本發(fā)明涉及焊接材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)保型焊接合金材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

焊接，也可寫作“焊接”或稱熔接、镕接，是兩種或兩種以上材質(zhì)(同種或異種)通過加熱、加壓，或兩者并用，使兩工件產(chǎn)生原子間結(jié)合的加工工藝和聯(lián)接方式，焊接應(yīng)用廣泛，既可用于金屬，也可用于非金屬。焊絲是作為填充金屬或同時作為導(dǎo)電用的金屬絲焊接材料，包括碳鋼焊絲、低合金結(jié)構(gòu)鋼焊絲、合金結(jié)構(gòu)鋼焊絲、不銹鋼焊絲和有色金屬焊絲等。但是現(xiàn)有技術(shù)為提升焊絲的性能，添加有害元素，如鉻、鋯、鉬等，對人體健康和環(huán)境的危害較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述存在的問題，本發(fā)明提出了一種具有優(yōu)異硬度和強度的環(huán)保型焊接合金材料及其制備方法。

為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

一種環(huán)保型焊接合金材料，由以下質(zhì)量份數(shù)制成：大理石6-10份、低碳錳鐵12-16份、鋁-鈧合金20-25份、電解銅6-8份、蛇紋石5-9份、絹云母粉8-10份、硬脂酸鋇4-7份、硼酸鋁晶須6-12份、鈦鐵7-14份、氧化鈰1-3份、焦磷酸鈉0-4份、乙烯基雙硬脂酸酰胺6-9份。

優(yōu)選的，環(huán)保型焊接合金材料由以下質(zhì)量份數(shù)制成：大理石8-10份、低碳錳鐵14-16份、鋁-鈧合金22-25份、電解銅7-8份、蛇紋石8-9份、絹云母粉9-10份、硬脂酸鋇6-7份、硼酸鋁晶須10-12份、鈦鐵9-14份、氧化鈰2-3份、焦磷酸鈉2-4份、乙烯基雙硬脂酸酰胺8-9份。

優(yōu)選的，環(huán)保型焊接合金材料的制備方法，其制備步驟如下：

1)原料準(zhǔn)備

按重量份稱取原料，將大理石、蛇紋石研磨過20目篩；

2)合金熔煉、鑄造

將低碳錳鐵、鈦鐵、電解銅加入中頻感應(yīng)電爐中，升溫至完全熔融，然后降溫至350-480℃，加入鋁-鈧合金、氧化鈰和焦磷酸鈉繼續(xù)升溫冶煉至熔融，再加入步驟1)中研磨后的大理石和蛇紋石、絹云母粉、硬脂酸鋇和硼酸鋁晶須，調(diào)節(jié)溫度為840-850℃保溫30-35min，扒渣，然后降溫至720℃出鋼包進行澆注，出鋼包的過程中隨鋼包水加入乙烯基雙硬脂酸酰胺，澆注得Φ50mm的合金鑄錠。

3)軋制盤條、壓制

將步驟2)制得的合金鑄錠置于退火爐中加熱至380-430℃，保溫5-6h，退火2-2.5h，再用油壓型擠壓機擠壓成Φ3-4mm的合金焊絲；

4)焊絲拉拔

將步驟4)制得的合金焊絲用活套式拉絲機以25m/min的速度拉拔，最終得的合金焊絲。

優(yōu)選的，步驟2)中升溫速度為0.5℃/s,降溫速度為0.6℃/s。

優(yōu)選的，步驟4)合金焊絲直徑每減小0.5mm進行一次退火，退火溫度為400℃，退火時間為2h。

優(yōu)選的，步驟4)中合金焊絲最終尺寸為Φ1.2mm。

由于采用上述的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

鋁-鈧合金具有優(yōu)異的高溫強度、抗腐蝕性能以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，有利于避免高溫焊接過程中的脆化現(xiàn)象，且鈧元素與氧化鈰共同作用細(xì)化了組織的微晶結(jié)構(gòu)，顯著提升了焊絲的拉伸強度和屈服強度，增強了焊絲的韌性，另外稀土元素的添加有利于脫渣和防止裂紋；蛇紋石和絹云母粉具有良好的抗腐蝕、耐磨性能，硬脂酸鋇作為交聯(lián)劑和粘合劑增強了焊絲的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，焊接滲透性好；硼酸鋁晶須具有優(yōu)良的力學(xué)性能，為焊絲的強度和韌性的增強體；乙烯基雙硬脂酸酰胺具有潤滑、防蝕性，有利于避免焊絲拉拔的的劃傷現(xiàn)象。本發(fā)明環(huán)保無毒，具有優(yōu)異的硬度和強度，焊縫金屬抗拉強度≥786MPa，屈服強度≥693MPa，伸長率≥24.6％，沖擊功(0℃)≥208J，焊絲表面潔凈易于清潔，焊接時鋪展性能好，氣密性強。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例1：

一種環(huán)保型焊接合金材料由以下質(zhì)量份數(shù)制成：大理石6份、低碳錳鐵14份、鋁-鈧合金22份、電解銅6.8份、蛇紋石5份、絹云母粉8份、硬脂酸鋇4份、硼酸鋁晶須10份、鈦鐵14份、氧化鈰3份、焦磷酸鈉3.5份、乙烯基雙硬脂酸酰胺6份。

環(huán)保型焊接合金材料的制備方法，其制備步驟如下：

1)原料準(zhǔn)備

按重量份稱取原料，將大理石、蛇紋石研磨過20目篩；

2)合金熔煉、鑄造

將低碳錳鐵、鈦鐵、電解銅加入中頻感應(yīng)電爐中，升溫至完全熔融，然后降溫至380℃，加入鋁-鈧合金、氧化鈰和焦磷酸鈉繼續(xù)升溫冶煉至熔融，再加入步驟1)中研磨后的大理石和蛇紋石、絹云母粉、硬脂酸鋇和硼酸鋁晶須，調(diào)節(jié)溫度為842℃保溫32min，扒渣，然后降溫至720℃出鋼包進行澆注，出鋼包的過程中隨鋼包水加入乙烯基雙硬脂酸酰胺，澆注得Φ50mm的合金鑄錠。

3)軋制盤條、壓制

將步驟2)制得的合金鑄錠置于退火爐中加熱至380℃，保溫5.2h，退火2.4h，再用油壓型擠壓機擠壓成Φ3.5mm的合金焊絲；

4)焊絲拉拔

將步驟3)制得的合金焊絲用活套式拉絲機以25m/min的速度拉拔，最終得的合金焊絲。

實施例2：

一種環(huán)保型焊接合金材料由以下質(zhì)量份數(shù)制成：大理石8份、低碳錳鐵12份、鋁-鈧合金25份、電解銅7.2份、蛇紋石6份、絹云母粉9份、硬脂酸鋇6份、硼酸鋁晶須12份、鈦鐵13份、氧化鈰2份、焦磷酸鈉4份、乙烯基雙硬脂酸酰胺9份。

環(huán)保型焊接合金材料的制備方法，其制備步驟如下：

1)原料準(zhǔn)備

按重量份稱取原料，將大理石、蛇紋石研磨過20目篩；

2)合金熔煉、鑄造

將低碳錳鐵、鈦鐵、電解銅加入中頻感應(yīng)電爐中，升溫至完全熔融，然后降溫至360℃，加入鋁-鈧合金、氧化鈰和焦磷酸鈉繼續(xù)升溫冶煉至熔融，再加入步驟1)中研磨后的大理石和蛇紋石、絹云母粉、硬脂酸鋇和硼酸鋁晶須，調(diào)節(jié)溫度為845℃保溫34min，扒渣，然后降溫至720℃出鋼包進行澆注，出鋼包的過程中隨鋼包水加入乙烯基雙硬脂酸酰胺，澆注得Φ50mm的合金鑄錠。

3)軋制盤條、壓制

將步驟2)制得的合金鑄錠置于退火爐中加熱至390℃，保溫5.8h，退火2.3h，再用油壓型擠壓機擠壓成Φ3.8mm的合金焊絲；

4)焊絲拉拔

將步驟3)制得的合金焊絲用活套式拉絲機以25m/min的速度拉拔，最終得的合金焊絲。

實施例3：

一種環(huán)保型焊接合金材料由以下質(zhì)量份數(shù)制成：大理石7份、低碳錳鐵12.5份、鋁-鈧合金23份、電解銅7份、蛇紋石8份、絹云母粉9.3份、硬脂酸鋇5.5份、硼酸鋁晶須11份、鈦鐵9份、氧化鈰2.5份、焦磷酸鈉2份、乙烯基雙硬脂酸酰胺8份。

環(huán)保型焊接合金材料的制備方法，其制備步驟如下：

1)原料準(zhǔn)備

按重量份稱取原料，將大理石、蛇紋石研磨過20目篩；

2)合金熔煉、鑄造

將低碳錳鐵、鈦鐵、電解銅加入中頻感應(yīng)電爐中，升溫至完全熔融，然后降溫至350℃，加入鋁-鈧合金、氧化鈰和焦磷酸鈉繼續(xù)升溫冶煉至熔融，再加入步驟1)中研磨后的大理石和蛇紋石、絹云母粉、硬脂酸鋇和硼酸鋁晶須，調(diào)節(jié)溫度為850℃保溫35min，扒渣，然后降溫至720℃出鋼包進行澆注，出鋼包的過程中隨鋼包水加入乙烯基雙硬脂酸酰胺，澆注得Φ50mm的合金鑄錠。

3)軋制盤條、壓制

將步驟2)制得的合金鑄錠置于退火爐中加熱至420℃，保溫6h，退火2h，再用油壓型擠壓機擠壓成Φ4mm的合金焊絲；

4)焊絲拉拔

將步驟3)制得的合金焊絲用活套式拉絲機以25m/min的速度拉拔，最終得的合金焊絲。

實施例4：

一種環(huán)保型焊接合金材料由以下質(zhì)量份數(shù)制成：大理石10份、低碳錳鐵13份、鋁-鈧合金20份、電解銅7.5份、蛇紋石9份、絹云母粉8.6份、硬脂酸鋇7份、硼酸鋁晶須8份、鈦鐵10份、氧化鈰1份、焦磷酸鈉1份、乙烯基雙硬脂酸酰胺7.2份。

環(huán)保型焊接合金材料的制備方法，其制備步驟如下：

1)原料準(zhǔn)備

按重量份稱取原料，將大理石、蛇紋石研磨過20目篩；

2)合金熔煉、鑄造

將低碳錳鐵、鈦鐵、電解銅加入中頻感應(yīng)電爐中，升溫至完全熔融，然后降溫至420℃，加入鋁-鈧合金、氧化鈰和焦磷酸鈉繼續(xù)升溫冶煉至熔融，再加入步驟1)中研磨后的大理石和蛇紋石、絹云母粉、硬脂酸鋇和硼酸鋁晶須，調(diào)節(jié)溫度為848℃保溫30min，扒渣，然后降溫至720℃出鋼包進行澆注，出鋼包的過程中隨鋼包水加入乙烯基雙硬脂酸酰胺，澆注得Φ50mm的合金鑄錠。

3)軋制盤條、壓制

將步驟2)制得的合金鑄錠置于退火爐中加熱至400℃，保溫5.5h，退火2.5h，再用油壓型擠壓機擠壓成Φ3.2mm的合金焊絲；

4)焊絲拉拔

將步驟3)制得的合金焊絲用活套式拉絲機以25m/min的速度拉拔，最終得的合金焊絲。

實施例5：

一種環(huán)保型焊接合金材料由以下質(zhì)量份數(shù)制成：大理石8份、低碳錳鐵15份、鋁-鈧合金25份、電解銅8份、蛇紋石7份、絹云母粉9.8份、硬脂酸鋇4.3份、硼酸鋁晶須6份、鈦鐵7份、氧化鈰1.8份、焦磷酸鈉0份、乙烯基雙硬脂酸酰胺8.6份。

環(huán)保型焊接合金材料的制備方法，其制備步驟如下：

1)原料準(zhǔn)備

按重量份稱取原料，將大理石、蛇紋石研磨過20目篩；

2)合金熔煉、鑄造

將低碳錳鐵、鈦鐵、電解銅加入中頻感應(yīng)電爐中，升溫至完全熔融，然后降溫至450℃，加入鋁-鈧合金、氧化鈰和焦磷酸鈉繼續(xù)升溫冶煉至熔融，再加入步驟1)中研磨后的大理石和蛇紋石、絹云母粉、硬脂酸鋇和硼酸鋁晶須，調(diào)節(jié)溫度為840℃保溫33min，扒渣，然后降溫至720℃出鋼包進行澆注，出鋼包的過程中隨鋼包水加入乙烯基雙硬脂酸酰胺，澆注得Φ50mm的合金鑄錠。

3)軋制盤條、壓制

將步驟2)制得的合金鑄錠置于退火爐中加熱至415℃，保溫5h，退火2.2h，再用油壓型擠壓機擠壓成Φ3mm的合金焊絲；

4)焊絲拉拔

將步驟3)制得的合金焊絲用活套式拉絲機以25m/min的速度拉拔，最終得的合金焊絲。

實施例6：

一種環(huán)保型焊接合金材料由以下質(zhì)量份數(shù)制成：大理石9份、低碳錳鐵16份、鋁-鈧合金24份、電解銅6.2份、蛇紋石6.5份、絹云母粉10份、硬脂酸鋇6.8份、硼酸鋁晶須9份、鈦鐵8份、氧化鈰1.2份、焦磷酸鈉3份、乙烯基雙硬脂酸酰胺6.5份。

環(huán)保型焊接合金材料的制備方法，其制備步驟如下：

1)原料準(zhǔn)備

按重量份稱取原料，將大理石、蛇紋石研磨過20目篩；

2)合金熔煉、鑄造

將低碳錳鐵、鈦鐵、電解銅加入中頻感應(yīng)電爐中，升溫至完全熔融，然后降溫至480℃，加入鋁-鈧合金、氧化鈰和焦磷酸鈉繼續(xù)升溫冶煉至熔融，再加入步驟1)中研磨后的大理石和蛇紋石、絹云母粉、硬脂酸鋇和硼酸鋁晶須，調(diào)節(jié)溫度為846℃保溫32min，扒渣，然后降溫至720℃出鋼包進行澆注，出鋼包的過程中隨鋼包水加入乙烯基雙硬脂酸酰胺，澆注得Φ50mm的合金鑄錠。

3)軋制盤條、壓制

將步驟2)制得的合金鑄錠置于退火爐中加熱至420℃，保溫5.4h，退火2.4h，再用油壓型擠壓機擠壓成Φ3.5mm的合金焊絲；

4)焊絲拉拔

將步驟3)制得的合金焊絲用活套式拉絲機以25m/min的速度拉拔，最終得的合金焊絲。

實施例7：

一種環(huán)保型焊接合金材料由以下質(zhì)量份數(shù)制成：大理石7.5份、低碳錳鐵14份、鋁-鈧合金23份、電解銅6份、蛇紋石8.4份、絹云母粉8.2份、硬脂酸鋇5份、硼酸鋁晶須10份、鈦鐵12份、氧化鈰2.7份、焦磷酸鈉1.5份、乙烯基雙硬脂酸酰胺7份。

環(huán)保型焊接合金材料的制備方法，其制備步驟如下：

1)原料準(zhǔn)備

按重量份稱取原料，將大理石、蛇紋石研磨過20目篩；

2)合金熔煉、鑄造

將低碳錳鐵、鈦鐵、電解銅加入中頻感應(yīng)電爐中，升溫至完全熔融，然后降溫至400℃，加入鋁-鈧合金、氧化鈰和焦磷酸鈉繼續(xù)升溫冶煉至熔融，再加入步驟1)中研磨后的大理石和蛇紋石、絹云母粉、硬脂酸鋇和硼酸鋁晶須，調(diào)節(jié)溫度為844℃保溫35min，扒渣，然后降溫至720℃出鋼包進行澆注，出鋼包的過程中隨鋼包水加入乙烯基雙硬脂酸酰胺，澆注得Φ50mm的合金鑄錠。

3)軋制盤條、壓制

將步驟2)制得的合金鑄錠置于退火爐中加熱至410℃，保溫5.6h，退火2h，再用油壓型擠壓機擠壓成Φ3.8mm的合金焊絲；

4)焊絲拉拔

將步驟3)制得的合金焊絲用活套式拉絲機以25m/min的速度拉拔，最終得的合金焊絲。

將本發(fā)明實施例產(chǎn)品作為焊接填充材料，對焊縫金屬進行性能測試，數(shù)據(jù)如下：

以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。