专利名称：一种自蔓延焊粉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于放热焊接的新型自蔓延焊粉配，属于焊接材料领域。
背景技术：
自蔓延焊接方法是一种不需要电力而纯粹依靠化学反应放热来提供能量的焊接方法，目前在野外作业，抢险救灾、强磁场下焊接方向取得了极大的应用。相对于常规弧焊技术而言，自蔓延焊接具有以下无可比拟的优点:(I)熔接点的载流能力与导体相同，具有良好导电性能，焊接前后的直流电阻比率变化率接近于零。这是任何一种传统连接方式无法比拟的。(2)这种焊接技术是真正的分子焊接，导体不会被破坏并且没有接触面，牢固、永久，不老化。导体交界面的整体有效性没有改变。(3)焊接点不会受到高浪涌电流的损伤，不受腐蚀影响。(4)焊接方法快捷简便，操作方便，无需专业人员，工人劳动强度低。
(5)焊接时不需要任何外加电源和气源，只需要自蔓延焊粉和引火材料即可。关于自蔓延焊粉相关的专利技术非常多，比如CN101856775A、CN101412467A、CN101637835A等，这些专利所涉及的配方集中于采用铝粉和氧化铜粉作为主要反应成分，添加合金剂，利用Al/CuO还原反应放出的热量和还原出来的铜 进行焊接。但是这些专利存在以下缺点:
1、焊接过程过于剧烈，容易引起高温金属液的喷溅，对施工人员的安全形成威胁；
2、焊粉中的氧化铜在保存和使用过程中容易吸潮结块，降低焊接热量的同时，焊缝中容易出现气孔等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种新的自蔓延焊粉，使用该焊粉时，焊接冶金过程平稳可控，焊接缺陷较少。本发明的焊粉中含有铝和重晶石，还含有铜粉和CaF。铝和重晶石中的硫酸钡可以发生如下反应:
8Al+3BaS04=4Al203+4BaS+ 热量
该反应非常剧烈，放出了大量的热，利用这些热可以使焊粉中的铜粉融化成铜液，同时由于铝具有很强的还原性，可以防止铜液被氧化。焊粉熔化为液体的铜和由氧化物、硫化物组成的渣，渣分离之后，由于重力作用，铜可以流入下方焊缝中，就可以进行焊接。在该配方中我们还加入了一定量的氟化钙，它和重晶石中的氧化硅一起作用，降低渣熔点和粘度，从而可以和金属液更好的分离，提高金属液的纯度，减少杂质。本发明所提供的焊粉所具有的成分、重量比如下:
重晶石，40% 50% ；
Al, 15% 30%;
Cu, 30% 40% ；CaF, 4% 7%。其中Cu粉为50 200目，其它成分的目数可以为200 500目。其中重晶石是一种大量存在的矿石粉末，价格低廉。此外硫酸钡没有结晶水合物的形态，在贮存和运输方面，不需要特别的干燥和防潮处理。再者，在试验中硫酸钡与铝反应后生成的硫化钡比较稳定，不会释放硫化氢。使用本发明的焊粉，焊缝中不容易出现气孔等缺陷。此外，本反应相对于常规的Al/CuO还原反应，由于原料不吸水,不会在反应的时候出现水分快速释放的现象，所以进行的过程更加温和，不会引起喷溅。本发明的自蔓延焊粉中，所述重晶石中硫酸钡的含量高于95wt%，氧化硅含量小于1.5wt%,效果更优。提高硫酸盐和铝粉的比例可以提高反应体系的热量，使铜金属液的温度升高，而提高铜粉的比例则可以使节省原料但是会降低体系热量。在实际焊接中，可以根据实际情况，提高或降低反应热量。
图1本发明中自蔓延焊粉用来焊接铜电缆线的模具示意图，其中1-坩埚，2-铜电缆，3-火药，4-药末，5-自熔赛，6-焊缝。
具体实施例方式实施例1
首先用精密电子称按照如下比例称取各种粉末:` 重晶石40% 500目 Al15% 500 目
Cu 38% 200 目 CaF 7% 400 目
开始焊接的时候，把铜电缆2放入模具下方的小洞中，两截铜电缆线之间预留5_左右的空间。放入之后对铜电缆进行预热，预热最终温度在300°C到400°C。然后以上粉末按照规定比例均匀混合在一起。在石墨坩埚I底部中放置一个自熔塞(薄铜片)，然后把混好的自蔓延焊粉4放入坩埚I中，并在焊粉上方均匀的撒一层火药3。点燃火药3之后，火药就可以引发焊粉4开始反应，反应不断进行，当药粉反应完毕的时候，反应产物也就是熔融的铜液就可以把自熔塞5熔化，熔化之后这些铜液就会进入到焊缝6之中，从而可以把两截铜电缆焊接在一起。该反应过程比较温和，没有出现剧烈喷溅现象，焊接的试件中无肉眼可见的气孔。实施例2
首先用精密电子称按照如下比例称取各种粉末:
重晶石50% 200目` Al 30% 200 目 Cu 15% 50 目CaF 5% 400 目
开始焊接的时候，把铜电缆2放入模具下方的小洞中，两截铜电缆之间预留5mm左右的空间。放入之后对铜电缆进行预热，预热最终温度在300°C到400°C。然后以上粉末按照规定比例均匀混合在一起。在石墨坩埚I底部中放置一个自熔塞(薄铜片)，然后把混好的自蔓延焊粉4放入坩埚I中，并在焊粉上方均匀的撒一层火药3。点燃火药3之后，火药就可以引发焊粉4开始反应，反应不断进行，当药粉反应完毕的时候，反应产物也就是熔融的铜液就可以把自熔塞5熔化，融化之后这些铜液就会进入到焊缝6之中，从而可以把两截铜电缆焊接在一起。该反应过程比较温和，没有出现剧烈喷溅现象，焊接的试件中无肉眼可见的气孔。实施例3
首先用精密电子称按照如下比例称取各种粉末:
重晶石45% 200目 Al 23% 200 目 Cu 25% 200 目 CaF 7% 400 目
开始焊接的时候，把铜电缆2放入模具下方的小洞中，两截铜电缆之间预留5mm左右的空间。放入之后对铜电缆进行预热，预热最终温度在300°C到400°C。然后以上粉末按照规定比例均匀混合在一起。在石墨坩埚I底部中放置一个自熔塞(薄铜片)，然后把混好的自蔓延焊粉4放入坩埚I中，并在焊粉上方均匀的撒一层火药3。点燃火药3之后，火药就可以引发焊粉4开始反应，反应不断进行，当药粉反应完毕的时候，反应产物也就是熔融的铜液就可以把自熔塞5熔化，融化之后这些铜液就会进入到焊缝6之中，从而可以把两截铜电缆焊接在一起。
该反应过程比较温和，没有出现剧烈喷溅现象，焊接的试件中无肉眼可见的气孔。
权利要求
1.一种自蔓延焊粉，其特征在于:焊粉所具有的成分、重量比如下: 重晶石，40% 50% ； Al, 15% 30%; Cu, 30% 40% ； CaF, 4% 7%。
2.根据权利要求1所述的自蔓延焊粉，其特征在于，其中Cu粉为50 200目，其它成分的目数为200 500目。
3.根据权利要求1或2所述的自蔓延焊粉，其特征在于，所述重晶石中硫酸钡的含量高于95wt%,氧化娃含量小于1.5wt%。`
全文摘要
本发明涉及一种自蔓延焊粉，该焊粉以铝粉，铜粉，重晶石粉和氟化钙为原料。各种成分的质量百分比为15%～30%铝粉、30%～40%铜粉、40%～60%重晶石粉、4%～7%氟化钙。利用铝粉和重晶石粉的氧化还原反应产生大量的热量，使铜粉熔化形成高温金属液，利用高温的铜液对焊缝坡口的填充进行焊接。反应生成的氧化铝与重晶石中的二氧化硅、氟化钙结合，促进金属液和渣的分离。该反应工艺平稳，在放热焊接时可以达到良好的焊接效果。
文档编号B23K35/34GK103071949SQ20131005995
公开日2013年5月1日 申请日期2013年2月26日 优先权日2013年2月26日
发明者张国栋, 何致敏, 蒙雪健, 胡玉华 申请人:武汉大学