一种无镀铜的纳米涂层焊丝及其加工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种无镀铜的纳米涂层焊丝及其加工工艺，涉及无镀铜焊丝技术领域，包括焊丝基体和涂覆在焊丝基体表面的纳米涂层；所述纳米涂层包括依次涂覆在焊丝基体表面的第一涂层、第二涂层和第三涂层；其中，第一涂层包括以下原料：液态钾钠水玻璃、镍粉、铝粉、锌粉、碳纳米管、石墨烯、固化剂、硅藻土、二氧化钛、二硫化钼；第二涂层包括以下原料：石墨、脱氧剂、云母、硬质颗粒、石墨烯、硅藻土、偶联剂；第三涂层包括以下原料：脱模剂、石墨、石墨烯、硅藻土、云母、偶联剂。本发明专利技术在传统镀铜焊丝生产工艺的基础上，进行前置涂覆处理，再一次性拉拔得到成品，所得焊丝焊接性能可媲美镀铜焊丝，且导电嘴磨损较小。导电嘴磨损较小。

A nano coated welding wire without copper plating and its processing technology

【技术实现步骤摘要】
一种无镀铜的纳米涂层焊丝及其加工工艺


[0001]本专利技术涉及无镀铜焊丝
，尤其涉及一种无镀铜的纳米涂层焊丝及其加工工艺。

技术介绍

[0002]纳米涂层焊丝的研究由来已久，以瑞典伊萨和日本神钢为代表的无镀铜焊丝生产已经面世，其优异的焊接品质引起行业的高度关注。然其无镀铜焊丝仍然存在几大致命伤：一是送丝性能低于镀铜焊丝；二是导电嘴烧蚀严重；三是客户难以接受的市场价格。因此，超越镀铜焊丝的各项性能指标是无镀铜焊丝的主要研究方向。

技术实现思路

[0003]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种无镀铜的纳米涂层焊丝及其加工工艺，通过对涂层料成分的选择，采用前置涂覆处理，再一次性拉拔得到成品，所得焊丝焊接性能可媲美镀铜焊丝，且导电嘴磨损较小。
[0004]本专利技术提出的一种无镀铜的纳米涂层焊丝，包括焊丝基体和涂覆在焊丝基体表面的纳米涂层；所述纳米涂层包括依次层叠涂覆在焊丝基体表面的第一涂层、第二涂层和第三涂层；
[0005]其中，第一涂层包括以下原料：液态钾钠水玻璃、镍粉、铝粉、锌粉、碳纳米管、石墨烯、固化剂、硅藻土、二氧化钛、二硫化钼；
[0006]第二涂层包括以下原料：石墨、脱氧剂、云母、硬质颗粒、石墨烯、硅藻土、偶联剂；
[0007]第三涂层包括以下原料：脱模剂、石墨、石墨烯、硅藻土、云母、偶联剂。
[0008]优选地，所述第一涂层包括以下重量份的原料：液态钾钠水玻璃800～1200份、镍粉80～150份、铝粉10～50份、锌粉5～20份、碳纳米管30～100份、石墨烯30～100份、固化剂30～80份、硅藻土20～80份、二氧化钛20～80份、二硫化钼10～80份；其中，固化剂为磷酸硅或三聚磷酸硅。
[0009]优选地，所述第二涂层包括以下重量份的原料：石墨800～1200份、脱氧剂50～150份、云母20～80份、硬质颗粒30～60份、石墨烯30～100份、硅藻土80～120份、偶联剂1～3份；其中，脱氧剂为钛铁或硅铁或其组合；硬质颗粒为碳化钛、氮化钛、氮化硅中的一种或多种；偶联剂为硅烷偶联剂KH560。
[0010]优选地，所述第三涂层包括以下重量份的原料：脱模剂800～1200份、石墨200～600份、石墨烯50～120份、硅藻土30～80份、云母30～60份、偶联剂1～3份；其中，偶联剂为硅烷偶联剂KH560。
[0011]优选地，所述焊丝基体表面的纳米涂层的总厚度为1～4μm。
[0012]本专利技术还提出了上述无镀铜的纳米涂层焊丝的加工工艺，步骤如下：将用于拉拔的钢丝盘条放线，经剥壳除锈、轧辊减径后，在随后的拉拔减径的过程中，选择其中的连续三道拉拔工序，在每道拉拔工序后增加一道压涂工序，通过压涂在每道拉拔工序后的钢丝
表面分别涂覆第一涂层料、第二涂层料、第三涂层料，再经多道拉拔减径至焊丝半成品，再拉拔至焊丝成品，清洗烘干，收线，包装，即得。
[0013]在本专利技术中，涂覆第一涂层料、第二涂层料、第三涂层料的具体操作如下：在随后的拉拔减径的过程中，选择其中的连续三道拉拔工序，并于选择的连续三道拉拔，在其中第一道拉拔减径后压涂第一涂层料，在其中第二道拉拔减径后压涂第二涂层料，在其中第三道拉拔减径后压涂第三涂层料。
[0014]在本专利技术中，上述加工工艺的清洗烘干操作中，可以是拉拔至焊丝成品再进行清洗烘干，也可以调整为拉拔焊材直径至成品丝前一道次的丝径时进行清洗烘干，再经最后一道棕榈油减径定径拉拔，以提高防锈能力和焊丝表面光洁度。
[0015]优选地，轧辊减径至5～5.5mm。
[0016]优选地，所述焊丝半成品的直径为焊丝成品的3～5倍。
[0017]优选地，压涂在钢丝表面的第一涂层料、第二涂层料和第三涂层料的厚度分别为3～6μm、2～7μm、3～6μm；总厚度为8～15μm。
[0018]在本专利技术中，焊丝的量产过程中若出现涂层不够致密、防锈性能下降的问题，可以增加第一涂层料的压涂道次，或者在涂覆前增加轧辊变径道次，通过在多次压涂或在较小丝材直径的情况下涂覆的工艺变化来弥补。
[0019]如果焊丝在清洗烘干出现性能变化，则将焊丝工艺调整为清洗烘干后用棕榈油定径拉拔来加强涂层表面致密度、圆整度。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要体现在以下几个方面：
[0021]1.专利技术人在实践中发现，镀铜焊丝的镀铜层并不是完全的包覆住母材，而是填实了焊丝的表面缺陷位置，表面是花斑状铜色，焊丝的导电性能核心在于焊接母材的本身导电性能。因此，专利技术人认为，镀铜层发挥的是焊丝基材与导电嘴之间的一个接触电极作用，高温冶炼过程中，硫酸铜挥发，其焊接过程中短路熔滴是以母材的导电电阻值保持运行；而导电电极只在焊接开始发挥起弧、引弧稳定的功能即可，镀铜的致密性更大程度上保证稳弧作用。因此，只要能保证起弧不出问题，近似于铁的导电性能的材料都要是可以应用的，涂层的均匀致密是关键，导电稳定性是核心。本专利技术中，专利技术人以液体钾钠水玻璃为基础润滑粘结材料，焊接时抑制飞溅、稳定电弧，再配以镍、铝、锌及碳材料等导电材料，以及助焊材料，还有润滑和亲铁材料二硫化钼得到液态润滑材料，在焊丝母材经除锈抛光后过模具减径拉扒，将其压涂在焊材表面，实现均匀涂覆，涂覆层实现打底功能，填平补齐，保证后续涂层材料与焊材的有效粘结。
[0022]2.焊丝的力学性能是在焊丝拉拔过程中因应变强化引起的，减少应变强化缺陷的措施主要有：一是控制好拉拔过程的温度；二是改善拉拔过程中的润滑环境。实验证明，对原材料进行表面自润滑处理后，拉拔设备上焊丝表面温度能平均下降15度左右。本专利技术在涂覆第一涂层料后，立即涂覆第二涂层料，以石墨为基础材料，添加硬质颗粒耐磨材料弥散强化基体，该涂层料与第一涂层料相结合，形成包覆层，具有自润滑功能，涂层中的钛铁、硅铁脱氧剂与第一涂层中的磷酸硅固化剂在加热加压环境下发生化学反应，提高整个涂层的致密度，进而提高焊丝的强度。
[0023]3.导电嘴磨损影响送丝稳定性能。传统的对导电嘴磨损问题研究者认为，烧导电嘴的成因在于，一是导电嘴自身强度不够；二是焊丝表面毛刺、脱皮等缺陷引起接触打火引
起烧蚀。由此后来市场上出现强度高的铬镐铜导电嘴产品。专利技术人在实践中总结，造成导电嘴严重磨损的原因是：(1)高温影响：镀铜焊丝导热性能好，焊接时，熔池高温被迅速传递到导电嘴内，引起导电嘴强度下降；(2)镀铜层与导电嘴材料属于同一材料，相同材料焊合性强，高温下容易形成粘着磨损，摩擦阻力增大；(3)毛刺、脱皮、表面杂质等引起接触打火，烧蚀导电嘴。根据上述认知，专利技术人在第二涂层中添加碳化钛、氮化钛等硬质颗粒作为结构陶瓷电极材料，其导电、强度高耐高温，干摩擦性能好，与金属接触时摩擦阻力极小，不伤导电嘴；并且还添加云母等具有阻燃功能的无机材料，能够有效阻止温度的传播也对导电嘴起到保护作用。
[0024]4.基于焊丝的多道次拉拔，考虑涂层致密度，再涂覆一层第三涂层料，以脱模剂为基础材料，添加导电、耐磨材料，提高涂层的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无镀铜的纳米涂层焊丝，其特征在于，包括焊丝基体和涂覆在焊丝基体表面的纳米涂层；所述纳米涂层包括依次层叠涂覆在焊丝基体表面的第一涂层、第二涂层和第三涂层；其中，第一涂层包括以下原料：液态钾钠水玻璃、镍粉、铝粉、锌粉、碳纳米管、石墨烯、固化剂、硅藻土、二氧化钛、二硫化钼；第二涂层包括以下原料：石墨、脱氧剂、云母、硬质颗粒、石墨烯、硅藻土、偶联剂；第三涂层包括以下原料：脱模剂、石墨、石墨烯、硅藻土、云母、偶联剂。2.根据权利要求1所述的无镀铜的纳米涂层焊丝，其特征在于，所述第一涂层包括以下重量份的原料：液态钾钠水玻璃800～1200份、镍粉80～150份、铝粉10～50份、锌粉5～20份、碳纳米管30～100份、石墨烯30～100份、固化剂30～80份、硅藻土20～80份、二氧化钛20～80份、二硫化钼10～80份；其中，固化剂为磷酸硅或三聚磷酸硅。3.根据权利要求1所述的无镀铜的纳米涂层焊丝，其特征在于，所述第二涂层包括以下重量份的原料：石墨800～1200份、脱氧剂50～150份、云母20～80份、硬质颗粒30～60份、石墨烯30～100份、硅藻土80～120份、偶联剂1～3份；其中，脱氧剂为钛铁或硅铁或其组合；硬质颗粒为碳化钛、氮化钛、氮化硅中的一种或多种；偶联剂为硅烷偶联剂KH560。4.根据权利要求1所述的无镀铜的纳米涂层焊丝，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：许毅，
申请(专利权)人：许毅，
类型：发明
国别省市：