一種凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲及其制造方法
【專利摘要】一種凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲，包括焊絲帶材，所述焊絲帶材的橫截面中間開有凹槽，凹槽內(nèi)填充混合釬劑；所述的焊絲帶材為1XXX系～8XXX系鋁合金焊絲帶材；所述的混合釬劑的各個(gè)成分按質(zhì)量百分比為：1～90％CsF-AlF3釬劑，0.01～35％RbF-AlF3釬劑，0.001～20％Al(OH)3，0.001～0.5％氧化鋅（ZnO），0.001～1.5％氧化鎵（Ga2O3），0.001～2.0％Al-Zr合金，余量為KF-AlF3釬劑。以及提供了一種凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲的制造方法。本發(fā)明同時(shí)適用于TIG焊或釬焊、且有效兼顧低成本、高效率和高性能。
【專利說明】一種凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料加工工程中的焊接領(lǐng)域，具體涉及一種鋁合金復(fù)合焊絲及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展必須以裝備制造業(yè)的進(jìn)步作為基礎(chǔ)。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，高鐵、城市軌道交通、汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可謂“一日千里”，這些行業(yè)的發(fā)展除了對(duì)鋁合金材料的需求迅速增加之外，對(duì)鋁合金的“焊接材料”的需求也提出了更多、更高的新要求，以滿足各種成分鋁合金、各種鋁合金結(jié)構(gòu)高性能、高可靠性焊接的需要，而“鋁合金復(fù)合焊絲”就是為滿足上述要求提出來(lái)的“新概念”焊接材料。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外已有的鋁合金焊絲等焊接材料主要有“實(shí)心焊絲”、“藥芯焊絲”、“藥皮焊條”三類。藥皮焊條即電焊條，只不過電焊條的“金屬芯”為鋁或鋁合金，這類電焊條有稱為鋁合金焊條，其業(yè)內(nèi)熟知的有L109、L209、L309牌號(hào)(或稱型號(hào))。實(shí)心焊絲按照GB/T10858-2008《鋁及鋁合金焊絲》表I給出的型號(hào)，有幾十種，最常用的有SA15356、SA14047、SA14043 (也有國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)表述為ER5356、ER4047、ER4043)等。而鋁合金“藥芯焊絲”則是近幾年才出現(xiàn)的焊接材料，主要有用于鋁-鋁、鋁-銅焊接的Zn-Al基“藥芯焊絲”。藥芯焊絲的制造工藝主要分為“無(wú)縫”、“有縫”兩種。“無(wú)縫”藥芯焊絲生產(chǎn)方法存在著焊劑填充困難、設(shè)備繁雜、填充不均勻、拉撥次數(shù)多、成本高、投資大等問題，因此目前國(guó)內(nèi)外廣泛采用的是“有縫”藥芯焊絲制造方法?！坝锌p”藥芯焊絲的缺點(diǎn)是“縫隙”會(huì)使藥芯吸潮。
[0004]在已公開的中國(guó)專利文獻(xiàn)中，CN99100147.8研究了通過藥芯成分的調(diào)整，提高抗吸潮性；CN02131909.X通過采用“在焊絲表面涂覆氧化性薄膜，以改善藥芯焊絲的耐蝕性”。CN201010240162.4則將有縫藥芯焊絲的接縫制造為“帶有臺(tái)階”的接縫，以有利于焊絲的邊緣咬合，有效阻止水分及其它化學(xué)物質(zhì)通過接縫進(jìn)入藥芯焊絲內(nèi)部，確保藥芯具有良好的抗吸潮性。
[0005]現(xiàn)有藥芯焊絲的制備，大致分為三類:I)先將合金(或純金屬)制備成帶材，然后再通過“有縫藥芯焊絲”成型設(shè)備將其制備成有縫藥芯焊絲；2)先將合金(或純金屬)制備成管材，然后再灌裝藥粉，再拉拔成無(wú)縫藥芯焊絲；3)采用特殊模具，直接將合金(或純金屬)擠壓成無(wú)縫藥芯焊絲。上述方法受合金成分變化導(dǎo)致合金自身塑性、易加工性能變化的影響，因此， 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)在中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站“專利檢索與服務(wù)系統(tǒng)”(httD://www.pss-system.gov, cn/sipopublicsearch/portal/index, shtml)可公開查詢至丨J的幾百種有關(guān)“藥芯焊絲”的專利中，大多數(shù)專利的“權(quán)利要求”除“鋼皮”之外的“藥芯”成分中，都包含一種以上金屬成分，這些金屬(純金屬或合金)就是為了彌補(bǔ)用于制備藥芯焊絲的“鋼皮”中合金成分的不足或調(diào)節(jié)焊縫的合金配比而添加的。
[0006]通過對(duì)釬劑或藥芯成分的改進(jìn)，使得藥芯焊絲中“藥芯”自身的抗吸潮性能大大提高；鋁合金自身的耐蝕性大大優(yōu)于鋼的耐蝕性，但是，如何將自身強(qiáng)度相當(dāng)于碳鋼而塑性又遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于碳鋼的高強(qiáng)度鋁合金(如SA15356焊絲，還有很多種恕不一一列舉)制備成“復(fù)合焊絲”以適用于TIG焊或釬焊，無(wú)論將其制備成“有縫”或“無(wú)縫”藥芯焊絲，都難以實(shí)現(xiàn)“低成本”、“高效率”、“高性能”地生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服已有鋁合金復(fù)合焊絲及其制造方法的無(wú)法同時(shí)適用于TIG焊或釬焊、無(wú)法兼顧低成本、高效率和高性能的不足，本發(fā)明提供了一種同時(shí)適用于TIG焊或釬焊、且有效兼顧低成本、高效率和高性能的凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲及其制造方法。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0009]一種凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲，包括焊絲帶材，所述焊絲帶材的橫截面中間開有凹槽，凹槽內(nèi)填充混合釬劑；所述的焊絲帶材為IXXX系~8XXX系鋁合金焊絲帶材；所述的混合釬劑的各個(gè)成分按質(zhì)量百分比為:1~90% CsF-AlF3釬劑，0.01~35% RbF-AlF3釬劑，0.001 ~20% Al (OH)3,0.001 ~0.5%氧化鋅(ZnO)，0.001 ~1.5%氧化鎵(Ga2O3), 0.001 ~2.0% Al-Zr合金，余量為KF-AlF3釬劑。
[0010]進(jìn)一步，所述焊絲帶材與所述混合釬劑的質(zhì)量比為8:1。
[0011]更進(jìn)一步，所述焊絲帶材的橫截面呈中心對(duì)稱，所述凹槽的寬度為1.6mm，所述鋁焊絲的寬度為3.0mm，所述凹槽的高度為0.76mm，所述鋁焊絲的厚度為1.14mm。
[0012]一種凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲的制造方法，所述制造方法包括以下步驟:
[0013](I)選用IXXX系~8XXX系鋁合金焊絲線材，將鋁合金焊絲線材通過軋輥使線材壓扁成為扁絲，將扁絲通過帶有型槽的垂直軋輥，制備成截面為凹槽型的鋁焊絲；
[0014](2)在混合釬劑中加入粘結(jié)劑，攪拌均勻；所述的混合釬劑的各個(gè)成分按質(zhì)量百分比為:1 ~90% CsF-AlF^f 劑，0.01 ~35% RbF-AlF3 釬劑，0.001 ~20% Al (OH) 3，0.001 ~0.5% 氧化鋅(Ζη0)，0.001 ~1.5 % 氧化鎵(Ga2O3),0.001 ~ 2.0 % Al-Zr 合金，余量為KF-AlF3 釬劑；
[0015](3)將添加了粘結(jié)劑的混合釬劑填滿凹槽，混合釬劑壓緊和壓實(shí)，釬劑自然晾干，制得凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲。
[0016]進(jìn)一步，所述步驟(3)中，刮削掉高出凹槽面的混合釬劑，隨后通過垂直軋輥將混合釬劑壓緊、壓實(shí)。
[0017]再進(jìn)一步，所述焊絲帶材與所述混合釬劑的質(zhì)量比為8:1。
[0018]所述鋁焊絲的橫截面呈中心對(duì)稱，所述凹槽的寬度為1.6mm，所述鋁焊絲的寬度為
3.0mm，所述凹槽的高度為0.76mm，所述鋁焊絲的厚度為1.14mm。
[0019]所述粘結(jié)劑為以下一種或兩種及以上混合:①水玻璃，②環(huán)氧樹脂，③丙烯酸酯。
[0020]本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為:從《合成技術(shù)及應(yīng)用》2008年第一期第22頁(yè)題為“美國(guó)普度大學(xué)開發(fā)出合金制氫新工藝”的報(bào)道了解到，美國(guó)普度大學(xué)的研究人員最近開發(fā)出一種利用鋁鎵合金加水制造氫氣的新工藝。其原理是將水添加到鋁鎵合金時(shí)，鋁通過吸收氧氣分解水，在此過程中產(chǎn)生氫氣。合金中的鎵是關(guān)鍵成分，因?yàn)殇X和氧結(jié)合后在鋁的表面形成一層氧化鋁膜，而鎵能阻止這個(gè)膜的形成，使反應(yīng)繼續(xù)下去，直到所有的鋁都被用來(lái)產(chǎn)生氫氣。
[0021]從上述報(bào)道中鎵的作用得到啟發(fā)，本發(fā)明人通過添加鎵的氧化物一氧化鎵(即Ga2O3),得到了前所未有的效果。雖然從“百度百科” 了解到，氧化鎵(即Ga2O3，正常情況下鎵的氧化物只有這一種，本說明書中所指氧化鎵均為Ga2O3)的熔點(diǎn)為1740°C，但是比氧化鋁(即Al2O3)的熔點(diǎn)2045°C要低很多。在CsF-AlF3釬劑、RbF-AlF3釬劑、KF-AlF3釬劑存在(單獨(dú)或共存)的條件下，當(dāng)CsF-AlF3、RbF-AlF3、KF-AlF3熔化時(shí)(它們的熔化溫度在450°C~560°C左右)，熔點(diǎn)高達(dá)2045°C的氧化鋁(即Al2O3)會(huì)迅速與之反應(yīng)、熔化，這可從電解鋁工藝流程一采用冰晶石-氧化鋁融鹽電解法很容易理解(參閱“百度百科”一電解鋁)。在電解鋁工業(yè)上，熔融冰晶石(冰晶石化學(xué)名為六氟鋁酸鈉(即Na3AlF6),參見百度百科“冰晶石”)是溶劑，氧化鋁作為溶質(zhì)，以碳素體作為陽(yáng)極，鋁液作為陰極，在950°C-970°C下進(jìn)行電解的應(yīng)得到金屬鋁。冰晶石自身熔點(diǎn)為1009°C，但是，冰晶石-氧化鋁融鹽在950°C -970°C即完全熔化，因此，也不難理解自身熔點(diǎn)更低的CsF-A1F3、RbF-AlF3、KF-AlF3化合物與氧化鋁(即Al2O3)能夠在450°C~560°C反應(yīng)并形成熔融的液態(tài)了。同理，CsF_A1F3、RbF_AlF3、KF-AlF3化合物與比氧化鋁熔點(diǎn)更低的氧化鎵的反應(yīng)更容易。
[0022]但是，氧化鎵與CsF_A1F3、RbF_AlF3、KF-AlF3反應(yīng)生成的GaF3具有去除鋁合金表面氧化膜的“特殊功能”，以及“穩(wěn)弧性能”，在本發(fā)明試驗(yàn)過程中被發(fā)現(xiàn)了。發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明的混合釬劑中添加0.001~1.5%的氧化鎵，制備出的凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲可以用于弧焊和釬焊，其在TIG弧焊時(shí)，電弧穩(wěn)定，焊縫成型美觀，無(wú)氣孔、無(wú)夾雜等缺陷，焊縫力學(xué)性能優(yōu)異，這在目前的焊接材料中尚無(wú)先例。不過，由于其凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲的形狀的局限性，目前只能用于TIG弧焊，還不能用于MIG焊，即這種凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲盡管可以制備成“盤狀”，但是依然無(wú)法利用現(xiàn)有弧焊設(shè)備的“送絲系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接，而只能用于TIG弧焊這種“半自動(dòng)焊接”方法。
[0023]對(duì)氧化鎵添加量的優(yōu)化試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，其加入量控制在0.001~1.5% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同)范圍較為適宜。試驗(yàn)研究表明，氧化鎵的添加量超過1.5%，達(dá)到10%時(shí)，電弧穩(wěn)定性、焊縫成型、焊縫力學(xué)性能等指標(biāo)仍然呈上升趨勢(shì)，且無(wú)氣孔、夾雜等缺陷，因此可以說氧化鎵的添加量在1.5 ~10%范圍仍然是“越高越好”。但是，由于鎵是稀有元素，氧化鎵的價(jià)格在2400元~2800元/公斤左右，而常用鋁合金焊絲(如5356、4047)的售價(jià)一般在60元~80元/公斤左右，所以，從實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性考慮，氧化鎵的添加量以不超過1.5%為宜。在保證弧焊、釬焊性能的前提下，加入量越低越好，有利于降低成本。但是，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氧化鎵的添加量低于0.001 %后，其電弧穩(wěn)定性顯著變差，焊縫成形不好；釬焊時(shí)，熔化的鋁合金釬料在母材表面的潤(rùn)濕、鋪展性能變差，因此，氧化鎵的添加量不能低于0.001%。
[0024]優(yōu)化了混合釬劑各組分的添加范圍:試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，混合釬劑主要組分CsF-AlF3釬劑可在I~90%范圍變化；詘?^懷3釬劑可在0.01~35%范圍變化；A1(0H)3可在0.001~20%范圍變化；KF-AlF^i劑的變化范圍幾乎不受限制，這為“調(diào)節(jié)”混合釬劑的熔化溫度提供了方便。因?yàn)殇X合金從IXXX系到8XXX系，其熔點(diǎn)變化是很大的，如IXXX系主要是純鋁，合金元素含量很低，其熔點(diǎn)接近純鋁熔點(diǎn)660°C ;但是7XXX系鋁合金，特別是近幾年出現(xiàn)的鋅-鋁合金(如Zn98-A12、Zn85_A115、Zn78_A122等合金)，其熔點(diǎn)最低可低至380°C，對(duì)于釬焊來(lái)說，希望釬劑的熔點(diǎn)應(yīng)低于釬料熔點(diǎn)或至少要接近釬料的熔點(diǎn)，否則釬焊無(wú)法順利進(jìn)行。如果采用常見的Nocolok釬劑(即KF-AlF3釬劑，KAlF4或K3AlF6),其熔點(diǎn)約為5650C，顯然這種釬劑不適合與鋅-鋁合金釬料匹配。因此，降低KF-AlF3釬劑的含量，增加CsF-AlF3、RbF-AlF3釬劑的含量，可使釬劑熔點(diǎn)降低至440°C左右，從而使得釬劑能與鋅-鋁合金釬料相匹配，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、可靠的釬焊連接。對(duì)于IXXX系純鋁，其熔點(diǎn)接近純鋁熔點(diǎn)660°C，如果使用熔點(diǎn)在440°C左右的釬劑，顯然也是不匹配的，因此，還必須使用熔點(diǎn)約為 565 °C 的 KF-AlF^f 劑。
[0025]本發(fā)明中，加入的Al (OH)3、氧化鋅、氧化鎵以及Al-Zr合金，則主要起調(diào)節(jié)電弧穩(wěn)定性、釬劑活性以及釬劑流動(dòng)性的作用，以使釬劑能夠適應(yīng)TIG弧焊、火焰釬焊、爐中釬焊以及電阻釬焊的需要。
[0026]鋁合金復(fù)合焊絲的制造，除了合金材料尺寸及形狀的設(shè)計(jì)與制備、釬劑成分設(shè)計(jì)與制備外，釬劑與合金材料的牢固結(jié)合也是技術(shù)關(guān)鍵之一，因此，粘結(jié)劑的選擇很關(guān)鍵。
[0027]粘結(jié)劑的加入，除了保證能夠把釬劑牢固地粘接在各種鋁合金材料上之外，還要求其不能影響混合釬劑的“助焊性能”，因此，采用“正交試驗(yàn)”方法，確定了三種可使用的粘結(jié)劑，即水玻璃、環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯。通過研究混合釬劑與粘結(jié)劑的“交互作用”，進(jìn)一步確定了混合釬劑的種類、加入量，使得三種粘結(jié)劑的加入量變化、濃度變化對(duì)混合釬劑的“助焊性能”影響甚微，方便了工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)的品質(zhì)管控。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的“一種凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲及其制造方法”的配方比，敘述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0029]本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:同時(shí)適用于TIG焊或釬焊、且有效兼顧低成本、高效率和高性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲的焊絲帶材的橫截面示意圖。
[0031]圖2是凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲的橫截面示意圖。
[0032]圖3是實(shí)施例1~8焊接性能試驗(yàn)結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0034]實(shí)施例1
[0035]參照?qǐng)D1和圖2，一種凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲，包括焊絲帶材，焊絲帶材中間具凹槽，凹槽內(nèi)填充混合釬劑；所述的焊絲帶材為IXXX系~8XXX系鋁合金焊絲帶材；所述的混合釬劑成分按質(zhì)量百分比為:1~90% CsF-AlFJi劑，0.01~35% RbF-AlFjrI^lK0.001~20% Al (OH)3,0.001 ~0.5%氧化鋅(Zn0)，0.001 ~1.5%氧化鎵(Ga2O3),0.001 ~2.0%Al-Zr合金，余量為KF-AlF3釬劑。
[0036]從圖2可知，凹槽的截面積為1.216mm2,凹槽型焊絲的截面積為3.42mm2，約為凹槽的2.8倍。眾所周知，鋁的相對(duì)密度約為2.7，如果釬劑的相對(duì)密度控制在0.95~1.0的話，從圖2尺寸計(jì)算可知，鋁合金與釬劑質(zhì)量比約為8: I。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明混合釬劑成分范圍內(nèi)，鋁合金(或稱焊絲、焊絲帶材)與釬劑(復(fù)合釬劑)質(zhì)量比約為8: I時(shí)，能夠滿足“助焊”要求。凹槽的截面積小于該尺寸時(shí)，添加的釬劑量會(huì)顯得不足，助焊性能稍差，釬焊速度要低于常規(guī)釬焊速度才能滿足釬焊要求；如果凹槽大于現(xiàn)有尺寸，加入的釬劑又顯得太多，焊后殘?jiān)矔?huì)增多。
[0037]先采用“序貫實(shí)驗(yàn)”方法優(yōu)化、確定混合釬劑的配方。按照優(yōu)化后的混合釬劑配方配合8類鋁合金釬料(或焊絲)進(jìn)行焊接(包括熔化焊、釬焊，下同)試驗(yàn)，確定了釬料(或焊絲)與釬劑的質(zhì)量比為8: I時(shí)，既能滿足釬焊的要求，也能滿足TIG焊(即鎢極氬弧焊)熔化焊接的技術(shù)要求。再經(jīng)過換算，最終確定了圖2的尺寸。其尺寸為在3.0mm寬、1.14_厚的帶材上加工出1.60mm寬、0.76mm高的凹槽(矩形槽)，此時(shí)，弧焊或釬焊接頭強(qiáng)度均在IOOMPa 以上。
[0038]本實(shí)施例中，所述的混合釬劑成分按質(zhì)量百分比為:I % CsF-AlF3釬劑，35%RbF-AlF3 釬劑，20% Al (OH) 3，0.001 % 氧化鋅，1.5 % 氧化鎵，2.0 % Al-Zr 合金，余量為KF-AlF3 釬劑。
[0039]一種凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲的制造方法，包括以下步驟:
[0040](I)選用IXXX系~8XXX系鋁合金焊絲線材，將鋁合金焊絲線材通過軋輥使線材壓扁成為扁絲，將扁絲通過帶有型槽的垂直軋輥，制備成截面為凹槽型的鋁焊絲；
[0041](2)在混合釬劑中加入粘結(jié)劑，攪拌均勻；所述的混合釬劑的各個(gè)成分按質(zhì)量百分比為:1 ~90% CsF-AlF^f 劑，0.01 ~35% RbF-AlF3 釬劑，0.001 ~20% Al (OH) 3，0.001 ~0.5%氧化鋅 ZnO,0.001 ~1.5%氧化鎵 Ga2O3,0.001 ~2.0% Al-Zr 合金，余量為 KF-AlF3釬劑；
[0042](3)將添加了粘結(jié)劑的混合釬劑填滿凹槽，混合釬劑壓緊和壓實(shí)，釬劑自然晾干，制得凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲。
[0043]本實(shí)施例中，采用焊絲制備成凹槽型焊絲帶材，采用粘結(jié)劑將混合釬劑均勻、牢固地涂覆并粘結(jié)在凹槽內(nèi)。該復(fù)合焊絲可用于TIG電弧焊接方法焊接鋁及鋁合金，亦可采用火焰釬焊、感應(yīng)釬焊、爐中釬焊方法，釬焊鋁-鋁合金、鋁-銅合金以及鋁合金-銅合金。焊縫或釬縫不僅具有 較高的強(qiáng)度和氣密性，同時(shí)具有極佳的潤(rùn)濕、鋪展性能和滲透性能。
[0044]本實(shí)施例中，采用市售直徑為Φ 2mm的IXXX系~8XXX系鋁合金焊絲(或線材)，采用市售通用型軋機(jī)先將焊絲軋制成扁絲，扁絲通過一對(duì)自制的帶有型槽的垂直軋輥軋制，即可得到所需凹槽型焊絲(或線材)。
[0045]采用市售直徑為Φ2πιπι的IXXX系~8ΧΧΧ系鋁合金焊絲(或線材)，采用市售通用型軋機(jī)先將焊絲軋制成扁絲，扁絲通過一對(duì)自制的帶有型槽的垂直軋輥軋制，即可得到所需凹槽型焊絲(或線材)。
[0046]本發(fā)明的目的是要發(fā)明出一種可以同時(shí)“適用于弧焊及釬焊用鋁合金復(fù)合焊絲”，因此，要同時(shí)可慮弧焊與釬焊的相同之處和不同之處。相同之處是，無(wú)論弧焊與釬焊，添加適量的、合適的的“釬劑或混合釬劑”，均可對(duì)弧焊與釬焊的焊接過程和焊接接頭力學(xué)性能產(chǎn)生有利影響；不同之處是，釬焊比弧焊對(duì)釬劑“加入量”的要求更為嚴(yán)格。釬劑加多了(即釬劑質(zhì)量與鋁合金釬料或焊絲的質(zhì)量比)，焊后殘?jiān)鼤?huì)影響釬焊接頭的性能。這是因?yàn)殁F焊常采用的“搭接接頭”，釬劑太多時(shí)，釬劑很難完全從搭接處“浮出來(lái)”，容易在“搭接接頭”處內(nèi)部形成“夾渣”缺陷，從而降低釬焊接頭的力學(xué)性能。根據(jù)“行業(yè)要求平均值”，釬焊接頭的“搭接接頭”強(qiáng)度要大于等于lOOMPa，因此，本發(fā)明過程考慮的“關(guān)鍵因素”之一是釬焊接頭強(qiáng)度必須大于等于lOOMPa?；『笗r(shí)，釬劑(弧焊時(shí)稱之為焊劑或添加劑或活性劑等等)的量多量少對(duì)焊接接頭力學(xué)性能影響不大，只是如果釬劑殘?jiān)懈g性的話，會(huì)對(duì)焊接接頭的使用帶來(lái)潛在的腐蝕性(當(dāng)然，本發(fā)明的釬劑或稱混合釬劑腐蝕性極低)。然而對(duì)于釬焊來(lái)說，釬劑太多肯定不行，但是太少，其助焊性能也會(huì)因?yàn)椤叭コ趸さ男阅懿蛔恪倍光F焊接頭“有效搭接面積”減少?gòu)亩光F焊接頭力學(xué)性能降低而達(dá)不到規(guī)定的lOOMPa。[0047]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明所采用的釬劑混合均勻后的密度(考慮了“松裝密度”)約為0.95~1.0,已知鋁的相對(duì)密度約為2.7，由于實(shí)際生產(chǎn)過程中，釬劑的“真實(shí)密度”不像鋁的密度那樣可以準(zhǔn)確控制，且在凹槽中的加入量也是無(wú)法準(zhǔn)確控制的(因?yàn)殁F劑在涂覆過程低于凹槽面、高于凹槽面、壓實(shí)程度等都是無(wú)法準(zhǔn)確或精確控制的)，因此，本發(fā)明過程中，以弧焊與釬焊兩種焊接工藝時(shí)，弧焊或釬焊接頭強(qiáng)度大于等于IOOMPa以上為合格標(biāo)準(zhǔn)，從而通過“設(shè)定凹槽截面積”來(lái)確定凹槽尺寸以滿足釬劑與鋁合金(即釬料或焊絲)的質(zhì)量比(即控制“釬劑加入量”)，從而達(dá)到本發(fā)明的目的。
[0048]本發(fā)明所述凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲制造過程可以通過下述工序得到實(shí)現(xiàn)。
[0049]I)首先將市售直徑為Φ2πιπι的鋁合金焊絲線材通過一對(duì)垂直放置的軋輥，使線材壓扁成為厚度為1.15mm、寬度為(2.95±0.05) mm的扁絲；
[0050]2)將扁絲通過一對(duì)帶有自制型槽的垂直軋輥加工設(shè)備，即可制造成截面為凹槽型的鋁焊絲(或稱凹槽型焊帶)(參見圖1、圖2);
[0051]3)在發(fā)明所述混合釬劑中加入適量本發(fā)明所述粘結(jié)劑，攪拌均勻備用。在市售的有縫藥芯焊絲生產(chǎn)設(shè)備上，利用其“粉料添加裝置”，將添加了粘結(jié)劑的混合釬劑填滿凹槽，讓其通過尺寸為1.15mm (厚度)X2.95_ (寬度)的模具，刮削掉高出凹槽面的混合釬劑，隨后通過垂直軋輥(軋輥間隙為1.14_)，將混合釬劑壓緊、壓實(shí)。釬劑經(jīng)I~3小時(shí)自然晾干即可。 [0052]通過上述三個(gè)步驟，即可制造出凹槽型弧焊及釬焊用鋁合金復(fù)合焊絲，且易于大
批量生產(chǎn)。
[0053]本實(shí)施例中，采用市售直徑為Φ2πιπι的SA11070 (1XXX系鋁合金。參見GB/Τ10858-2008《鋁及鋁合金焊絲》表1焊絲化學(xué)成分，下同。)鋁合金焊絲，取1% CsF-AlF3釬劑，35% RbF-AlF3 釬劑，20% Al (OH) 3，0.001 %氧化鋅，1.5 %氧化鎵，2.0% Al-Zr 合金，余量為KF-AlF^f劑的混合釬劑，采用市售水玻璃作為粘結(jié)劑，將混合釬劑調(diào)制成膏狀，攪拌均勻備用。在市售的有縫藥芯焊絲生產(chǎn)設(shè)備上，利用其“粉料添加裝置”，將將已攪拌均勻的混合釬劑填滿凹槽，讓其通過尺寸為1.15mm (厚度)X2.95mm (寬度)的模具，刮削掉高出凹槽面的混合釬劑，隨后通過垂直軋輥(軋輥間隙為1.14_)，將混合釬劑壓緊、壓實(shí)。釬劑經(jīng)I~3小時(shí)自然晾干即可。
[0054]實(shí)施例2
[0055]參照?qǐng)D1和圖2，本實(shí)施例中，所述的混合釬劑成分按質(zhì)量百分比為:90%CsF-AlF3 釬劑，0.01 % RbF-AlF3 釬劑，0.001 % Al (OH)3,0.5 % 氧化鋅，0.001 %氧化鎵，0.001% Al-Zr合金，余量為KF-AlF3釬劑。
[0056]采用市售直徑為Φ2πιπι的SA12319(2XXX系鋁合金。參見GB/T10858-2008《鋁及鋁合金焊絲》表1焊絲化學(xué)成分，下同。)鋁合金焊絲，取90% CsF-AlF3釬劑，0.01% RbF-AlF3釬劑，0.001% Al (OH) 3,0.5%氧化鋅，0.001%氧化鎵，0.001 % Al-Zr 合金，余量為 KF-AlF3釬劑的混合釬劑，采用市售環(huán)氧樹脂作為粘結(jié)劑，將混合釬劑調(diào)制成膏狀，攪拌均勻備用。在市售的有縫藥芯焊絲生產(chǎn)設(shè)備上，利用其“粉料添加裝置”，將已攪拌均勻的混合釬劑填滿凹槽，讓其通過尺寸為1.15mm (厚度)X2.95mm (寬度)的模具，刮削掉高出凹槽面的混合釬劑，隨后通過垂直軋輥(軋輥間隙為1.14_)，將混合釬劑壓緊、壓實(shí)。釬劑經(jīng)I~3小時(shí)自然晾干即可。[0057]本實(shí)施例的其他方案均與實(shí)施例1相同。
[0058]實(shí)施例3
[0059]參照?qǐng)D1和圖2，本實(shí)施例中，所述的混合釬劑成分按質(zhì)量百分比為:45%CsF-AlF3 釬劑，18 % RbF-AlF3 釬劑，9.5 % Al (OH) 3，0.25 % 氧化鋅，0.8 % 氧化鎵，0.9 %Al-Zr合金，余量為KF-AlF3釬劑。
[0060]采用市售直徑為Φ2ι?πι的SA13103 (3ΧΧΧ系鋁合金。參見GB/T10858-2008《鋁及鋁合金焊絲》表I焊絲化學(xué)成分，下同。)鋁合金焊絲，取45% CsF-AlF3釬劑，18% RbF-AlF3釬劑，9.5% Al (OH) 3,0.25%氧化鋅，0.8%氧化鎵，0.9% Al-Zr合金，余量為KF-AlFji劑的混合釬劑，采用市售丙烯酸酯作為粘結(jié)劑，將混合釬劑調(diào)制成膏狀，攪拌均勻備用。在市售的有縫藥芯焊絲生產(chǎn)設(shè)備上，利用其“粉料添加裝置”，將已攪拌均勻的混合釬劑填滿凹槽，讓其通過尺寸為1.15mm (厚度)X2.95mm (寬度)的模具，刮削掉高出凹槽面的混合釬劑，隨后通過垂直軋輥(軋輥間隙為1.14_)，將混合釬劑壓緊、壓實(shí)。釬劑經(jīng)I?3小時(shí)自然晾干即可。
[0061 ] 本實(shí)施例的其他方案均與實(shí)施例1相同。
[0062]實(shí)施例4
[0063]參照?qǐng)D1和圖2，本實(shí)施例中，所述的混合釬劑成分按質(zhì)量百分比為:I % CsF-AlF3釬劑，0.01 % RbF-AlF3 釬劑，0.001 % Al (OH)3,0.001 % 氧化鋅，0.001 % 氧化鎵，0.001 %Al-Zr合金，余量為KF-AlF3釬劑。
[0064]采用市售直徑為Φ 2mm的SA14047(4XXX系鋁合金。參見GB/T10858-2008《鋁及鋁合金焊絲》表I焊絲化學(xué)成分，下同。)鋁合金焊絲，取I % CsF-AlF3釬劑，0.0I % RbF-AlF3釬劑，0.001% Al (OH) 3，0.001%氧化鋅，0.001%氧化鎵，0.001% Al-Zr 合金，余量為 KF-AlF3釬劑的混合釬劑，采用市售水玻璃作為粘結(jié)劑，將混合釬劑調(diào)制成膏狀，攪拌均勻備用。在市售的有縫藥芯焊絲生產(chǎn)設(shè)備上，利用其“粉料添加裝置”，將已攪拌均勻的混合釬劑填滿凹槽，讓其通過尺寸為1.15mm (厚度)X2.95mm (寬度)的模具，刮削掉高出凹槽面的混合釬劑，隨后通過垂直軋輥(軋輥間隙為1.14_)，將混合釬劑壓緊、壓實(shí)。釬劑經(jīng)I?3小時(shí)自然晾干即可。
[0065]本實(shí)施例的其他方案均與實(shí)施例1相同。
[0066]實(shí)施例5
[0067]參照?qǐng)D1和圖2，本實(shí)施例中，所述的混合釬劑成分按質(zhì)量百分比為:38%CsF-AlF3 釬劑，0.02 % RbF-AlF3 釬劑，0.001 % Al (OH)3,0.001 % 氧化鋅，0.01 % 氧化鎵，0.6% Al-Zr合金，余量為KF-AlF3釬劑。
[0068]采用市售直徑為Φ2_的SA15356 (5ΧΧΧ系鋁合金。參見GB/T10858-2008《鋁及鋁合金焊絲》表I焊絲化學(xué)成分)鋁合金焊絲，取38% CsF-AlF3釬劑，0.02% RbF-AlF3釬劑，0.001 % Al (OH) 3，0.001 %氧化鋅，0.01 %氧化鎵，0.6% Al-Zr 合金，余量為 KF-AlF3 釬劑的混合釬劑，采用市售環(huán)氧樹脂與丙烯酸酯(環(huán)氧樹脂:丙烯酸酯=1: 2)作為粘結(jié)劑，將混合釬劑調(diào)制成膏狀，攪拌均勻備用。在市售的有縫藥芯焊絲生產(chǎn)設(shè)備上，利用其“粉料添加裝置”，將已攪拌均勻的混合釬劑填滿凹槽，讓其通過尺寸為1.15mm (厚度)X2.95mm(寬度)的模具，刮削掉高出凹槽面的混合釬劑，隨后通過垂直軋輥(軋輥間隙為1.14_)，將混合釬劑壓緊、壓實(shí)。釬劑經(jīng)I?3小時(shí)自然晾干即可。[0069]本實(shí)施例的其他方案均與實(shí)施例1相同。
[0070]實(shí)施例6
[0071]參照?qǐng)D1和圖2，本實(shí)施例中，所述的混合釬劑成分按質(zhì)量百分比為:15%CsF-AlF3 釬劑，2 % RbF-AlF3 釬劑，0.1 % Al (OH) 3，0.02 % 氧化鋅，0.002 % 氧化鎵，0.02 %Al-Zr合金，余量為KF-AlF3釬劑。
[0072]采用市售直徑為Φ2πιπι的6061 (6ΧΧΧ系鋁合金。參見GB/T3190-1996《變形鋁及鋁合金化學(xué)成分》表1 (續(xù))，化學(xué)成分，下同。)鋁合金絲材，取15% CsF-AlF3釬劑，2%RbF-AlF^f 劑，0.1 % Al (OH) 3,0.02%氧化鋅，0.002%氧化鎵，0.02% Al-Zr 合金，余量為KF-AlF3釬劑的混合釬劑，采用市售丙烯酸酯作為粘結(jié)劑，將混合釬劑調(diào)制成膏狀，攪拌均勻備用。在市售的有縫藥芯焊絲生產(chǎn)設(shè)備上，利用其“粉料添加裝置”，將已攪拌均勻的混合釬劑填滿凹槽，讓其通過尺寸為1.15mm (厚度)X2.95mm (寬度)的模具，刮削掉高出凹槽面的混合釬劑，隨后通過垂直軋輥(軋輥間隙為1.14_)，將混合釬劑壓緊、壓實(shí)。釬劑經(jīng)I~3小時(shí)自然晾干即可。
[0073]本實(shí)施例的其他方案均與實(shí)施例1相同。
[0074]實(shí)施例7
[0075]參照?qǐng)D1和圖2，本實(shí)施例中，所述的混合釬劑成分按質(zhì)量百分比為:52.5%CsF-AlF3 釬劑，0.8 % RbF-AlF3 釬劑，0.001 % Al (OH)3,0.001 % 氧化鋅，0.001 % 氧化鎵，0.01% Al-Zr合金，余量為KF-AlF3釬劑。
[0076]采用市售直徑為Φ2πιπι的Zn78_A122 (7XXX系鋁合金)鋁合金絲材，取52.5 %CsF-AlF3 釬劑，0.8 % RbF-AlF3 釬劑，0.001 % Al (OH)3,0.001 % 氧化鋅，0.001 % 氧化鎵，
0.01 % Al-Zr合金，余量為KF-AlF3釬劑的混合釬劑，采用市售水玻璃作為粘結(jié)劑，將混合釬劑調(diào)制成膏狀，攪拌均勻備用。在市售的有縫藥芯焊絲生產(chǎn)設(shè)備上，利用其“粉料添加裝置”，將已攪拌均勻的混合釬劑填滿凹槽，讓其通過尺寸為1.15mm (厚度)X2.95mm (寬度)的模具，刮削掉高出凹槽面的混合釬劑，隨后通過垂直軋輥(軋輥間隙為1.14_)，將混合釬劑壓緊、壓實(shí)。釬劑經(jīng)I~3小時(shí)自然晾干即可。
[0077]本實(shí)施例的其他方案均與實(shí)施例1相同。
[0078]實(shí)施例8
[0079]參照?qǐng)D1和圖2，本實(shí)施例中，所述的混合釬劑成分按質(zhì)量百分比為:45%CsF-AlF3 釬劑，6 % RbF-AlF3 釬劑，0.05 % Al (OH) 3，0.05 % 氧化鋅，0.02 % 氧化鎵，0.05 %Al-Zr合金，余量為KF-AlF3釬劑。
[0080]采用市售直徑為Φ2πιπι的8090 (8ΧΧΧ系鋁合金。參見GB/T3190-1996《變形鋁及鋁合金化學(xué)成分》表1 (續(xù))，化學(xué)成分，下同。)鋁合金焊絲，取45% CsF-AlF3釬劑，6%RbF-AlF^f 劑，0.05% Al (OH) 3,0.05%氧化鋅，0.02%氧化鎵，0.05% Al-Zr 合金，余量為KF-AlF3釬劑的混合釬劑，采用市售環(huán)氧樹脂作為粘結(jié)劑，將混合釬劑調(diào)制成膏狀，攪拌均勻備用。在市售的有縫藥芯焊絲生產(chǎn)設(shè)備上，利用其“粉料添加裝置”，將已攪拌均勻的混合釬劑填滿凹槽，讓其通過尺寸為1.15mm (厚度)X2.95mm (寬度)的模具，刮削掉高出凹槽面的混合釬劑，隨后通過垂直軋輥(軋輥間隙為1.14_)，將混合釬劑壓緊、壓實(shí)。釬劑經(jīng)I~3小時(shí)自然晾干即可。
[0081 ] 本實(shí)施例的其他方案均與實(shí)施例1相同。[0082] 將實(shí)施例1?實(shí)施例8分別按照GB/T11363-2008《釬焊接頭強(qiáng)度試驗(yàn)方法》、GB/T22086-2008《鋁及鋁合金弧焊推薦工藝》進(jìn)行釬焊、弧焊試驗(yàn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)列成圖3，可以更清楚地了解和理解本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)和技術(shù)效果。
【權(quán)利要求】
1.一種凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲，包括焊絲帶材，其特征在于:所述焊絲帶材的橫截面中間開有凹槽，凹槽內(nèi)填充混合釬劑；所述的焊絲帶材為IXXX系~8XXX系鋁合金焊絲帶材；所述的混合釬劑的各個(gè)成分按質(zhì)量百分比為:1~90% CsF-AlF3釬劑，0.01~35%RbF-AlFjrI^L0.001 — 20% Al (OH)3,0.001 ~0.5 % 氧化鋅 ZnO，0.001 ~1.5% 氧化鎵Ga2O3,0.001 ~2.0% Al-Zr 合金，余量為 KF-AlF^f劑。
2.如權(quán)利要求1所述的凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲，其特征在于:所述焊絲帶材與所述混合釬劑的質(zhì)量比為8: I。
3.如權(quán)利要求1所述的凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲，其特征在于:所述焊絲帶材的橫截面呈中心對(duì)稱，所述凹槽的寬度為1.6mm，所述鋁焊絲的寬度為3.0mm，所述凹槽的高度為0.76mm,所述招焊絲的厚度為1.14mm。
4.一種如權(quán)利要求1所述的凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲的制造方法，其特征在于:所述制造方法包括以下步驟: (1)選用IXXX系~8XXX系鋁合金焊絲線材，將鋁合金焊絲線材通過軋輥使線材壓扁成為扁絲，將扁絲通過帶有型槽的垂直軋輥，制備成截面為凹槽型的鋁焊絲； (2)在混合釬劑中加入粘結(jié)劑，攪拌均勻；所述的混合釬劑的各個(gè)成分按質(zhì)量百分比為:1 ~90% CsF-AlF3 釬劑，0.01 ~35% RbF-AlF3 釬劑，0.001 ~20% Al (OH)3,0.001 ~0.5%氧化鋅 ZnO,0.001 ~1.5%氧化鎵 Ga2O3,0.001 ~2.0% Al-Zr 合金，余量為 KF-AlF3釬劑； (3)將添加了粘結(jié)劑的混合釬劑填滿凹槽，混合釬劑壓緊和壓實(shí)，釬劑自然晾干，制得凹槽型鋁合金復(fù)合焊 絲。
5.如權(quán)利要求4所述的凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲的制造方法，其特征在于:所述步驟(3)中，刮削掉高出凹槽面的混合釬劑，隨后通過垂直軋輥將混合釬劑壓緊、壓實(shí)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲的制造方法，其特征在于:所述焊絲帶材與所述混合釬劑的質(zhì)量比為8: I。
7.如權(quán)利要求4或5所述的凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲的制造方法，其特征在于:所述鋁焊絲的橫截面呈中心對(duì)稱，所述凹槽的寬度為1.6mm，所述鋁焊絲的寬度為3.0mm，所述凹槽的高度為0.76mm，所述鋁焊絲的厚度為1.14mm。
8.如權(quán)利要求4或5所述的凹槽型鋁合金復(fù)合焊絲的制造方法，其特征在于:所述粘結(jié)劑為以下一種或兩種及以上混合:①水玻璃，②環(huán)氧樹脂，③丙烯酸酯。
【文檔編號(hào)】B23K35/40GK103990917SQ201410135474
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】王博, 薛松柏, 林中強(qiáng) 申請(qǐng)人:浙江宇光鋁材有限公司