一种TC4钛合金药芯焊丝及其制备方法。本发明专利技术属于焊接材料制备技术领域。本发明专利技术的目的是为了解决现有钛合金焊接用焊丝大部分为实心焊丝，而实心焊丝的制备过程冶炼工艺复杂，配方调整成本较高，且所得焊丝在焊接过程中熔敷效率较低、润湿和铺展性较差的技术问题。药芯焊丝由TA1钛合金外皮和药芯制备而成；所述TA1钛合金外皮由TA1钛带经卷筒、拉拔、退火而成；所述药芯由钒粉、铝粉、钼粉、钴粉、镍粉、铜粉、硅粉、钛粉混合而成。制备方法：先清洗TA1钛带，球磨药芯粉，然后将TA1钛带进行卷筒，填入药芯粉后轧制减径，退火后再进行冷拔减径拉丝模，得到药芯焊丝。本发明专利技术药芯焊丝可用于TC4钛合金焊接，综合力学性能好、熔敷金属扩散氢含量低、焊接效率高。焊接效率高。焊接效率高。
【技术实现步骤摘要】
一种TC4钛合金药芯焊丝及其制备方法
[0001]本专利技术属于焊接材料制备
，具体涉及一种TC4钛合金药芯焊丝及其制备方法。
技术介绍
[0002]TC4钛合金因其所具有的比强度高、无磁性、无毒性、强度高、耐腐蚀、工作温度区宽、加工成型好等许多优良特性被广泛应用于海洋钻探、压力容器、深潜器、核潜艇、宇航舰船及武器装备等领域。早在上个世纪80年代的时候，美国的海防建设军队就已经开始釆用钛合金材料制造远洋运输舰艇，使其使用寿命以及稳定性大幅度提高，维修成本也减低。近年来，很多西方发达国家在深海空间工作站制造业中使用钛合金材料的比例一直在增加。与整体冲压成形相比，焊接制备加工量小、周期短、耗材少，成本低，而焊接材料是影响焊接接头性能的重要影响因数之一。
[0003]目前，钛合金焊接时多采用TIG焊、激光焊和电子束焊接，采用的焊接材料大部分都是实心焊丝，相关的钛合金焊丝专利技术专利也大多数属于实心焊丝领域，如专利CN101456102A公开了一种钛合金手工钨极氩弧焊细化晶粒型焊丝及制备方法；专利CN1814395A公开了一种高强双相钛合金用实心焊丝；专利CN104084712A公开了一种耐腐蚀性强的钛合金焊接用实心焊丝；专利CN104923968 A公开了一种Ti-6Al-4V ELI钛合金专用Ti-6Al-3V焊丝及加工工艺。尽管上述实心焊丝可获得综合性能较好的焊接接头，但在实际生产过程中，实心焊丝由于其冶炼工艺复杂、对单次熔炼重量有一定要求，从而造成配方调整成本较高，同时钛合金实心焊丝在焊接过程中同时还存在熔敷效率较低、焊接飞溅较大、润湿及铺展性能较差等缺点。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是为了解决现有钛合金焊接用焊丝大部分为实心焊丝，而实心焊丝的制备过程冶炼工艺复杂，配方调整成本较高，且所得焊丝在焊接过程中熔敷效率较低、润湿和铺展性较差等技术问题，而提供一种优质高效的TC4钛合金药芯焊丝及其制备方法。
[0005]本专利技术的一种TC4钛合金药芯焊丝由TA1钛合金外皮和药芯制备而成；所述TA1钛合金外皮由TA1钛带经卷筒、拉拔、退火而成；所述药芯由钒粉、铝粉、钼粉、钴粉、镍粉、铜粉、硅粉、钛粉混合而成，其中各组分所占质量百分含量为钒粉：15％～25％、铝粉：25％～30％、钼粉：15％～20％、钴粉：0.1％～0.3％、镍粉：2％～4％、铜粉：0.5％～1％、硅粉：0.1％～0.3％、其余为钛粉。
[0006]进一步限定，所述TA1钛合金外皮元素组成及含量为：Ti≥99％、H≤0.015％、N≤0.03％。
[0007]进一步限定，所述TA1钛带厚度为0.3mm～0.5mm，宽度为5mm～7mm。
[0008]进一步限定，所述TC4钛合金药芯焊丝中药芯的填充率为18％～22％。
[0009]进一步限定，所述药芯中铝粉和钛粉的粒度均为80～120目，药芯中其余金属粉的
粒度均为80～200目。
[0010]进一步限定，所述TC4钛合金药芯焊丝熔敷金属元素组成及含量为：Al：4.5％～7.5％、Si：0.05％～0.1％、Cu：0.05％～0.1％、Mo：2.7％～5.0％、V：2.7％～4.5％、Co：0.02％～0.05％、Ni：0.01％～0.03％、其余为Ti。
[0011]进一步限定，所述TC4钛合金药芯焊丝熔敷金属中扩散氢含量为1.5mL/100g～2.2mL/100g。
[0012]本专利技术的一种TC4钛合金药芯焊丝的制备方法按以下步骤进行：
[0013]一、清洗TA1钛带：先用NaOH和丙酮的混合液对钛带进行清洗，清洗完成后用清水冲洗，再用HF和HNO3的混合水溶液超声清洗，得到清洗后TA1钛带；
[0014]二、制备药芯粉：按比例将钒粉、铝粉、钼粉、钴粉、镍粉、铜粉、硅粉、钛粉在氩气气氛下球磨混合，得到药芯粉；
[0015]三、制备TA1钛合金药芯焊丝前体：将TA1钛带进行卷筒，卷成截面为圆形的钛管，在卷筒过程中填入步骤二得到的药芯粉，将装有药芯粉的钛管进行轧制，并经多道次减径，每两道次减径后进行去应力退火，得到直径为4mm的钛管，即外径为4mm的TA1钛合金药芯焊丝前体；
[0016]四、冷拔减径拉丝模：将步骤三得到的外径为4mm的TA1钛合金药芯焊丝前体进行多道次冷拔减径拉丝模，每冷拔减径拉丝模三次后进行去应力退火，得到直径为1.2mm的药芯焊丝。
[0017]进一步限定，步骤一中所述NaOH和丙酮的混合液中NaOH的质量分数为10％～20％。
[0018]进一步限定，步骤一中所述NaOH和丙酮的混合液中NaOH的质量分数为15％。
[0019]进一步限定，步骤一中所述NaOH和丙酮的混合液中丙酮的质量分数为80％～90％。
[0020]进一步限定，步骤一中所述NaOH和丙酮的混合液中丙酮的质量分数为85％。
[0021]进一步限定，步骤一中先用NaOH和丙酮的混合液对钛带进行清洗1min～2min。
[0022]进一步限定，步骤一中所述HF和HNO3的混合水溶液中HF的质量分数为4％～6％，HNO3的质量分数为30％～40％。
[0023]进一步限定，步骤一中所述HF和HNO3的混合水溶液中HF的质量分数为5％，HNO3的质量分数为35％。
[0024]进一步限定，步骤一中再用HF和HNO3的混合水溶液超声清洗5min～7min。
[0025]进一步限定，步骤一中超声清洗的频率为20kHz～30kHz，功率密度为2W/cm2～3W/cm2。
[0026]进一步限定，步骤二中所述球磨的具体参数为：球料比为3:1，球磨时间为2.5h～3.0h，球磨转速为150r/min。
[0027]进一步限定，步骤三中所述多道次减径时每道次减径0.48mm～0.51mm。
[0028]进一步限定，步骤三中所述去应力退火的时间为25min～50min，温度为620～650℃。
[0029]进一步限定，步骤四中所述多道次冷拔减径拉丝模的过程具体为：依次通过直接为3.8mm、3.4mm、3.0mm、2.75mm、2.65mm、2.55mm、2.45mm、2.4mm、2.35mm、2.24mm、2.10mm、
2.0mm、1.6mm、1.5mm、1.4mm和1.2mm的拉丝模。
[0030]进一步限定，步骤四中所述去应力退火的时间为40min～60min，温度为600～630℃。
[0031]本专利技术与现有技术相比具有的优点：
[0032]本专利技术合理调整的焊丝合金元素及含量，使焊缝呈现出较好的综合性能，测得熔敷金属热导法扩散氢含量控制在1.5mL/100g～2.2mL/100g之间。
[0033]本专利技术提供的TC4钛合金药芯焊丝通过调整药芯组分得到最佳配比，可以改善焊接接头的强度及塑韧性，减少焊接气孔及未熔合，获得较高的熔敷效率及较好的焊缝成形。在金属粉中加入质量分数15％～25％的钒粉本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种TC4钛合金药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝由TA1钛合金外皮和药芯制备而成；所述TA1钛合金外皮由TA1钛带经卷筒、拉拔、退火而成；所述药芯由钒粉、铝粉、钼粉、钴粉、镍粉、铜粉、硅粉、钛粉混合而成，其中各组分所占质量百分含量为钒粉：15％～25％、铝粉：25％～30％、钼粉：15％～20％、钴粉：0.1％～0.3％、镍粉：2％～4％、铜粉：0.5％～1％、硅粉：0.1％～0.3％、其余为钛粉。2.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金药芯焊丝，其特征在于，所述TA1钛合金外皮元素组成及含量为：Ti≥99％、H≤0.015％、N≤0.03％，所述TA1钛带厚度为0.3mm～0.5mm，宽度为5mm～7mm。3.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金药芯焊丝，其特征在于，所述TC4钛合金药芯焊丝中药芯的填充率为18％～22％，所述药芯中铝粉和钛粉的粒度均为80～120目，药芯中其余金属粉的粒度均为80～200目。4.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金药芯焊丝，其特征在于，所述TC4钛合金药芯焊丝熔敷金属元素组成及含量为：Al：4.5％～7.5％、Si：0.05％～0.1％、Cu：0.05％～0.1％、Mo：2.7％～5.0％、V：2.7％～4.5％、Co：0.02％～0.05％、Ni：0.01％～0.03％、其余为Ti。5.根据权利要求1所述的一种TC4钛合金药芯焊丝，其特征在于，所述TC4钛合金药芯焊丝熔敷金属中扩散氢含量为1.5mL/100g～2.2mL/100g。6.如权利要求1～5任意一项权利要求所述的一种TC4钛合金药芯焊丝的制备方法，其特征在于，该制备方法按以下步骤进行：一、清洗TA1钛带：先用NaOH和丙酮的混合液对钛带进行清洗，清洗完成后用清水冲洗，再用HF和HNO3的混合水溶液超声清洗，得到清洗后TA1钛带；二、制备药芯粉：按比例将钒粉、铝粉、钼粉、钴粉、镍粉、铜粉、硅粉、钛粉在氩气气氛下球磨混合，得到药芯粉；三、制备TA1钛合金药芯焊丝前体：将TA...
【专利技术属性】
技术研发人员：方乃文，黄瑞生，徐锴，李伟，尹立孟，杨义成，梁晓梅，陈玉华，邹吉鹏，谢吉林，曾才有，曹浩，王立志，方迪生，徐楷晰，武鹏博，
申请(专利权)人：北京金威焊材有限公司，
类型：发明
国别省市：
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