[发明专利]一种环保型焊接合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接材料技术领域，具体涉及一种环保型焊接合金材料及其制备方法。

背景技术

焊接，也可写作“焊接”或称熔接、镕接，是两种或两种以上材质(同种或异种)通过加热、加压，或两者并用，使两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式，焊接应用广泛，既可用于金属，也可用于非金属。焊丝是作为填充金属或同时作为导电用的金属丝焊接材料，包括碳钢焊丝、低合金结构钢焊丝、合金结构钢焊丝、不锈钢焊丝和有色金属焊丝等。但是现有技术为提升焊丝的性能，添加有害元素，如铬、锆、钼等，对人体健康和环境的危害较大。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提出了一种具有优异硬度和强度的环保型焊接合金材料及其制备方法。

为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：

一种环保型焊接合金材料，由以下质量份数制成：大理石6-10份、低碳锰铁12-16份、铝-钪合金20-25份、电解铜6-8份、蛇纹石5-9份、绢云母粉8-10份、硬脂酸钡4-7份、硼酸铝晶须6-12份、钛铁7-14份、氧化铈1-3份、焦磷酸钠0-4份、乙烯基双硬脂酸酰胺6-9份。

优选的，环保型焊接合金材料由以下质量份数制成：大理石8-10份、低碳锰铁14-16份、铝-钪合金22-25份、电解铜7-8份、蛇纹石8-9份、绢云母粉9-10份、硬脂酸钡6-7份、硼酸铝晶须10-12份、钛铁9-14份、氧化铈2-3份、焦磷酸钠2-4份、乙烯基双硬脂酸酰胺8-9份。

优选的，环保型焊接合金材料的制备方法，其制备步骤如下：

1)原料准备

按重量份称取原料，将大理石、蛇纹石研磨过20目筛；

2)合金熔炼、铸造

将低碳锰铁、钛铁、电解铜加入中频感应电炉中，升温至完全熔融，然后降温至350-480℃，加入铝-钪合金、氧化铈和焦磷酸钠继续升温冶炼至熔融，再加入步骤1)中研磨后的大理石和蛇纹石、绢云母粉、硬脂酸钡和硼酸铝晶须，调节温度为840-850℃保温30-35min，扒渣，然后降温至720℃出钢包进行浇注，出钢包的过程中随钢包水加入乙烯基双硬脂酸酰胺，浇注得Φ50mm的合金铸锭。

3)轧制盘条、压制

将步骤2)制得的合金铸锭置于退火炉中加热至380-430℃，保温5-6h，退火2-2.5h，再用油压型挤压机挤压成Φ3-4mm的合金焊丝；

4)焊丝拉拔

将步骤4)制得的合金焊丝用活套式拉丝机以25m/min的速度拉拔，最终得的合金焊丝。

优选的，步骤2)中升温速度为0.5℃/s,降温速度为0.6℃/s。

优选的，步骤4)合金焊丝直径每减小0.5mm进行一次退火，退火温度为400℃，退火时间为2h。

优选的，步骤4)中合金焊丝最终尺寸为Φ1.2mm。

由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：

铝-钪合金具有优异的高温强度、抗腐蚀性能以及结构稳定性，有利于避免高温焊接过程中的脆化现象，且钪元素与氧化铈共同作用细化了组织的微晶结构，显著提升了焊丝的拉伸强度和屈服强度，增强了焊丝的韧性，另外稀土元素的添加有利于脱渣和防止裂纹；蛇纹石和绢云母粉具有良好的抗腐蚀、耐磨性能，硬脂酸钡作为交联剂和粘合剂增强了焊丝的结构稳定性，焊接渗透性好；硼酸铝晶须具有优良的力学性能，为焊丝的强度和韧性的增强体；乙烯基双硬脂酸酰胺具有润滑、防蚀性，有利于避免焊丝拉拔的的划伤现象。本发明环保无毒，具有优异的硬度和强度，焊缝金属抗拉强度≥786MPa，屈服强度≥693MPa，伸长率≥24.6％，冲击功(0℃)≥208J，焊丝表面洁净易于清洁，焊接时铺展性能好，气密性强。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种环保型焊接合金材料由以下质量份数制成：大理石6份、低碳锰铁14份、铝-钪合金22份、电解铜6.8份、蛇纹石5份、绢云母粉8份、硬脂酸钡4份、硼酸铝晶须10份、钛铁14份、氧化铈3份、焦磷酸钠3.5份、乙烯基双硬脂酸酰胺6份。

环保型焊接合金材料的制备方法，其制备步骤如下：

1)原料准备

按重量份称取原料，将大理石、蛇纹石研磨过20目筛；

2)合金熔炼、铸造