[发明专利]用于制造焊丝的高镁锰铬钴铝合金及其制备方法

说明书

一种用于制造焊丝的高镁锰铬钴铝合金及其制备方法，其特征在于：该合金的组分及重量百分比如下：镁：4.5‑7.5wt％；锰：0.0005‑0.85wt％；铬：0.1‑1.0wt％；锆：0.01‑0.10wt％；钴：0.005‑0.1wt％；微量元素W1重量百分比为：0.0005‑0.01wt％；微量元素W2重量百分比为:0.0001‑0.01wt％；Li，Na，K，Ca，Rb，Cs中的任何一种元素含量分别小于0.001wt％；余量为铝及不可避免的杂质元素。对上述高镁锰铬钴铝合金采用连铸连轧工艺制作坯杆，经过多道次的塑性加工、阶梯退火、剥皮、分装工艺制造成成品，所制造的成品在焊接时飞溅少、性能稳定，且焊缝强度得以提高，成本合适，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及一种用于制造焊丝的高镁锰铬钴铝合金及其制备方法，尤其适合于惰性气体保护电弧焊用铝合金焊丝。

背景技术

在我国经济处于新旧动能转化的关键时期，国际化竞争日益加剧的今天，铝及铝基合金作为一种重要的基础原材料，其作用显得尤为重要。铝及铝基合金加工材通常以管、棒、线、板、带、箔的形态广泛地应用于电力、交通、建筑、机械、电子信息、航空航天和国防军工等领域，在保障国民经济建设和社会发展等方面发挥了不可或缺的作用。

最近几年，随着我国产业结构优化升级步伐加快及节能降耗的方针政策逐渐深入人心，伴随着高铁、汽车工业、轨道交通、压力容器、船舶工程、石油化工、航空航天、军工产业等行业向轻量化方向发展，高性能铝及铝基合金焊丝产品(以下简称铝焊丝)的需求持续增长。然而，因受制于我国工业起步晚、基础薄弱的限制，当前经济态势下，高端铝焊丝完全被欧美发达市场的几个国家的生产厂商所垄断，严重地阻碍了我国相关行业的发展。

而国内铝合金原材料熔炼、光亮化表面处理工艺落后，目前只能生产低端的铝焊丝，用于非关键结构及高性能方面的焊接，不能满足高端装备的焊接制造需求。因此，为满足我国高端装备的制造需求，急需高端铝焊丝国产化并开发具有独立自主知识产权的专利产品。

随着全球环保要求的提高和传统能源的枯竭，带来了对汽车工业轻量化、轨道列车轻量化、飞机轻量化的迫切需求，铝制造产品的需求量得到了快速的增长。铝制品在轻量化的应用过程中，主要以板带材的形式出现，在应用过程中需要进行大量的焊接作业，目前铝合金焊接主要以惰性气体保护电弧焊为主。

惰性气体保护电弧焊是利用惰性气体作为保护介质的一种电弧焊技术；为适应铝合金、镁合金、不锈钢等焊接的需要，气体保护电弧焊在上个世纪三四十年代发展起来的。惰性气体保护电弧焊分为钨极惰性气体保护焊(TIG焊)和熔化极惰性气体保护焊(MIG焊)两大类。随着铝合金应用的发展，对于铝合金惰性气体保护电弧焊焊接强度、自动化及稳定性有了更高的要求。

铝合金焊接材料(铝合金焊丝)是铝及铝合金惰性气体保护电弧焊的关键，要获得优异的焊接质量需要有高质量的铝焊丝。铝焊丝的制备需要有优选的成分设计，同时也需要有优化的制备工艺设计。目前国产焊丝仍不能满足高端铝焊丝市场的要求，高端铝焊丝市场均被外资品牌所占据。国产焊丝与进口焊丝相比存在焊后焊缝强度低、内部气孔及夹杂多、焊丝稳定性差、表面质量差等不足。

下面阐述以下国内外铝焊丝的主要技术状况：

(1)传统铝焊丝以5XXX系铝镁合金焊丝应用最为广泛，其典型牌号为ER5356，传统牌号铝焊丝在使用过程中存在焊接强度偏低、焊缝组织粗大等问题，目前国内有通过添加Sc的方式，细化晶粒，提高焊缝的强度，如专利CN103286471B；有通过提高Mg含量及Zn元素提高焊缝强度，如专利CN103286472B；有通过添加Ce提高熔体洁净度，如专利CN105108372B；有通过添加Er细化晶粒，如专利CN106271192A。