一种3D打印用超细耐腐蚀镁合金焊丝及其加工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种3D打印用超细耐腐蚀镁合金焊丝及其加工工艺，其包括以下质量百分数的元素组成：C 0.3‑1.5％，Zn 5‑8％，Ca 0.5‑1.5％，Cu 0.09‑0.25％，Mn 0.1‑0.6％，Si 0.4‑0.7％，其余为镁。本发明专利技术利用拉拔工艺制备超细的镁合金焊丝，焊丝的直径可达到0.3‑0.9mm。同时本发明专利技术的超细镁合金焊丝耐腐蚀性能和抗拉强度高，利用其进行焊接使用时，不易与空气中的氧气和氮气反应，提高了焊缝区的塑性。本发明专利技术的超细耐腐蚀镁合金焊丝可用于3D打印中进行精密焊接，能满足3D打印技术的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印用超细耐腐蚀镁合金焊丝及其加工工艺
本专利技术涉及镁合金焊丝加工
，特别是涉及一种3D打印用超细耐腐蚀镁合金焊丝及其加工工艺。
技术介绍
镁合金具有密度低、强度高、吸收冲击能和振动能力高，同时其切割、加工性能良好，因此其在汽车、航空航天、核工业等部分具有广泛的应用。随着镁合金的制备、加工成型等技术方面取得了一系列的突破，镁合金的生产成本不断降低，其使用性能也得到了较大提高。镁合金作为新型高性能结构材料，在实际应用中必然会采用焊接结构，焊接过程中所需的镁合金焊丝可通过铸造、挤压以及挤压-拉拔相结合的方式进行生产。目前镁合金焊丝在使用时，由于合金中的镁熔点低，导热率高，焊接时需要采用加大功率的焊接热源。并且焊丝中的镁容易与氧或氮相结合，焊接时会在镁合金焊缝处形成氧化镁或氮化镁，从而降低焊缝金属的塑形。在中国专利CN201910384913.0中公开了一种用于焊接镁合金材料的焊丝及其制备方法，该焊丝的化学成分按质量百分数计：Mg92-93wt％；Zn3.5-4wt％；Ca3.5-4wt％；该焊丝的制备方法包括以下步骤：(1)熔铸：按照化学成分要求，以Mg锭为基本成分，并按照比例为1:1添加Zn和Ca，经熔炼并浇铸成合金铸锭；(2)机械加工：将上述合金铸锭机械加工为镁合金棒料；(3)热挤压：将镁合金棒料通过热挤压制备成焊丝。由此可见，该专利技术所制备的镁合金焊丝是利用Mg-Zn-Ca加工而成，该加工工艺为热挤压。但是热挤压工艺存在以下弊端：镁合金焊丝在热挤压成形时，需要保持坯料温度和模具温度在恒定的温度范围，并需要结合特定的润滑剂方能获得高品质的镁合金焊丝；并且热挤压工艺需要高温和高挤压比，但是高温则易降低镁合金焊丝的力学性能。因此该专利技术专利中所制备的镁合金焊丝成本高昂且性能相对较差。在中国专利CN201010219084.X中公开了一种镁合金焊丝及其制备方法，其化学成分按重量百分比计：Al：2.00wt％-2.50wt％；Zn：0.28wt％-0.50wt％；Mn：0.25wt％-0.50wt％；Ca：0.01wt％-0.03wt％；Ce：0.10wt％-0.83wt％；Y：0.02wt％-0.05wt％；余量为Mg。该专利技术的镁合金焊丝满足Mg-Al-Zn系镁合金熔化焊用并具有较高强度，能够在低含量合金化元素条件下，获得更加优异的组织性能，具有较高的抗拉强度、屈服强度和伸长率，焊接后可获得较高的接头强度，能够避免焊接接头在焊缝位置处出现断裂。该专利技术也是利用热挤压方式制备的镁合金焊丝，但是该焊丝直径高达3mm。在中国专利CN201610648960.8中公开了一种镁合金焊丝的制备方法，其是在冷却水流量为500～1500L/h，冷却水温度为20～30℃，真空度为0.1～1Pa的条件下，将加热铸型中的熔融镁合金以1～100mm/min的拉坯速度制备出直径为4.0～8.0mm的线坯；将镁合金线坯进行3～15道次拉拨加工，拉拨道次延伸系数为1.1～1.5，最终获得直径为1.0～3.0mm的镁合金焊丝。该专利技术是利用拉拔工艺制备的镁合金，但是该方法所制备的焊丝难以达到1mm以下的规格。在中国专利CN200810054925.9中公开了一种高强度镁合金焊丝的制备方法，其是以合金元素镁、铝、锌、钇、镁锰中间合金、铝硅中间合金为原料，在竖式熔炼炉中，经700℃熔炼、800℃加入稀土元素钇，经760℃精炼，加入覆盖剂、精炼剂，经恒温、保温、静置，制成镁合金熔液，经模具浇铸，制成镁合金锭，经冷却、切制成型，再经热塑挤压，最终制成高强度镁合金焊丝。该专利技术虽然能够得到进行组织均匀、致密性高且强度高的镁合金焊丝，但是其使用时的耐腐蚀性能并不高，同时该成型工艺也为热挤压。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的是提供一种3D打印用超细耐腐蚀镁合金焊丝，该镁合金焊丝直径可达到0.3-0.9mm，同时其耐腐蚀性能高。利用其进行焊接使用时，不易与空气中的氧气和氮气反应，提高了焊缝区的塑性。本专利技术的3D打印用超细耐腐蚀镁合金焊丝，其包括如下质量分数的元素组成：C0.3-1.5％，Zn5-8％，Ca0.5-1.5％，Cu0.09-0.25％，Mn0.1-0.6％，Si0.4-0.7％，其余为镁。具体而言，在一些实施例中本专利技术所述镁合金焊丝中还含有稀土金属元素。优选地，所述稀土金属为Y、Ce、Dy、Er、Lu中的至少一种。进一步优选地，所述稀土元素在所述镁合金焊丝中的质量百分数为0.1-0.5％。本专利技术的另一目的是提供了一种3D打印用超细耐腐蚀镁合金焊丝的加工工艺，包括如下步骤：(1)按元素比例称取原料并将其加工成镁合金锭；(2)将镁合金锭在惰性气氛保护下进行热处理，所述热处理的温度为350-500℃，热处理的时间为1-3h；(3)将热处理后的镁合金喷淋冷水进行冷却至室温，冷却时间低于10s；(4)将冷却后的镁合金干燥后进行拉坯，制得直径为10-20mm的线坯；(5)将步骤(4)的线坯进行热处理，所述热处理的温度为600-800℃，热处理的时间为10-30min，然后再次进行空冷至室温，并干燥；(6)将步骤(5)处理后的线坯进行多道次冷拉拔处理，得到直径为0.3-0.9mm的镁合金焊丝。具体而言，在一些实施例中本专利技术所述步骤(1)是将称取的元素组成在惰性气氛下进行熔炼，熔炼温度为500-600℃，制成镁合金熔液，经模具浇铸制成镁合金锭。具体而言，在一些实施例中本专利技术步骤(4)所述的干燥温度为40-60℃，干燥时间为5-10小时。具体而言，在一些实施例中本专利技术步骤(4)是将干燥后的镁合金置于加热铸型中进行熔融，然后进行拉坯，制得直径为10-20mm的线坯。具体而言，在一些实施例中本专利技术步骤(6)所述的冷拉拔次数为3-5次。优选地，所述第一道次冷拉拔后得到直径为9-15mm的镁合金焊丝；所述第二道次冷拉拔得到3-10mm的镁合金焊丝；所述第三道次冷拉拔得到0.8-6mm的镁合金焊丝；所述第四道次冷拉拔得到0.5-3mm的镁合金焊丝；所述第五道次冷拉拔得到0.3-0.9mm的镁合金焊丝。与现有技术相比，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术通过调整Mg-Zn-Ca体系的镁合金组成，加入一定量的C以及Si等元素使得所制备的镁合金焊丝具有较强的耐腐蚀性能和抗拉强度，该镁合金焊丝是利用冷拉拔工艺制备而成，其制备成本低廉，克服了热挤压工艺的技术弊端。本专利技术的超细耐腐蚀镁合金焊丝可用于3D打印中进行精密焊接，能满足3D打印技术的需求。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细地说明。实施例1一种3D打印用超细耐腐蚀镁合金焊丝，由以下质量百分数的元素组成：C1.0％，Zn7％，Ca1.2％，Cu0.1％，Mn0.5，Si0.5％，Y0.3％，其余为镁。该超细耐腐蚀镁合金焊丝的加工工艺，步骤如下：(1)按元素比例称取原料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印用超细耐腐蚀镁合金焊丝，其特征在于，包括以下质量百分数的元素组成：/nC 0.3-1.5％，Zn 5-8％，Ca 0.5-1.5％，Cu 0.09-0.25％，Mn 0.1-0.6％，Si0.4-0.7％，其余为镁。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D打印用超细耐腐蚀镁合金焊丝，其特征在于，包括以下质量百分数的元素组成：
C0.3-1.5％，Zn5-8％，Ca0.5-1.5％，Cu0.09-0.25％，Mn0.1-0.6％，Si0.4-0.7％，其余为镁。


2.根据权利要求1所述的3D打印用超细耐腐蚀镁合金焊丝，其特征在于，所述镁合金焊丝中还含有稀土金属元素。


3.根据权利要求2所述的3D打印用超细耐腐蚀镁合金焊丝，其特征在于，所述稀土金属为Y、Ce、Dy、Er、Lu中的至少一种。


4.根据权利要求3所述的超细耐腐蚀镁合金焊丝，其特征在于，所述稀土元素在所述镁合金焊丝中的质量百分数为0.1-0.5％。


5.根据权利要求1-3任意一项所述的3D打印用超细耐腐蚀镁合金焊丝的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按元素比例称取原料并将其加工成镁合金锭；
(2)将镁合金锭在惰性气氛保护下进行热处理，所述热处理的温度为350-500℃，热处理的时间为1-3h；
(3)将热处理后的镁合金喷淋冷水进行冷却至室温，冷却时间低于10s；
(4)将冷却后的镁合金干燥后进行拉坯，制得直径为10-20mm的线坯；
(5)将步骤(4)的线坯进行热处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘迎军，刘亚宁，
申请(专利权)人：河南维可托镁合金科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41