一种深窄间隙熔化极气体保护焊接导电嘴的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种深窄间隙熔化极气体保护焊接导电嘴的制备方法，以铜导电嘴为基体；采用溶剂法热浸镀铝处理铜导电嘴，使铜导电嘴表面镀得铝层；然后在电解液中，微弧氧化铜导电嘴的铝层，获得外层具有耐高温、绝缘的陶瓷涂层的焊接导电嘴。本发明专利技术的导电嘴膜层具有厚度薄、电阻率高、耐磨性好、耐高温的优点，突破了传统窄间隙熔化极气体保护焊接导电嘴绝缘处理的尺寸限制，可应用于深窄间隙坡口接头的焊接，提高焊接效率。

A preparation method of conducting nozzle for gas shielded welding of deep and narrow gap melting electrode

【技术实现步骤摘要】
一种深窄间隙熔化极气体保护焊接导电嘴的制备方法
本专利技术属于焊接
，具体涉及一种深窄间隙熔化极气体保护焊接导电嘴的制备方法。
技术介绍
窄间隙焊接已经在一些大型重要结构上得到了成功应用，如高速列车车体、厚壁压力容器、锅炉、大型机械设备、海洋结构、船体建造和压力管道等。传统的MIG焊热输入大，成本高。窄间隙焊接减少了填充金属用量，降低了成本；焊接热输入量低，焊缝力学性能良好；变形小，易控制。在深窄坡口中焊接时，常需要将焊丝前端深入坡口中，导电嘴的作用是保证送出焊丝直度，在焊丝端头产生电弧，所以要将导电嘴深入坡口如导电嘴陶瓷涂层示意图，而由于坡口角度、位置偏差，导电嘴外侧容易与坡口侧壁发生接触而放电，高温容易烧损导电嘴而且影响焊接过程稳定性，从而影响焊接效率。同时由于窄间隙坡口宽度限制，导电嘴要求直径尽可能小。为了解决导电嘴存在的上述问题，专利技术专利申请公布号CN106031959A设计了一种导电嘴，在导电嘴前端的外壁喷涂一层高硬度材料，有效延长导电嘴的使用寿命。专利技术专利申请公布号CN10428799A同样专利技术一种具有氧化铝绝缘涂层的窄间隙焊接导电嘴，通过火焰喷涂氧化铝涂层的方式，在导电嘴深入工件坡口的部分的外侧获得一定厚的的绝缘层，使得导电嘴外壁与坡口内侧壁发生接触也不至于发生放电现象，从而大大提高窄间隙坡口的焊接效率及稳定性。技术专业授权公告号CN203918196设计了一种导电嘴，在导电嘴出口端外设金属陶瓷外壳，使导电嘴具有耐磨性好、抗高温、硬度高的优点，因此无需频繁更换，从而延长了导电嘴的使用寿命，提高了工作效率，降低了生产成本。可以看出上述专利一方面主要通过热喷涂来获得Al2O3涂层，然而铜导电嘴导热性能良好，热喷涂Al2O3涂层难度较大，而且涂层与铜基体结合力较小，容易出现局部脱落或开裂，对焊接稳定性有一定影响；另一方面在导电嘴采用外加陶瓷外壳的方式使导电嘴表面绝缘，但是此方法的绝缘层太厚，加大电极尺寸，导致坡口宽度增加不利于深窄间隙坡口焊接。专利技术专利申请公布号CN108004576专利技术一种微弧氧化工艺，可获得一层薄18μm-32μm的氧化铝陶瓷绝缘层涂层，最低电压需要达到200V才可击穿氧化铝陶瓷绝缘层涂层，而焊接电压通常低于50V，因此本专利氧化铝陶瓷绝缘层涂层可隔绝导电嘴与坡口内侧壁，不会发生接触放电现象。氧化铝熔点约为铜导电嘴基体熔点的两倍，而且硬度越大越耐磨损，氧化铝陶瓷涂层硬度约890HV远大于铜基体硬度约180HV。综上，如何在导电嘴表面获得厚度较薄结合极强的氧化铝陶瓷绝缘层，隔绝导电嘴与坡口内侧壁，不会发生接触放电现象，而且提高导电嘴的抗摩擦磨损及耐高温性能是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术旨在提供一种深窄间隙熔化极气体保护焊接导电嘴的制备方法，本专利技术通过热浸镀加微弧氧化工艺，使得本专利技术制备的导电嘴，其膜层具有电阻率高、耐磨性好、抗高温的优点；同时可在任意形状铜导电嘴上获得氧化铝涂层，因此本专利技术可以随意改变导电嘴直径，应用于任意深窄坡口焊缝，解决导电嘴因与工件接触打火造成烧损的问题，优化导电嘴工作环境。为了达到上述的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种深窄间隙熔化极气体保护焊接导电嘴的制备方法，对铜导电嘴进行镀铝处理，然后在电解液中，微弧氧化铜导电嘴的铝层；所述镀铝处理的方式为溶剂法热浸镀铝。进一步的，所述铜导电嘴为实心铜导电嘴；所述铜导电嘴用于焊缝窄间隙坡口，所述窄间隙坡口宽度为4mm。焊缝是将铜导电嘴放入窄间隙坡口内，于铜导电嘴和窄间隙坡口的接触间隙使之相互焊接。进一步的，所述溶剂法热浸镀铝处理铜导电嘴，包括以下步骤：A.预处理铜导电嘴：将铜导电嘴表面处理光滑平整，用去离子水洗净；然后，用酒精或丙酮浸泡铜导电嘴，用去离子水洗净；最后，将铜导电嘴浸入酸性溶液中酸洗，迅速用去离子水洗净；B.溶剂法处理铜导电嘴：将步骤A制得的铜导电嘴放入助镀剂溶液中，随后取出快速干燥后保温；C.热浸镀铝：将步骤B制得的铜导电嘴，在无氧条件下浸入熔融铝液中，使铜导电嘴表面镀上铝层。熔剂法是用特定熔剂或溶剂的水溶液来保护预处理后的铜基体表面。溶剂的作用是防止基体表面被二次氧化，同时当铜片浸入铝液中时，提高铜表面活性及与铝液的润湿性。进一步的，步骤A中采用酒精或丙酮浸泡铜导电嘴的时间为6-15min，去离子水冲洗时间为0-20s，所述酸洗溶液浓度为10-50g/L，温度为30-50℃，浸泡时间为1-5min。进一步的，步骤B中所述助镀剂溶液浓度为1％-10％，助镀剂为KF、NH4Cl和ZnCl2中的一种，助镀剂溶液的起始温度为70-80℃，助镀剂溶液处理时间为1-5min。助渡目的是防止铜表面再次被空气氧化，其次提高热浸镀时铜表面活性，时间过短或者温度较低则助镀剂表面铺展不完整，时间过长或温度较高则影响助镀剂活性。进一步的，步骤C中所述熔融铝液温度为660-750℃，铜导电嘴热浸镀时间为6-30s，时间过短铜铺展不均匀，会出现漏镀情况，时间过长铜则会部分熔化，影响工件成型。进一步的，所述电解液包括Na2SiO3-9H2O、KOH、30％H2O2、EDTA-2Na、Na2WO4·2H2O、NH4VO3、(NaPO3)6和水，所述电解液中Na2SiO3-9H2O的浓度为10-30g/L，KOH的浓度为1-5g/L，30％H2O2的浓度为1-12g/L，EDTA-2Na的浓度为0.5-3g/L，Na2WO4·2H2O的浓度为0.5-4g/L，NH4VO3的浓度为0.5-4g/L，(NaPO3)6的浓度为1-16g/L。碱性电解液体系于酸性电解液相比，更环保、膜质量更容易控制，所以本专利技术采用碱性电解液体系，其中硅酸盐体系可在较宽的电解液温度及氧化电流范围内，促进铝合金表面钝化，形成耐蚀性能较优的含硅氧化膜，是目前应用最广泛的主盐溶液。进一步的，在电解液中微弧氧化铜导电嘴的铝层，采用的是正负脉冲电源。进一步的，所述正负脉冲电源的电压为400-700V，电流密度为1-6A/dm2，脉冲频率为300-800Hz，占空比为10％-80％。进一步的，微弧氧化时间为10-50min，小于10min微弧氧化膜厚度较薄，而超过50min微弧氧化膜基本无变化，工件温度越来越高。本专利技术的目的在于制备一种导电嘴，其膜层具有电阻率高、耐磨性好、抗高温的优点。窄间隙焊就是厚板对接接头在焊前不开坡口或只开小角度坡口，并留有窄而深的间隙，采用熔化极气体保护焊或埋孤焊完成整条焊缝的高效焊接方法。窄间隙焊焊缝窄而深，要求导电嘴深入焊缝底部，而且不与侧壁导电，本专利技术通过热浸镀加微弧氧化工艺，可在任意形状铜导电嘴上获得氧化铝涂层，因此本专利技术可以随意改变导电嘴直径，应用于略大于铜导电嘴尺寸的深窄坡口焊缝，解决导电嘴因与工件接触打火造成烧损的问题，优化导电嘴工作环境。本专利技术选择窄间隙坡口焊缝所需的导电嘴规格和结构形式，在导电嘴外层采用热浸镀技术，表面镀一层铝涂层，然后将镀铝导电嘴放入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深窄间隙熔化极气体保护焊接导电嘴的制备方法，其特征在于，对铜导电嘴进行镀铝处理，然后在电解液中，微弧氧化铜导电嘴的铝层；所述镀铝处理的方式为溶剂法热浸镀铝。/n

【技术特征摘要】
20190819 CN 20191076380011.一种深窄间隙熔化极气体保护焊接导电嘴的制备方法，其特征在于，对铜导电嘴进行镀铝处理，然后在电解液中，微弧氧化铜导电嘴的铝层；所述镀铝处理的方式为溶剂法热浸镀铝。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜导电嘴为实心铜导电嘴；所述铜导电嘴用于焊缝窄间隙坡口，所述窄间隙坡口宽度大于等于4mm。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂法热浸镀铝处理铜导电嘴，包括以下步骤：
A.预处理铜导电嘴：将铜导电嘴表面处理光滑平整，用去离子水洗净；然后，用酒精或丙酮浸泡铜导电嘴，用去离子水洗净；最后，将铜导电嘴浸入酸性溶液中酸洗，迅速用去离子水洗净；
B.溶剂法处理铜导电嘴：将步骤A制得的铜导电嘴放入助镀剂溶液中，随后取出快速烘干；
C.热浸镀铝：将步骤B制得的铜导电嘴，在无氧条件下浸入熔融铝液中，使铜导电嘴表面镀上铝层。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤A中采用酒精或丙酮浸泡铜导电嘴的时间为6-15min，酒精或丙酮浸泡后铜导电嘴的去离子水冲洗时间为0-20s；所述酸洗溶液浓度为10-50g/L，温度为30-50℃，浸泡时间为1-5min。


5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤B中...

【专利技术属性】
技术研发人员：程乾，朱宗涛，李远星，陈辉，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51