng)體系的熱量，使銅金屬液的溫度升高，而提高銅粉的比例則可以使節(jié)省原料但是會(huì)降低體系熱量。在實(shí)際焊接中，可以根據(jù)實(shí)際情況，提高或降低反應(yīng)熱量。


圖1本發(fā)明中自蔓延焊粉用來(lái)焊接銅電纜線的模具示意圖，其中1-坩堝，2-銅電纜，3-火藥，4-藥末，5-自熔賽，6-焊縫。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
首先用精密電子稱按照如下比例稱取各種粉末:` 重晶石40% 500目 Al15% 500 目
Cu 38% 200 目 CaF 7% 400 目
開(kāi)始焊接的時(shí)候，把銅電纜2放入模具下方的小洞中，兩截銅電纜線之間預(yù)留5_左右的空間。放入之后對(duì)銅電纜進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱最終溫度在300°C到400°C。然后以上粉末按照規(guī)定比例均勻混合在一起。在石墨坩堝I底部中放置一個(gè)自熔塞(薄銅片)，然后把混好的自蔓延焊粉4放入坩堝I中，并在焊粉上方均勻的撒一層火藥3。點(diǎn)燃火藥3之后，火藥就可以引發(fā)焊粉4開(kāi)始反應(yīng)，反應(yīng)不斷進(jìn)行，當(dāng)藥粉反應(yīng)完畢的時(shí)候，反應(yīng)產(chǎn)物也就是熔融的銅液就可以把自熔塞5熔化，熔化之后這些銅液就會(huì)進(jìn)入到焊縫6之中，從而可以把兩截銅電纜焊接在一起。該反應(yīng)過(guò)程比較溫和，沒(méi)有出現(xiàn)劇烈噴濺現(xiàn)象，焊接的試件中無(wú)肉眼可見(jiàn)的氣孔。實(shí)施例2
首先用精密電子稱按照如下比例稱取各種粉末:
重晶石50% 200目` Al 30% 200 目 Cu 15% 50 目CaF 5% 400 目
開(kāi)始焊接的時(shí)候，把銅電纜2放入模具下方的小洞中，兩截銅電纜之間預(yù)留5mm左右的空間。放入之后對(duì)銅電纜進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱最終溫度在300°C到400°C。然后以上粉末按照規(guī)定比例均勻混合在一起。在石墨坩堝I底部中放置一個(gè)自熔塞(薄銅片)，然后把混好的自蔓延焊粉4放入坩堝I中，并在焊粉上方均勻的撒一層火藥3。點(diǎn)燃火藥3之后，火藥就可以引發(fā)焊粉4開(kāi)始反應(yīng)，反應(yīng)不斷進(jìn)行，當(dāng)藥粉反應(yīng)完畢的時(shí)候，反應(yīng)產(chǎn)物也就是熔融的銅液就可以把自熔塞5熔化，融化之后這些銅液就會(huì)進(jìn)入到焊縫6之中，從而可以把兩截銅電纜焊接在一起。該反應(yīng)過(guò)程比較溫和，沒(méi)有出現(xiàn)劇烈噴濺現(xiàn)象，焊接的試件中無(wú)肉眼可見(jiàn)的氣孔。實(shí)施例3
首先用精密電子稱按照如下比例稱取各種粉末:
重晶石45% 200目 Al 23% 200 目 Cu 25% 200 目 CaF 7% 400 目
開(kāi)始焊接的時(shí)候，把銅電纜2放入模具下方的小洞中，兩截銅電纜之間預(yù)留5mm左右的空間。放入之后對(duì)銅電纜進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱最終溫度在300°C到400°C。然后以上粉末按照規(guī)定比例均勻混合在一起。在石墨坩堝I底部中放置一個(gè)自熔塞(薄銅片)，然后把混好的自蔓延焊粉4放入坩堝I中，并在焊粉上方均勻的撒一層火藥3。點(diǎn)燃火藥3之后，火藥就可以引發(fā)焊粉4開(kāi)始反應(yīng)，反應(yīng)不斷進(jìn)行，當(dāng)藥粉反應(yīng)完畢的時(shí)候，反應(yīng)產(chǎn)物也就是熔融的銅液就可以把自熔塞5熔化，融化之后這些銅液就會(huì)進(jìn)入到焊縫6之中，從而可以把兩截銅電纜焊接在一起。

該反應(yīng)過(guò)程比較溫和，沒(méi)有出現(xiàn)劇烈噴濺現(xiàn)象，焊接的試件中無(wú)肉眼可見(jiàn)的氣孔。
權(quán)利要求
1.一種自蔓延焊粉，其特征在于:焊粉所具有的成分、重量比如下: 重晶石，40% 50% ； Al, 15% 30%; Cu, 30% 40% ； CaF, 4% 7%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自蔓延焊粉，其特征在于，其中Cu粉為50 200目，其它成分的目數(shù)為200 500目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自蔓延焊粉，其特征在于，所述重晶石中硫酸鋇的含量高于95wt%,氧化娃含量小于1.5wt%。`
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自蔓延焊粉，該焊粉以鋁粉，銅粉，重晶石粉和氟化鈣為原料。各種成分的質(zhì)量百分比為15%～30%鋁粉、30%～40%銅粉、40%～60%重晶石粉、4%～7%氟化鈣。利用鋁粉和重晶石粉的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱量，使銅粉熔化形成高溫金屬液，利用高溫的銅液對(duì)焊縫坡口的填充進(jìn)行焊接。反應(yīng)生成的氧化鋁與重晶石中的二氧化硅、氟化鈣結(jié)合，促進(jìn)金屬液和渣的分離。該反應(yīng)工藝平穩(wěn)，在放熱焊接時(shí)可以達(dá)到良好的焊接效果。
文檔編號(hào)B23K35/34GK103071949SQ20131005995
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月26日
發(fā)明者張國(guó)棟, 何致敏, 蒙雪健, 胡玉華 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)