[发明专利]TA1-Cu-Q235钢侧过渡层用焊丝及其制备方法

说明书

本发明公开了一种TA1‑Cu‑Q235钢侧过渡层用焊丝及其制备方法，该焊丝包括药芯和包裹在药芯外侧的焊皮，其中药粉按质量百分比由以下组分组成：Cu粉30～40％，Ag粉30～40％，Si粉10～20％，B粉10～20％，以上组分质量百分比之和为100％。该焊丝解决了TA1‑Cu‑Q235三层复合板无法直接熔焊对接的问题。其制备方法为：按照上述配比称量各原料，将Cu粉、Ag粉、Si粉和B粉混合后烘干，然后纯镍带包裹，拉拔即得。本发明药芯焊丝合金元素较少，制备工艺简单，便于进行大规模批量生产。

技术领域

本发明属于金属材料焊接技术领域，具体涉及一种TA1-Cu-Q235钢侧过渡层用焊丝及其制备方法。

背景技术

TA1-Q235复合板是一种通过爆炸焊接的方式制备的双金属层状复合结构，兼有TA1优异的耐腐蚀性能和Q235高强度特点。实现其在压力容器的应用，既能满足压力容器承载能力的要求，又能解决TA1-Q235金属层状复合板不易直接熔焊连接的问题。已有的研究结果表明，TA1和Q235的主要合金元素Ti和Fe之间反应将生成脆性的Fe₂Ti和FeTi金属间化合物，导致两者直接熔焊连接困难。目前，关于TA1-Q235层状复合板的对接焊接主要是通过搭接焊接方式，既通过增加盖板结构，焊接时候TA1和TA1焊接，Q235和Q235焊接，不进行中间层的焊接。这种焊接方法工艺复杂，操作困难，因此难以实现工程化应用。

在TA1-Q235双金属复合板的制备过程中，局部添加Cu中间层，制备TA1-Cu-Q235三层金属复合板结构。局部Cu层的加入可以防止TA1-Q235复合板对接焊接过程中Fe₂Ti和FeTi金属间化合物的生成。

TA1-Cu-Q235三层金属复合板，TA1侧主要作用是耐腐蚀，Q235侧主要作用是承受载荷。因此，在进行TA1-Cu-Q235三层金属复合板对接焊接时，Q235侧焊缝主要的技术指标是高强度以及与周围焊缝(Q235焊缝和Cu焊缝)的冶金结合。已有的研究结果表明，当采用常规的钢焊丝进行Q235侧过渡层焊接时，焊缝中存在较多的Cu、Fe元素。Cu和Fe之间的相互固溶度较低，熔焊时易出现裂纹。因此，开发TA1-Cu-Q235三层金属复合板对接焊接时钢侧过渡层焊接材料，提高复合板对接接头的强度，具有重要的工程实际意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种TA1-Cu-Q235钢侧过渡层用焊丝及其制备方法，解决了TA1-Cu-Q235三层复合板无法直接熔焊对接的问题。

本发明采用如下技术方案来实现的：

TA1-Cu-Q235钢侧过渡层用焊丝，包括药芯和包裹在药芯外侧的焊皮，其中药粉按质量百分比由以下组分组成：Cu粉30～40％，Ag粉30～40％，Si粉10～20％，B粉10～20％。

本发明进一步的改进在于，Cu粉的纯度≥99.9％，Ag粉的纯度≥99.9％，Si粉的纯度≥99.9％，B粉的纯度≥99.9％，4种金属粉的粒度均是200目。

本发明进一步的改进在于，焊皮为纯镍带，纯镍带厚度0.3mm，宽度7mm。

本发明进一步的改进在于，药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制在20～25wt％。

TA1-Cu-Q235钢侧过渡层用焊丝的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：按质量百分比分别称取Cu粉30～40％，Ag粉30～40％，Si粉10～20％，B粉10～20％；

步骤2：将步骤1称取的Cu粉、Ag粉、Si粉和B粉，置于真空加热炉内加热、保温，去除药粉中的结晶水；烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合；

步骤3：采用酒精去除纯镍带表面的油脂，通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在纯镍带内，第一道拉拔磨具孔径为2.6mm；