[发明专利]一种无缝药芯铝焊丝及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无缝药芯铝焊丝，特别涉及一种用于铝的氩弧焊接和钎焊的焊丝。

背景技术

铝在工业生产和社会生活中的应用日益广泛，由于比重小、导电、导热性好、铸造性和机械加工性优良，铝在现代工业材料中的重要作用不可替代。在航空、航天、通信、汽车、高速火车、城市轻轨、造船、电子、家电、生活用品等方面，为了减轻重量、提高功效、增强美观，以铝代铜、以铝代钢取得了可喜的成就。

铝的广泛应用很大程度上依赖于焊接技术的发展，氩弧焊和钎焊仍是最主要的焊接方法。铝的焊接比较困难，难以焊接在一定程度上限制了铝的应用。铝焊接中存在的问题主要是由于铝的强氧化性引起的。铝合金表面的Al₂O₃氧化膜致密难熔，焊接时会造成未焊透、焊缝内部夹渣、气孔、焊缝表面起皱皮、不融合等缺陷。

防止铝的氧化或将焊接过程中焊缝中的氧化铝清除或还原是解决矛盾的关键。在铝的氩弧焊接过程中，在熔池中加入还原性物质可以熔解、还原Al₂O₃，从而达到阴极雾化破碎氧化膜的效果，问题的关键在于如何适量的加入所需要的还原剂，同时还原剂及其残留物不应对铝焊缝产生不良影响。山东工业大学在研究ZA型合金的TIG焊接时使用了活性焊剂，研究结果表明，使用活性焊剂焊接的焊缝熔合良好、无夹渣、无气孔、无裂纹，但作者采用的方法是将焊剂直接加入焊缝，而没有制作药芯焊丝。美国专利3,676,309和4,913,927采用了在铝合金焊丝表面涂敷涂层以提高焊缝质量。

美国霍巴特兄弟公司申请的金属芯铝焊丝及其形成方法的专利中，是用铝条带做成管状，内部容纳有含氮化锰的芯部。哈尔滨工业大学申请的用于铝及铝合金管接头钎焊的药芯铝焊环及其制备方法的专利中，采用将铝合金条带制成管状，再制成药芯铝焊环，芯部用KAlF₄和K₃AlF₆、硅粉组成。将铝合金条带制成管状做成药芯铝焊丝，通过活性物质的作用较实心焊丝更有利于形成致密的焊缝，但此种药芯焊丝的缝隙容易吸潮、夹杂，及造成芯部活性物质的散落而影响焊接的效果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术缺陷而提供一种有利于铝焊接过程中助剂方便、定量、高效地加入，以去除氧化膜而且不会引起的吸潮、夹杂，及芯部活性物质散落的无缝药芯铝焊丝。

为实现本发明的目的，现依据了如下技术方案。一种无缝药芯铝焊丝它是由外皮和芯部组成。外皮是用铝或铝合金制成，其中铝合金按重量百分比包含可以是：1、铝2---99.5％；硅0--13％；锌0--98％；2、铝2---99.5％；硅0--13％；锌0--98％；钛0--0.3％；3、铝2---99.5％；硅0--13％；锌0--98％；硼00.3％；4、铝2---99.5％；硅0--13％；锌0--98％；稀土0-0.3％。芯部含有一种或多种卤化物，卤化物具备一定的活性，能够有效的去除铝或铝合金表面的氧化膜，卤化物是：氟化铝、氟化钾、氟化铯、J201中的任一种。卤化物J201是指氯化锌、氟化钠、氯化钾、氯化锂的混合物。

多种卤化物按重量百分比包含：氟化铝25～60％；氟化钾0～45％；氟化铯0～40％；J201 0～50％。

本发明的制取方法是：

1、熔炼与铸锭：将硅、钛、硼、稀土先熔炼成中间合金，以中间合金形式配料、加料。将铝、铝硅中间合金、锌放入坩埚中，加热至700～1050K熔合，整个熔炼浇铸过程均用冰晶石覆盖剂保护，用六氯乙烷除气精炼，钛、硼、稀土细化剂在除气以后添加。细化后静置0.5～1h后浇铸成铸锭。由药芯所占比例确定焊料横截面形状和尺寸，铸锭采取了铸铁立模空芯铸锭。

2、焊剂填充：铸锭浇铸以后，在温度350K以上利用余温进行氢氧化钠清洗处理，处理过的铸锭再进行450～700K条件下的均匀化退火，退火时间3～6小时。焊剂按设计要求配制后不断的加入挤压缸，缸内的螺杆旋转将焊剂从出料口压入正在挤压的铸锭。

3、挤压和拉拔：常用铝焊丝的直径范围直径范围为1.2～5mm。由于药芯铝焊料的拉拔比较困难，焊料成形主要依靠挤压完成。挤压时，铸锭芯部游头不动，空芯挤压杆对铸锭加压，焊剂加压装置的头部劈开铸锭的同时将焊剂压入铸锭内部，铸锭在挤压模腔内重新焊合，铸锭与焊剂被挤成管状焊丝。管状焊丝经主动辊模拉拔减径至所需尺寸，道次间退火温度控制在150～480℃。

具体实施方式：