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无镀铜的国际研究状况
发布时间:2016-6-14 11:29:52

无镀铜焊丝具有环保与节能的双重优势,国内外焊材企业竞相开展这方面研究。对其理解是仁者见仁智者见智,有的学者认为在焊丝表面用其他的涂层或镀层来取代镀铜层,同时还要起到镀铜层所具有的防锈、导电、润滑等作用。然而,有的学者认为要彻底改变这种在焊丝表面进行镀层或涂层的现状,利用特殊的方法使焊丝表面金属产生变化,得到一层致密的物质可以防止焊丝进一步锈蚀。还有一批学者提出在焊丝表面进行复杂且特殊的处理,不仅要保证焊丝能拥有镀铜层所具有的性能,而且这层涂层物质能有效的改善焊丝的焊接工艺性能,如电弧稳定性、熔滴过渡形式、飞溅率等。

 

国内发展现状

目前,国内将无镀铜焊丝的普遍理解为一种表面特殊涂层焊丝,而且各个厂家的表面处理方式和涂层物质各有不同,因此焊丝在最终所表现出来的性能也差异较大。合适的表面处理方式不但可以对焊丝起到防锈和润滑的作用,还可以有效地提高电弧的稳定性,改善电弧形态,减少飞溅等作用。

采用钝化处理也是制作无镀铜焊丝的一种便捷方法。用特定溶液清洗焊丝和预成膜,然后经过拉拔、脱脂及特定溶液成膜,再进行抛光和后处理等一系列工序,最后层绕包装得到成品无镀铜焊丝。

此种方法制作的无镀铜焊丝与镀铜焊丝相比,在焊接工艺方面,具有飞溅小,同时焊接过程中熔敷金属的润湿性更好,所以表现出来焊缝的铺展性更好,比镀铜焊丝的焊缝更加平滑,纹理更加细腻。所以无镀铜焊丝的焊缝金属更加白亮,外观也更加美观;通过对熔敷金属性能比较,发现无镀铜焊丝和镀铜焊丝这两种焊丝在力学性能和化学成分这两个方面没有太大差别(个别指标无镀铜焊丝较好),基本全部符合国家相关标准并通过现场工艺评定试验(PQR)。焊缝表面成形良好,符合相关要求,且通过对焊缝区域进行的力学性能测试、无损检测、理化试验,金相分析等测试,其结果都满足满足国家的相关标准;防锈性测试,焊丝在不采用任何包装相对湿度约为79%的室内存放情况下,超高10天后逐渐开始锈蚀,而放置在室外的情况下锈点出现在6天后。

利用化学转化膜的方法在焊丝表面获得由碱土金属、碱金属、稀土金属、金属氧化物组成的单一成分覆层、复合成分覆层及纳米复合体系覆层。采用单一成分覆层实心焊丝能够明显改善焊接过程中的熔滴过渡形式,并且随覆层厚度的增加,效果变化明显,但是有恶化送丝性能的趋势。焊丝采用复合成分覆层能够获得接近纳米复合体系的表面覆层,焊接工艺性能将被显著改善,顺畅的送丝性能同时得到很好的保证,然而此时焊丝不适宜摆动式焊接,因为对坡口形式与角度会对熔滴过渡形式造成很大的影响。经过覆层优化的焊丝,可实现非常稳定的射流过渡,并最终得到高强度高纯净度高质量的焊缝。有覆层的焊丝MIG焊质量和TIG焊相当,具有很好的发展及应用前景。

纳米涂层技术在焊丝表面处理中得到了一定应用。表面涂层技术目的是为了使焊丝表面形成一层致密的氧化膜,氧化膜主要为TiNaK等元素的氧化物。在某一特定的规范参数下,进行焊接工艺性对比实验,其结果为,未涂层焊丝过渡频率小于涂层焊丝,其中短路过渡频率却远远大于涂层焊丝。并且涂层焊丝电弧更加稳定,电弧弧柱的径向宽度更宽。

然而,涂层粉易脱落是需要解决的问题,脱落的涂层粉末不仅使焊接过程中送丝不畅,而且会堵塞焊接设备中的送丝系统。

运用机械合金化的方法制作出活性无镀铜焊丝。机械合金化(Mechanical Alloying,简称MA)是一种非平衡态下的粉末固态合金方法,这种方法是在20世纪60年代末为研制氧化物在镍基高温合金中的弥散强化(ODS)而应用的一种制备合金粉末的新方法。

制作机械合金化无镀铜焊丝,首先,需要将焊丝表面进行机械压痕的方法进行毛化处理。轧使用的设备为四个轧丝轮,当焊丝通过轧丝轮,就会在焊丝的相互成90º的四个方向呈现均匀的压痕。然后将活性剂粉末B2O3CrO3SiO2TiO2NaFNiLiFAl-Mg合金粉等混合而成作为拉丝粉然后将焊丝经过多次拉拔减径,为了使活性剂的润滑性更好,在其中加入一定量的润滑剂,润滑剂不仅使得拉丝过程顺畅,而且可以保证焊丝在焊接过程中具有良好的送丝性和电弧稳定性。最后将焊丝拉拔到要求尺寸,经过绕盘包装制作出成品焊丝。

然而,此种方法加工的无镀铜焊丝存在自身的缺陷。由于焊丝表面的刻痕相当于焊丝表面制造的缺陷,所以在拉拔的过程中容易出现断丝现象,因此在压痕工艺中进行需要对压痕深度进行控制。如果压痕太浅,会造成在后续的机械合金化过程中加粉量不足,且焊丝中活性剂容易脱落。如果压痕太深,一方面造成拉拔时断丝,另一方面造成焊丝表面的压痕无法消除,使得焊丝表面不光滑.最终导致焊接过程中送丝不畅。

基于上述一些无镀铜焊丝制作方法,我公司积极开展进行无镀铜实心焊丝生产的相关工作,在相关辅料厂家和试用客户的大力支持下,在原有的生产工艺上进行改进,现已取得阶段性成果,并且实现了一定的批量供货。欢迎新老客户来电咨询:400-153-0010


 


国外发展现状

瑞典伊萨(ESAB)公司自1997年开始推出无镀铜焊丝,最初命名为EcoMig后更名为Autrod2002年伊萨发明的无镀铜焊丝采用先进的表面处理技术(ASC),并将其无镀铜焊丝命名为AristoRod。其导电性、送丝稳定性、防锈性能以及焊缝的最终性能均十分优良,得到了广泛的生产应用。通过对这种无镀铜焊丝的分析,可以基本了解到,ESAB公司是采用适当处理方式使焊丝表面暗化或表面增加其他的保护层,同时保证其表面的光洁度,以达到最终实现无镀铜的目的。

2002年起,日本神户制钢和住友金属工业股份公司也均能为用户供应系列MAG焊及CO2焊用无镀铜实芯焊丝产品,韩国的基斯韦尔株式会社近几年也申请了无镀铜焊丝的发明专利。

韩国学者在其专利中提出,采用含有碱金属或碱土金属化合物、Zn化合物和烃类化合物的表面处理油涂敷在焊丝表面,并且严格控制其涂敷量(1kg焊丝上涂敷0.003~0.006g)。经过处理过的焊丝具有良好的防锈性、耐磨损性电弧稳定性以及送给性。

日本的有关学者在焊丝表面上涂敷MoS2WS2C其中的一种来提高送给性;还有人提出在焊丝表面上涂敷钾化合物、硫化合物、聚异丁烯来减少飞溅;还有相关专利提出用烃类矿物油和植物油组成的混合油,以及MoS2WS2C、聚四氟乙烯、脂肪酸、金属皂等混合物来涂敷焊丝,从而制作出无镀铜焊丝。




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