一种高强耐腐蚀药芯焊丝及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强耐腐蚀药芯焊丝及其制备方法，涉及焊丝技术领域。本发明专利技术以六钛酸钾晶须为载体，依次在表面沉积碳纳米管、碳化硅、稀土金属氧化物，可以提高焊缝强度，细化晶粒；然后对表面进行氟化处理，有利于提高焊丝的强度；接着将药芯、复合晶须包裹在钛外壳中，通过第一次拉拔，形成扎钉晶界，提高焊丝的强度，然后依次对钛外壳、纳米铜粉进行改性处理，能够相互静电吸附，形成纳米铜层，提高焊丝表面的导电性和防锈能力，然后进行第二次拉拔处理，使纳米铜粉进一步嵌合于钛外壳中，提高焊丝的导电能力和耐腐蚀效果。本发明专利技术制备的药芯焊丝具有高强、耐腐蚀、导电的效果。导电的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种高强耐腐蚀药芯焊丝及其制备方法


[0001]本专利技术涉及焊丝
，具体为一种高强耐腐蚀药芯焊丝及其制备方法。

技术介绍

[0002]药芯焊丝是将药粉包在薄钢带内卷成不同的截面形状或将盘圆轧成“U”字形后，将药粉装入槽内，再经轧制和拉拔加工所制成的焊丝。与实心焊丝相比药芯焊丝有如下特点：可适用于各种钢材的焊接、工艺性能好、熔敷速度快、可用较大焊接电流进行全位置焊接。
[0003]在焊接中，焊丝材料决定着焊接质量和焊接效率，对焊接后的金属强度起到重要作用。此外，为了防止焊丝表面腐蚀生锈，传统方法是对焊丝进行镀铜处理。然而，传统的镀铜工艺过程中产生的废水、废渣，对已经脆弱的自然环境产生了巨大的威胁，这与国家提倡的“可持续发展”和“绿色经济”是不相符的，同时焊丝以钛管外壳，由于钛基导电性差，严重影响焊接质量，因此本专利技术对钛管外壳进行处理，使其具备导电、耐腐蚀的效果，并以复合晶须为药芯的主要原料，可有效提高焊丝的强度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高强耐腐蚀药芯焊丝及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种高强耐腐蚀药芯焊丝，所述高强耐腐蚀药芯焊丝包括复合钛管、药芯粉、复合晶须。
[0006]进一步的，所述复合钛管由钛管经过二次改性处理、拉拔处理制得。
[0007]进一步的，所述第一次改性处理为将无水乙醇、蒸馏水混合，水浴加热至一定温度，加入溴丁基三甲氧基硅烷、纳米铜粉，反应一段时间后，取出、清洗、烘干，得预改性铜粉；第二次改性处理为将预改性铜粉、三乙胺混合，加热反应后，加入石油醚，搅拌后，抽滤，浸泡于乙醇/乙酸乙酯溶液，抽滤、烘干得改性铜粉。
[0008]进一步的，所述药芯粉为三氧化二铝、三氧化二铁、碳酸镁、镍、锰、硼、钨粉。
[0009]进一步的，所述复合晶须由以下方法制得，以六钛酸钾晶须为载体，电沉积得碳纳米管晶须；在混合气氛中，气相沉积得碳化硅晶须；将碳化硅晶须置于脉冲激光设备中，等离子体辅助激光沉积得稀土晶须；将稀土晶须经等离子体氟化改性得复合晶须。
[0010]进一步的，一种高强耐腐蚀药芯焊丝的制备方法，包括以下制备步骤：
[0011](1)将三氧化二铝、三氧化二铁、碳酸镁、镍、锰、硼、钨粉按质量比5:5:1:8:2:0.2～10:10:8:11:5:0.5混合，研磨至200目，得药芯粉；将药芯粉和复合晶须按质量比1:0.6～1:1.2混合，1000rpm搅拌3～8min后，填满钛管，将钛管两端密封，拉丝至1.4～2.0mm，630～650℃退火45～53min，得焊丝坯料；
[0012](2)将焊丝坯料、去离子水按质量比1:1000混合，100W下超声1～3h后，加入焊丝坯料质量50～60倍的氢氧化钠、焊丝坯料质量40～50倍的一氯乙酸，混合均匀，继续超声2～
4h，过滤，65℃干燥24h得羧基化焊丝坯料；
[0013](3)将预改性铜粉、三乙胺按质量比1:1.5～1:2.0混合，加热至80℃，反应40～44h后，加入预改性铜粉质量1.2～1.8倍的石油醚，80rpm搅拌30～40min后，抽滤，浸泡于预改性铜粉质量3～6倍的乙醇/乙酸乙酯溶液，乙醇/乙酸乙酯溶液中无水乙醇和乙酸乙酯的质量比为1.75:1，浸泡1～2h，抽滤，55℃烘干18h得改性铜粉；
[0014](4)将改性铜粉、聚乙二醇2000、聚乙烯蜡按质量比100:1:1～100:5:1混合，加热至92℃，保温1～2h后，向羧基化焊丝坯料喷涂至厚度为20～30μm，60℃干燥40h后，拉拔至0.8～1.2mm，630～650℃退火45～53min，得高强耐腐蚀药芯焊丝。
[0015]进一步的，步骤(1)所述复合晶须的制备方法为：
[0016]A、采用不锈钢板作为阴极，六钛酸钾晶须作为阳极，极板距离为20mm，电压为60V下电沉积40～58min后，用蒸馏水抽提24h，48℃烘干12h得碳纳米管晶须；
[0017]B、将碳纳米管晶须置于沉积室中，在混合气氛中，1050～1100℃、200～300Pa下沉积1～2h后，翻转180
°
，继续沉积1～2h得碳化硅晶须；
[0018]C、将碳化硅晶须置于脉冲激光设备中，抽真空至1
×
10
‑4Pa，按流量比10:1通入氩气、氧气至气压为3
×
10
‑2Pa，采用镧靶，激光波长为532nm、脉宽为5ns、重复频率为10Hz、激光能量密度为1J/cm2、射频功率为60W下沉积52～68min，得稀土晶须；
[0019]D、将稀土晶须置于等离子体设备中，氩气/四氟化碳气氛下，电压为10kV、放电频率为50kHz下改性6～12min，氩气/四氟化碳气氛氩气和四氟化碳的流量比为10:1，得复合晶须。
[0020]进一步的，步骤A所述电沉积采用的镀液制备方法为：将碳纳米管、十六烷基三甲基溴化铵、去离子水按质量比0.05:0.03:99～0.2:0.03:99混合，100W下超声分散1～3h。
[0021]进一步的，步骤B所述混合气氛为氢气、氩气、甲基三氯硅烷按流量比
[0022]1:2.5:0.04～1:2.5:0.2混合。
[0023]进一步的，步骤(3)所述预改性铜粉的制备方法：将无水乙醇、蒸馏水按质量比7.1:1混合，水浴加热至50℃，加入蒸馏水质量0.08～0.3倍的溴丁基三甲氧基硅烷、蒸馏水质量0.04～0.3倍的纳米铜粉，反应2～4h后，取出，依次用无水乙醇、蒸馏水清洗3～5次后，60℃烘干12h得预改性铜粉。
[0024]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0025]本专利技术将粉末态的药芯、复合晶须包裹钛外壳中，经过二次拉拔、二次改性处理，以实现高强度、耐腐蚀、导电的效果。
[0026]首先，本专利技术以六钛酸钾晶须为载体，进行第一次沉积处理，利用电泳沉积在晶须表面沉积一层碳纳米管薄膜；然后进行第二次沉积处理，利用气相沉积，碳纳米管为碳化硅的沉积提供了大量的活性位点，使得甲基三氯硅烷吸附在碳纳米管上，围绕碳纳米管聚集，成核长大，从而形成碳化硅，可以提高焊缝强度，阻碍热处理过程中晶粒严重长大，细化晶粒，同时降低焊缝中氧化物，净化晶界，有助于提高焊丝强度；接着进行第三次沉积处理，利用激光在表面沉积一层稀土金属镧，并在沉积过程中，与空气中的氧等离子体结合，形成稀土金属氧化物，可以降低焊缝金属扩散氢，细化晶粒度，提高焊丝强度，同时与杂质元素具有较大的亲和力，可以改变夹杂物的形状、数量和分布，减少夹杂质对强度的有害作用；然后对表面稀土金属氧化物进行氟化改性处理，使得复合晶须与药芯中的水蒸气反应，生成
氟化氢等气体，减少焊缝中的扩散氢，从而有利于提高焊丝的强度。
[0027]其次，本专利技术将粉末态的药芯、复合晶须包裹在耐腐蚀性能好的钛外壳中，提高焊丝的耐腐蚀性，通过第一次拉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强耐腐蚀药芯焊丝，其特征在于，所述高强耐腐蚀药芯焊丝包括复合钛管、药芯粉、复合晶须。2.根据权利要求1所述的一种高强耐腐蚀药芯焊丝，其特征在于，所述复合钛管由钛管经过二次改性处理、拉拔处理制得。3.根据权利要求2所述的一种高强耐腐蚀药芯焊丝，其特征在于，所述第一次改性处理为将无水乙醇、蒸馏水混合，水浴加热至一定温度，加入溴丁基三甲氧基硅烷、纳米铜粉，反应一段时间后，取出、清洗、烘干，得预改性铜粉；第二次改性处理为将预改性铜粉、三乙胺混合，加热反应后，加入石油醚，搅拌后，抽滤，浸泡于乙醇/乙酸乙酯溶液，抽滤、烘干得改性铜粉。4.根据权利要求1所述的一种高强耐腐蚀药芯焊丝，其特征在于，所述药芯粉为三氧化二铝、三氧化二铁、碳酸镁、镍、锰、硼、钨粉。5.根据权利要求1所述的一种高强耐腐蚀药芯焊丝，其特征在于，所述复合晶须由以下方法制得，以六钛酸钾晶须为载体，电沉积得碳纳米管晶须；在混合气氛中，气相沉积得碳化硅晶须；将碳化硅晶须置于脉冲激光设备中，等离子体辅助激光沉积得稀土晶须；将稀土晶须经等离子体氟化改性得复合晶须。6.一种高强耐腐蚀药芯焊丝的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：(1)将三氧化二铝、三氧化二铁、碳酸镁、镍、锰、硼、钨粉按质量比5:5:1:8:2:0.2～10:10:8:11:5:0.5混合，研磨至200目，得药芯粉；将药芯粉和复合晶须按质量比1:0.6～1:1.2混合，1000rpm搅拌3～8min后，填满钛管，将钛管两端密封，拉丝至1.4～2.0mm，630～650℃退火45～53min，得焊丝坯料；(2)将焊丝坯料、去离子水按质量比1:1000混合，100W下超声1～3h后，加入焊丝坯料质量50～60倍的氢氧化钠、焊丝坯料质量40～50倍的一氯乙酸，混合均匀，继续超声2～4h，过滤，65℃干燥24h得羧基化焊丝坯料；(3)将预改性铜粉、三乙胺按质量比1:1.5～1:2.0混合，加热至80℃，反应40～44h后，加入预改性铜粉质量1.2～1.8倍的石油醚，80rpm搅拌30～40min后，抽滤，浸泡于预改性铜粉质量3～6倍的乙醇/乙酸乙酯溶液，乙醇/乙酸乙酯溶液中无水乙醇和乙酸乙酯的质量比为1.75:1，浸泡1～2h，抽滤，55℃烘干18h得改性铜粉；(4)将改性铜粉、聚乙二醇2000、聚乙烯蜡按质量比100...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐炳荣，徐戴琳，
申请(专利权)人：常州蒙利瑞电工材料有限公司，
类型：发明
国别省市：