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一种无 镀 铜CO2+Ar混合气体保护焊丝涂层及其涂层焊丝

阅读：465发布：2024-02-13

专利汇可以提供一种无镀铜CO2+Ar混合气体保护焊丝涂层及其涂层焊丝专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于焊丝涂层技术领域，具体的讲涉及一种无镀铜 CO2+Ar混合气体保护焊丝涂层及其涂层焊丝。其主要技术方案：该表面涂层包括由非铜离子碳酸化合物粉末以及油性溶解剂；其中，所述非铜离子碳酸化合物粉末至少包括碳酸锶、碳酸钡和碳酸钾中的一种或多种，所述非铜离子碳酸化合物粉末按照质量比不低于5%，将上述涂层均匀涂覆在焊丝表面且涂覆量为0.1至0.3g/m2即得到了一种新型涂层焊丝。该无镀铜CO2+Ar混合气体保护焊丝涂层及其涂层焊丝具有显著稳定电弧和减少焊接飞溅、明显提高焊接效率且性能稳定、环保友好的特点。，下面是一种无镀铜CO2+Ar混合气体保护焊丝涂层及其涂层焊丝专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种无镀铜CO2+Ar混合气体保护焊丝涂层，其特征在于：包括由非铜离子碳酸化合物粉末以及油性溶解剂；其中，所述非铜离子碳酸化合物粉末至少包括碳酸锶、碳酸钡和碳酸钾中的一种或多种，所述非铜离子碳酸化合物粉末按照质量比不低于5%。
2.根据权利要求1所述的一种无镀铜CO2+Ar混合气体保护焊丝涂层，其特征在于：所述非铜离子碳酸化合物粉末的质量比例在7.5%至25%之间，所述油性溶解剂为植物油或机油。
3.根据权利要求2所述的一种无镀铜CO2+Ar混合气体保护焊丝涂层，其特征在于：所述非铜离子碳酸化合物粉末由同质量比例的碳酸锶、碳酸钡和碳酸钾混合构成且混合物的质量比在10%至20%之间，构成所述油性溶解剂的植物油为棕榈油、菜籽油或蓖麻油。
4.根据权利要求3所述的一种无镀铜CO2+Ar混合气体保护焊丝涂层，其特征在于：由碳酸锶、碳酸钡和碳酸钾混合构成的非铜离子碳酸化合物粉末中每个组分的质量比均为5%。
5.根据权利要求1所述的一种无镀铜CO2+Ar混合气体保护焊丝涂层，其特征在于：涂层成分中还包括2％～5％的耐磨剂，5％～10％的防锈剂。
6.根据权利要求5所述的一种无镀铜CO2+Ar混合气体保护焊丝涂层，其特征在于：所述耐磨剂为硫化异丁烯、氯化石蜡、亚磷酸二丁酯、氯化钠中的一种或几种；所述防锈剂为氧化蜡钙、石油磺酸钡、石油磺酸钠中的一种或几种。
7.一种无镀铜CO2+Ar混合气体保护焊丝，其特征在于：焊丝表面设置如权利要求1至6所述的涂层，其中，表面涂层的涂覆量为0.1至0.3g/m2。

说明书全文

一种无 镀 铜CO2+Ar混合气体保护焊丝涂层及其涂层焊丝

技术领域

[0001] 本发明属于焊丝涂层技术领域，具体的讲涉及一种无镀铜CO2+Ar混合气体保护焊丝涂层及其涂层焊丝，特别适用于高强钢的焊接。

背景技术

[0002] 气体保护焊特别是CO2气体保护焊的发展，对焊接的效率提升有显著作用，在焊接方面有飞跃性的进步。但是因为CO2气体保护焊在焊接时会喷出较多的飞溅，对焊接工作产生不良影响。CO2+Ar混合气体保护焊能够较为完善地解决这一问题，对焊接技术和质量起到优化作用，飞溅率得到一定程度的降低，但是在焊接高强钢中应用不是很理想，尤其是使用镀铜焊丝，焊接中产生大量的铜烟雾，对操作工人造成严重的身体损害，并且在焊接飞溅、送丝和电弧稳定性、导电嘴磨损和堵塞、焊缝成形等方面都存在较多问题。其中较为普遍而又十分严重的就是焊接裂纹。常见的焊接裂纹根据生成时的温度，可分成热裂纹、冷裂纹和再热裂纹等几类。在焊接低中合金高强钢最容易出现的是冷裂纹，严重影响了焊接产品力学性能，对工业生产造成严重的损失。

[0003] 因此无镀铜焊丝由于其环保无毒的特性，已逐渐被社会和广大使用人员所接受，尤其是针对高强钢焊接作业，使用CO2+Ar混合气体保护焊接无镀铜焊丝应用效果突出，保证了焊缝金属高强度的同时，有限改善了低合金高强焊丝的焊接性能，控制了冷裂纹的出现，飞溅率小。国内目前普遍的一种对无镀铜焊丝的理解为特种涂层焊丝，但是各个厂家的涂层的成分和表面处理方式各有不同，因此影响到最终的焊丝使用性能不同。

发明内容

[0004] 本发明的目的就是提供一种能够显著稳定电弧和减少焊接飞溅、明显提高焊接质量、防止焊缝裂纹且性能稳定的环保型无镀铜CO2+Ar混合气体保护焊丝涂层及其涂层焊丝。

[0005] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种无镀铜CO2+Ar混合气体保护焊丝涂层，包括由非铜离子碳酸化合物粉末以及油性溶解剂；其中，所述非铜离子碳酸化合物粉末至少包括碳酸锶、碳酸钡和碳酸钾中的一种或多种，所述非铜离子碳酸化合物粉末按照质量比不低于5%。

[0006] 构成上述一种无镀铜CO2+Ar混合气体保护焊丝涂层的附加技术特征还包括：——所述非铜离子碳酸化合物粉末的质量比例在7.5%至25%之间，所述油性溶解剂为植物油或机油。

[0007] ——所述非铜离子碳酸化合物粉末由同质量比例的碳酸锶、碳酸钡和碳酸钾混合构成且混合物的质量比在10%至20%之间，构成所述油性溶解剂的植物油为棕榈油、菜籽油或蓖麻油。

[0008] ——由碳酸锶、碳酸钡和碳酸钾混合构成的非铜离子碳酸化合物粉末中每个组分的质量比均为5%。

[0009] ——涂层成分中还包括2％～5％的耐磨剂，5％～10％的防锈剂。

[0010] ——所述耐磨剂为硫化异丁烯、氯化石蜡、亚磷酸二丁酯、氯化钠中的一种或几种；所述防锈剂为氧化蜡钙、石油磺酸钡、石油磺酸钠中的一种或几种。本发明还提供了一种无镀铜CO2+Ar混合气体保护焊丝，其表面设置上述的涂层，其中，焊丝表面涂层的涂覆量为0.1至0.3g/m2。

[0011] 本发明所提供的一种无镀铜CO2+Ar混合气体焊丝涂层及其涂层焊丝同现有技术相比，具有以下优点：其一，该无镀铜CO2+Ar混合气体焊丝解决了镀铜焊丝镀铜过程造成环境污染的问题，大大节约了焊丝生产的成本，并且焊接烟尘中铜烟尘的含量较低，对焊接人员的伤害更小；其二，焊丝涂层中非铜离子碳酸化合物粉末与油性溶解剂形成稳定的胶体，提高了涂层与焊丝基体的附着力，并且涂层本身成分均匀，结构稳定；其三，非铜离子碳酸化合物粉末至少包括碳酸锶、碳酸钡和碳酸钾中的一种或多种，所述非铜离子碳酸化合物粉末按照质量比不低于5%，在焊接过程中碳酸根产生CO2保护气体，提高了电弧稳定性，减少飞溅，形成美观的焊缝成形，降低了高强钢焊缝裂纹的出现，非铜离子起到活化作用，焊接时涂层脱落率低，从根本上解决了由于涂层脱落堵塞导电嘴问题，提高了焊接效率和焊接质量。附图说明

[0012] 图1为本发明专利无镀铜CO2+Ar混合气体保护涂层焊丝焊接熔金力学化学性能实验数据；图2为该无镀铜CO2+Ar混合气体保护涂层焊丝在焊接过程中送丝电机电压及焊接电压波动示意图；
图3为该无镀铜CO2+Ar混合气体保护涂层焊丝在焊接过程中电流波动示意图示意图。

具体实施方式

[0013] 下面对本发明所提供的一种无镀铜CO2+Ar混合气体保护焊丝涂层及其涂层焊丝的结构和工作原理作进一步的详细说明。

[0014] 本发明所提供的一种无镀铜CO2+Ar混合气体保护焊丝涂层包括由非铜离子碳酸化合物粉末以及油性溶解剂，其中，非铜离子碳酸化合物粉末至少包括碳酸锶、碳酸钡和碳酸钾中的一种或多种，所述非铜离子碳酸化合物粉末按照质量比不低于5%。

[0015] 其工作原理为：非铜离子碳酸化合物粉末比如碳酸锶、碳酸钡和碳酸钾中的一种或多种置于油性溶解剂内混合均匀形成涂层载体放入粉剂盒内，在焊丝基体通过拉丝模进行机械拉拔过程中将其穿过粉剂盒，使焊丝表面涂覆涂层液，由于涂层中非铜离子碳酸化合物粉末按照质量比不低于5%，金属离子提高了焊接活性，电弧更加稳定，碳酸根生成CO2，增加了焊接保护气体含量，提高了焊接效率和质量，防止出现焊缝裂纹，同时也降低了飞溅率。

[0016] 在构成上述新型一种无镀铜CO2+Ar混合气体保护焊丝涂层的结构中，——进一步的，上述非铜离子碳酸化合物粉末的质量比例控制在7.5%至25%之间，油性溶解剂选择使用植物油或机油；——优选地，上述非铜离子碳酸化合物粉末由同质量比例的碳酸锶、碳酸钡和碳酸钾混合构成且混合物的质量比在10%至20%之间，构成油性溶解剂的植物油为棕榈油或蓖麻油，各种添加成分与载体油脂形成稳定的胶体，使涂层本身成分均匀，结构稳定，改善了涂层焊丝的抗腐蚀性能，焊接时涂层脱落率低，从根本上解决了由于涂层脱落堵塞导电嘴问题，同时又提高了电弧稳定性、降低了飞溅率，确保焊接质量；
——作为较佳的实施方式，由碳酸锶、碳酸钡和碳酸钾混合构成的非铜离子碳酸化合物粉末中每个组分的质量比均为5%，金属离子具有优异的活化作用，使得焊接过程中焊缝金属夹杂物在短时间内长大，促进了针状铁素体的生长，形成连锁结构，能很好地阻止裂纹的扩展，同时增强了焊缝强度和韧性，并且涂层中各个成分价格便宜，降低了涂层的生产成本，经济效益更好；
——为增强涂层焊丝的综合使用性能，优选地，涂层成分中还包括2％～5％的耐磨剂，
5％～10％的防锈剂；
——进一步的，耐磨剂为硫化异丁烯、氯化石蜡、亚磷酸二丁酯、氯化钠中的一种或几种，防锈剂为氧化蜡钙、石油磺酸钡、石油磺酸钠中的一种或几种。

[0017] 本发明还提供了一种无镀铜CO2+Ar混合气体保护焊丝，其表面设置上述的涂层，其中，焊丝表面涂层的涂覆量为0.1至0.3g/m2。

[0018] 按照质量配比称取焊丝表面涂层原料，即不低于5%的非铜离子碳酸化合物粉末比如碳酸锶、碳酸钡和碳酸钾中的一种或多种以及其他粉剂，将其混合均匀，研磨过筛，干燥；将焊丝基体进行预处理，包括机械打磨，酸洗、碱洗，放入硼砂溶液中浸泡，烘干，进行表面粗糙化；对预处理的焊丝基体进行机械拔拉，在机械拔拉过程中将表面涂层粉涂覆在预处理焊丝基体表面，得到涂层焊丝。

[0019] 下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

[0020] 实施例1按照质量比，以85%的棕榈油为涂层载体，在其中分别添加5%的碳酸锶、5%的碳酸钡、5%的碳酸钾并搅拌均匀形成涂层液，将经过预处理的焊丝基体浸入其中并停留3s。

[0021] 实施例2按照质量比，以85%的棕榈油为涂层载体，在其中分别添加2%的碳酸锶、5.5%的碳酸钡、
7.5%的碳酸钾并搅拌均匀形成涂层液，将经过预处理的焊丝基体浸入其中并停留2s。

[0022] 实施例3按照质量比，以70%的棕榈油为涂层载体，在其中分别添加2%的碳酸锶、5.5%的碳酸钡、
7.5%的碳酸钾另外和5％氯化钠、10％氧化蜡钙并搅拌均匀形成涂层液，将经过预处理的焊丝基体在80℃的条件下进行焊丝表面涂层处理，焊丝浸入其中并停留3s。

[0023] 实施例4按照质量比，以75%的棕榈油为涂层载体，在其中分别添加5%的碳酸锶、5%的碳酸钡、5%的碳酸钾另外和2％氯化钠、4％石油磺酸钡、4％石油磺酸钠并搅拌均匀形成涂层液，将经过预处理的焊丝基体在80℃的条件下进行焊丝表面涂层处理，焊丝浸入其中并停留2s。

[0024] 将上述实施例中焊丝涂层分别涂装在鑫宇GHS-80型焊丝基体外部，进行高强钢焊接性能测试（保护气体：80%Ar+20%CO2），实验数据如下：熔金化学成分（wt%）：C=0.07,Si=0.5，Mn=1.52，P=0.008，S=0.005。

[0025] 熔金力学化学性能如图1所示，其中，对比例1为无镀铜普通涂层焊丝，对比例2为普通镀铜焊丝。

[0026] 从图1可以看出，本发明通过控制碳酸锶、碳酸钡和碳酸钾的合适配比制得的焊丝具有很好抗拉强度，焊接接头具有很好的韧性，进一步还提高了焊缝的低温冲击韧性；在焊丝表面涂覆涂层粉，使焊接过程电弧稳定性好，细化熔滴，大幅减小了飞溅率，满足了实际应用对焊丝的性能要求。

[0027] 经波形测试仪得到检测本专利实施例1至4的电压电流平稳，如图2所示，送丝电机的电压变化范围在±1.2v范围内，并且焊接电压保持恒定呈直线状，如图3所示，电流变化范围在±4.5A范围内，表明焊接送丝通畅，电弧稳定，使用效果较好。

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