[发明专利]一种铝硅锶钛硼合金焊丝及其智能化制备方法

说明书

本发明属于铝合金焊接材料技术领域，涉及一种铝硅锶钛硼合金焊丝及其智能化制备方法。所述铝硅锶钛硼合金焊丝，按质量百分数计，包括以下成分：硅Si：4.5～7.0wt％；锶Sr：0.005～0.05wt％；钛Ti：0.005～1.20wt％；硼B：0.0005～0.05wt％；铍Be：0.0001～0.001wt％；镁Mg：0.001～0.15wt％；铜Cu：0.001～0.5wt％，余量为铝以及不可避免的杂质元素；不可避免的杂质元素含量小于0.5wt％。所述铝硅锶钛硼合金焊丝通过控制成分及各成分含量，通过先进的智能化制备技术制成的合金整体在焊丝材料铸造性能、焊丝力学性能、焊接质量等方面具有优异性能。

技术领域

本发明属于铝合金焊丝技术领域，涉及一种铝硅锶钛硼合金焊丝及其智能化制备方法。

背景技术

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，带来了高铁、汽车、轨道交通、压力容器、船舶工程、石油化工、航空航天、军工等行业轻量化的迫切需求，铝制造产品的需求量得到了快速的增长，因此对于高性能铝及铝基合金焊丝产品(以下简称铝焊丝)的需求也得到迅速增长。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。国内铝合金在原材料熔炼、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。

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、飞溅大、内部气孔及夹杂多、焊丝稳定性差、表面质量差等不足。

目前多采用4XXX系铝硅合金制备焊丝，其具有熔点低、流动性好等特点，主要应用于汽车零部件、自行车、新能源汽车等行业，其典型牌号为ER4043，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Cu元素提高焊缝的强度、添加Mn、Sr细化焊丝的晶粒，如专利CN105331856A，但是制备的焊丝性能还是不能满足高端产品需求。

国内铝焊丝多采用以下两种工艺制备：

①熔炼→水平连铸Φ9.5→拉丝(含多道退火)→成品；

②熔炼→半连续铸造→挤压Φ9.5→拉丝(含多道退火)→成品；

采用工艺上述①生产铝焊丝时，首先无法进行有效的熔体处理，线材内部夹杂较多，含氢量高，从而导致焊接时焊缝出现气孔及夹杂等缺陷，影响焊接的质量；其次此工艺生产的Φ9.5母杆为铸态组织，其内部的铸造缺陷较多如大颗粒化合物、疏松及孔洞等，仅通过多道次拉伸不足于消除母杆的铸造缺陷，而这些缺陷会对焊接过程及焊缝质量产生影响。因此该工艺只能生产低端铝焊丝。

采用工艺上述②生产铝焊丝时，受到挤压铸锭长度的影响，每卷母杆重量不超过100Kg，后续拉伸前需要将每卷线材连接在一起，而过多的焊接点不仅耗费时间且线材接点的性能与线材存在差异，影响线材整体的一致性，不适合批量的焊丝生产。

而国外铝焊丝一般采用如下方法制造：熔炼→连铸连轧Φ9.5→拉丝(含多道退火)→成品。