一種適宜于細(xì)微區(qū)域釬焊的帶芯銅焊絲的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到鋼結(jié)構(gòu)件和銅管的火焰釬焊或感應(yīng)釬焊領(lǐng)域用到的焊絲，具體的說是一種適宜于細(xì)微區(qū)域釬焊的帶芯銅焊絲。
【背景技術(shù)】
[0002]銅焊絲作為釬焊材料使用時(shí)有其獨(dú)特的要求，良好的流動(dòng)性和綜合機(jī)械性能是基本要求，作為釬料使用的銅焊絲在家用機(jī)械結(jié)構(gòu)件、電機(jī)、電器、建筑結(jié)構(gòu)、輕型家具、武器裝備等行業(yè)中都是必不可少、至關(guān)重要的連接材料，釬焊技術(shù)在這些行業(yè)中扮演了重要的角色。對(duì)于細(xì)微類接頭存在著不易釬焊的難題，主要是銅焊絲熔化溫度高、不便于添加釬料，尤其是細(xì)微區(qū)域常常不能用銅焊絲釬焊，而用銀釬料取代。為了追求釬焊工藝性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，釬焊工作者在不斷的開發(fā)新型低銀釬料和中銀釬料以取代銅焊絲，其目的主要是為了提高釬料的流動(dòng)性和潤(rùn)濕鋪展性，但是銀釬料帶來成本大幅增加。細(xì)微區(qū)域釬焊時(shí)，需要填充的釬料較少，一般使用較細(xì)的焊絲，以保證釬料快速熔化使液態(tài)釬料填滿釬縫間隙；但是當(dāng)焊絲較細(xì)時(shí)焊絲的剛度差，其挺度不足以使操作者順利的操縱焊絲、對(duì)準(zhǔn)焊縫。有時(shí)僅僅將釬料堆在釬縫附近再依靠毛細(xì)作用力將液態(tài)釬料吸入間隙形成釬焊接頭，這樣做容易造成液態(tài)釬料的流失，不僅大大浪費(fèi)釬料，甚至無法形成優(yōu)良的釬縫，會(huì)降低釬焊接頭質(zhì)量和釬焊效率，增加釬焊成本。
[0003]藥芯焊絲用于焊接已經(jīng)有半個(gè)世紀(jì)，但是已有的藥芯焊絲主要是為了獲得理想的焊縫金屬成分、提高焊接效率、改善焊接工藝、增強(qiáng)焊縫性能等等，沒有針對(duì)細(xì)微區(qū)域的釬焊發(fā)明。
[0004]專利CN100488703C中公開了一種由超細(xì)顆粒銅粉、錫鋅釬料及膏狀釬劑混合的釬料，該釬料的特點(diǎn)是高的耐疲勞性能、抗蠕變性及高的接頭可靠性。專利CN101870045A、CN102310301A和CN101396774A均是鋼質(zhì)外層的用于弧焊的藥芯焊絲，這類藥芯焊絲的特點(diǎn)是減小焊接電流、提高焊接效率、平滑焊縫外觀等，沒有作為釬焊材料用于釬焊過程的。專利CN101224526A中公開了一種Ni顆粒增強(qiáng)錫銀基無鉛復(fù)合釬料及其制備方法，Ni顆粒直徑2~3 μ m，與基體發(fā)生冶金反應(yīng)生成新相，釬料鋪展性能好，并提高了接頭剪切強(qiáng)度。上述幾種藥芯焊絲中的焊劑或金屬粉都是為了改善焊粉成分、組織與性能，主要起固溶強(qiáng)化與彌散強(qiáng)化作用，用于改善接頭的力學(xué)性能，不適宜于細(xì)微區(qū)域的高效釬焊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)中并沒有專門的適用于細(xì)微區(qū)域釬焊的焊絲的問題，本發(fā)明提供了一種適宜于細(xì)微區(qū)域釬焊的帶芯銅焊絲，該帶芯銅焊絲具有簡(jiǎn)化釬焊工藝、減少釬料流失浪費(fèi)、減少釬劑浪費(fèi)保護(hù)環(huán)境、方便焊工操作的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又能夠保證細(xì)微區(qū)域釬縫良好成形，適用于火焰釬焊、感應(yīng)釬焊等多種工藝，是綜合解決細(xì)微區(qū)域釬焊的高效、環(huán)保型釬料。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為:一種適宜于細(xì)微區(qū)域釬焊的帶芯銅焊絲，所述帶芯銅焊絲是由含硼化合物與氟化物的混合物內(nèi)芯釬劑和包裹在內(nèi)芯外的均質(zhì)合金釬料構(gòu)成的。
[0007]所述均質(zhì)合金釬料與混合物內(nèi)芯的重量比為78-90:22-10。
[0008]所述均質(zhì)合金釬料為薄帶狀，以使其卷繞包裹混合物內(nèi)芯，且均質(zhì)合金釬料的厚度不超過0.18 mm。
[0009]按照重量百分比，所述均質(zhì)合金釬料的組成成分為56%~65%的Cu、35%~45%的Zn、
0.2%~3.5% 的 Sn、0%~2.5% 的 Μη、0%~1.5% 的 Ni 和 0%~0.5% 的 Si。
[0010]所述均質(zhì)合金釬料中還加入有其總質(zhì)量0.01-0.03%的V,0.05-0.7%的Li,0.05%-0.1% 的 Zr 和 0.2-0.3% 的 Cr。
[0011 ] 按照重量百分比，所述混合物內(nèi)芯釬劑由63%~70%的Β203、22%~28%的Na20.2Β203、2%~5%的CsF、3%~8%的NaF和2%~5%的不定型超細(xì)單質(zhì)硼粉混合而成。
[0012]所述混合物內(nèi)芯釬劑中還含有其重量0.5-0.7%的輔助劑，該輔助劑由氯化鈉、硬脂酸鎂、沸石粉、單質(zhì)硅微粉和電爐磷渣超微粉按照重量比1:3:1:2:13的比例混合而成。
[0013]本發(fā)明中的沸石粉、單質(zhì)硅微粉的顆粒直徑不大于50微米，電爐磷渣超微粉的顆粒直徑不大于5微米，電爐磷渣是一種水淬渣，其化學(xué)成分為:47-52%的Ca0、40-43%的Si02、0.8-2.5% 的 P205、2-5% 的 Α1203、0.8-3.0% 的 Fe203、2.5-3% 的 F。
[0014]本發(fā)明的帶芯銅焊絲采用如下方式制取:外層均質(zhì)合金釬料采用常規(guī)制備方法制成薄帶狀，內(nèi)芯釬劑由幾種硼化合物與氟化物按比例混合而成，外層均質(zhì)合金釬料
外層均質(zhì)合金釬料按配方的要求稱重配料，經(jīng)中頻感應(yīng)爐熔煉成鑄錠，隨后鑄錠進(jìn)行均勻化退火并制成薄帶狀，內(nèi)芯釬劑按配方的要求烘干脫水后稱重配料，在球磨混料機(jī)中充分混合即得。
[0015]本發(fā)明的外層均質(zhì)合金釬料有兩種形式，無縫型和有縫型，無縫型采用復(fù)合雙動(dòng)擠壓法制取，有縫型帶芯銅焊絲采用帶材軋卷法制取。
[0016]本發(fā)明中，外層為薄帶狀的均質(zhì)合金釬料，其比表面積大、受熱面積大，易于吸熱，釬焊時(shí)熔化速度快，釬焊效率高；內(nèi)芯釬劑為含硼化合物與氟化物組成的混合物，能夠有效保護(hù)釬縫并能助長(zhǎng)釬料流鋪填縫。
[0017]本發(fā)明中的內(nèi)芯釬劑被包裹于均質(zhì)合金釬料內(nèi)部，釬劑的比例由傳統(tǒng)的25%~65%，降低到10°/『22%，使用時(shí)不浪費(fèi)，既節(jié)省了釬劑又減輕了環(huán)境污染。
[0018]本發(fā)明的焊絲外徑范圍從0.8mm~2.5mm，其單位長(zhǎng)度的重量相當(dāng)于直徑
0.5mm~l.5mm實(shí)心焊絲的重量，由于焊絲呈現(xiàn)管狀大大提高了焊絲的剛度和挺度，便于釬焊操作。
[0019]本發(fā)明外層的均質(zhì)合金釬料中添加有Mn和Ni，由于Mn和Ni的添加顯著提高了釬料強(qiáng)度。
[0020]本發(fā)明內(nèi)層的混合物內(nèi)芯中除了傳統(tǒng)的B2O3和NaF外加入了脫水的Na 20.2B203，尤其是加入了 2°/『5%CsF后可以釬焊鋁青銅，而傳統(tǒng)的釬劑是難以釬焊鋁青銅的。
[0021]本發(fā)明內(nèi)層的混合物內(nèi)芯中加入了不定型超細(xì)硼粉，硼粉對(duì)于細(xì)微區(qū)域氧化物的減少、去除和排除極為有效，添加顆粒直徑不大于5微米的不定型硼粉后，硼粉與氧燃燒消耗了釬縫細(xì)微區(qū)域的氧，阻止了被焊物體和釬料的氧化，而生成的B2O3同時(shí)參與還原金屬氧化物。
[0022]本發(fā)明的帶芯銅焊絲尤其適用于5mm以下細(xì)微區(qū)域的鋼、銅的火焰釬焊、感應(yīng)釬焊。
[0023]本發(fā)明采用帶芯銅焊絲釬焊時(shí)，由于將實(shí)心焊絲做成帶釬劑的空芯焊絲，增加了焊絲的比表面積、減少了單位長(zhǎng)度上焊絲質(zhì)量，使得填充接頭間隙的釬料較少并且容易熔化；同時(shí)由于焊絲外徑增加使得焊絲的剛度挺度增加，使焊工操作便捷可靠。
[0024]本發(fā)明中，通過在均質(zhì)合金釬料中額外添加微量的V、L1、Zr和Cr，不僅可以進(jìn)一步增強(qiáng)均質(zhì)合金釬料的硬度，而且在焊接后能夠顯著增強(qiáng)焊縫的強(qiáng)度和均一性；通過在內(nèi)芯釬劑中添加由氯化鈉、硬脂酸鎂、沸石粉、單質(zhì)硅微粉和電爐磷渣超微粉制成的輔助劑，能夠顯著增強(qiáng)焊接時(shí)的反應(yīng)速度，提高焊縫熔池內(nèi)熔體的流鋪性，從而使得焊接后的焊縫外形飽滿，強(qiáng)度也進(jìn)一步的提高。
[0025]有益效果:本發(fā)明的帶芯銅焊絲，利用管狀材料的剛度高和挺度好特性改善了焊絲的可操作性，利用大的比表面積材料吸熱快