专利名称：一种用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于紫铜厚大构件熔化焊的合金焊丝及其制备方法。
背景技术：
采用普通焊接方法及焊接材料对紫铜厚板(厚度大于10mm)进行焊接时，不但熔 池形成困难，而且在焊缝冷却结晶过程中易出现热裂纹。焊接热裂纹的成因主要是弧焊时 母材的氧化和空气中的氧气被电弧电离，氧元素不可避免地进入到焊接熔池中，在凝固过 程中，在晶界处会形成由Cu20与Cu组成的液态薄膜，当凝固进行到脆性温度区间时，液态 薄膜在收缩应力的作用下被撕裂，最终形成热裂纹。收缩应力与液态薄膜是形成紫铜焊接 热裂纹的两个主要因素。目前，针对紫铜熔化焊可适用的填充焊丝有以下几种 (1)HS201铜合金焊丝
针对紫铜熔化焊接应用最广泛的一种焊材，普遍应用于气焊、焊条电弧焊、TIG焊及 MIG焊中，其中气焊时，一般采用HS201与CJ301钎剂配合使用。HS201中含有0. 3%Mn和
0.3%Si，目的是减少Cu20。但是从实际焊接效果来看，控制热裂纹的效果并不理想。因此 工程实际通过预热减少收缩应力来控制热裂纹，一方面预热虽然一定程度上减少了收缩应 力，但是另一方面，预热增大了母材的氧化倾向，从而提高了焊缝的热裂倾向。由于HS201 中现有的锰硅元素无法完全避免焊缝金属的氧化，因此，采用HS201进行焊接时，如果焊缝 金属存在拉应力，热裂纹无法避免。(2)铜钛复合焊丝
此发明主要针对紫铜的氮气保护TIG焊接。所发明的焊丝以HS201焊丝为芯，在外面 包有一层Ti6A14V合金的外皮。所添加的Ti6A14V合金的目的是增大焊材对熔池以及焊缝 金属脱氮能力，从而消除焊接气孔，但是仍存在如下问题由于Ti6A14V熔点高，在熔池中 熔化慢，使得熔池流动性差，焊后焊缝金属成分不均勻，夹杂多，硬度高，脆性大，冲击韧性 差。此外，HS201本身还有Sn、Si元素，在熔池中与Ti和Cu元素结合生成CuTiSn三元金 属间化合物及TiSi 二元金属间化合物，焊缝金属脆性增加，韧性下降。此外，焊缝电阻率为
1.7X 10_7 Qm，为母材T3紫铜的9倍；焊缝金属热导率为106Wm/K，母材为391Wm/K，为焊缝 金属的1/4倍。焊缝导电性与导热性不能兼顾。(3)铜镍合金焊丝
铜镍合金焊丝是针对镍基合金焊接而发明的，也可以用于紫铜的焊接。焊接厚度最大 可以达到30mm。焊丝中Ni、Mn、Si的添加提高液态金属的表面张力，改善熔池流动性，焊缝 成型好，无热裂纹，强度高，塑性好。但是另一方面，由于焊材中镍含量达到27%，焊后铜镍合 金焊缝金属的导电率与HS201焊缝金属的导电率相比下降了 10倍，且原料成本提高3倍以 上，从而大大限制了这种焊材的使用范围。(4)铜铝合金焊丝
目前已有的铜铝合金焊丝主要是铝青铜焊丝，如S214和S215。这类焊丝主要用于铝
4青铜、黄铜的焊接以及镀铝钢材和灰口铸铁的堆焊，焊后焊缝金属强度较高。铝铜二元合金 共晶点含铝量为8. 3wt%，共晶温度为1036°C，其中s214中铝的含量为8. 22wt%，位于铝铜二 元相图中亚共晶相区；S215中铝含量为8. 75wt%，位于过共晶相区。采用这两种焊丝对紫铜 进行熔化焊时，焊接熔池凝固结晶过程中，在1036°C会形成()低熔共晶组织，增大了 紫铜的热裂倾向；并且，随着冷却的进行，0相会在565°C是发生共析转变，生成(a + Y2) 组织，这种组织的出现会使焊缝金属发脆，这种发脆的现象称为“缓冷脆性”，加剧了紫铜 焊缝金属及接头的热裂倾向。此外，采用S214，、S215焊丝对紫铜进行焊接时，焊缝金属的 电阻率分别为1. 197 X 10-7 Qm禾口 1. 331X10_7 Qm，而紫铜电阻率为1. 91 X 1(T8 Q m，焊缝金 属的电阻率达到了紫铜的7倍左右，大大降低了焊缝的导电性；焊缝金属的热导率分别为 84. 7Wm/K和71.2Wm/K，仅为母材的1/41/5倍。焊后使得紫铜构件的导电性和导热性严重 下降。综上所述，虽然S214、S215作为一类适用于铝青铜、镀铝钢板及灰口铸铁焊接的焊 材，并不适用于紫铜的焊接。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有紫铜厚大构件在熔化焊时，焊接热裂纹严重，导致 焊接接头力学性能差，及采用现有合金焊丝时焊缝导电性及导热性差的问题，本发明提供 了 一种用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝及其制备方法。本发明用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝按重量百分比由0.59Tl%的Mg、 2% 7%的A1、0. 1% 0. 5%的稀土元素、0. 5% 1%的Sn和余量的铜制成，其中稀土元素是Ce、 La和Y中的一种或者其中几种的混合物。本发明中铜的质量纯度在99. 9%以上，例如T3紫铜；铝为纯铝，质量纯度 为99. 99% ；Mg为工业纯镁，质量纯度为99. 85 99. 95% ；Sn为工业纯锡，质量纯度为 99. 0 99. 9%。本发明用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝的制备方法是通过以下步骤实现 的一、按重量百分比称取如下原料0. 5% 1%的Mg、2% 7%的A1、0. 1% 0. 5%的稀土元素、 0. 59Tl%的Sn和余量的铜，其中稀土元素是Ce、La和Y中的一种或者其中几种的混合物； 二、将步骤一称取的Mg、A1和Sn放入中频感应炉内，升温至75(T850°C，保温l(T20min得 MgAlSn合金熔液，保温过程中在熔液表面覆盖木炭，然后继续升温至115(T125(TC，再向 MgAlSn合金熔液中加入步骤一称取的稀土元素，搅拌均勻后保温flOmin，然后扒开合金 表面焊渣并捞出，冷却，得MgAlSnRe中间合金，其中，中频感应炉内由Ar气保护，Re代表 稀土元素；三、将步骤一称取的Cu和步骤二得到的MgAlSnRe中间合金放入真空中频感应 炉内，升温至115(Tl250°C，保温25、0min，然后浇铸至模具中，再随炉冷却，得CuMgAlSnRe 合金铸锭，其中浇铸前模具在300°C下预热3(T60min ；四、将步骤三得到的CuMgAlSnRe合 金铸锭在580°C温度下保温2. 5^3. 5h，然后空冷得均勻化的CuMgAlSnRe合金铸锭，然后 将CuMgAlSnRe合金铸锭去缩孔、锭底，车去表皮，加工成0 40mm铸锭；五、将步骤四得到的 0 40mm铸锭加热至75(T850°C热挤压至0 8. Omm线坯，然后退火，再清理表面后，在室温下， 将①8. Omm线坯冷拉至①2. Omm焊丝，再将①2. Omm焊丝酸洗，即得用于紫铜厚大构件熔化 焊的铜合金焊丝。本发明针对大尺寸紫铜构件在熔化焊时，焊接热裂纹严重的问题，采用添加合金元素Mg、Al、稀土和Sn制备铜合金焊丝，达到有效控制焊接热裂纹的目的，并提高焊接接头 的力学性能，改善焊接质量。本发明的铜合金焊丝与传统铝青铜焊丝相比，最大的优点是焊 接紫铜时无(a )共晶组织生成和(a + Y2)共析组织析出，使焊缝组织更接近与母材，从 而获得更接近于紫铜性质的焊缝金属，降低高温时焊缝热裂敏感性和改善焊缝脆性。并且， 焊缝金属的导电性及导热性要好于市面上的铜合金焊丝。本发明的用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝中的Mg作为脱氧元素添加在焊 材中。在本发明的铜合金焊丝中Mg与氧的亲和性要优于A1和Cu，因此在液态熔池中首先 发生如下反应[Mg]L +[Cu20]L —[MgO]s +[CU]L，其中氧元素(0)与Mg反应生成MgO，抑
制了 Cu20的出现，从而降低了焊缝的热裂倾向。MgO以焊渣的形式浮于焊缝表面。由于Mg 含量较高时，对焊缝导电性有所影响，因此Mg含量较少，仅为0. 5^1. 0wt%。在熔池中与氧 (0)反应充分，室温时焊缝中基本无Mg元素残留，对焊缝金属性能无影响。本发明的铜合金焊丝中A1作为合金元素，主要作用有(1)作为脱氧剂抑制Cu20 的出现，从而控制紫铜焊接中由(Cu20+Cu)低熔共晶组织引起的焊接热裂纹。在液态熔池 中，根据热力学计算结果，反应式[A1]l+[Cu20]L —[A^OJ+tCuk始终向正反应方向进
行。生成产物A1203具有熔点高、密度小、在液态熔池中粘度小的特点，上浮在焊缝表面形成 焊渣，最终排出焊缝。A1203对焊缝性能不造成负面影响。(2)提高焊缝金属强度。除了与 氧(0)结合的A1以外，其余的A1均固溶在a -Cu基体当中，引起Cu晶粒晶格畸变，起到固 溶强化的作用。由于严格控制焊丝中A1含量，使得室温时焊缝金属中基本无(a + Y2)析 出相，不影响a-Cu晶界的结合强度。避免了采用S214及S215焊丝焊接时出现缓冷脆性。 (3)改善焊缝金属及接头的导电性及导热性。铝的导电性与导热性仅次于铜，与其他合金元 素Ni、Ti、P、Mg相比，在改善焊缝导电性与导热性方面是不可替代的合金元素。本发明的铜合金焊丝中稀土元素(Ce、La和Y中的一种或者其中几种的混合物)的 作用是辅助脱氧和细化晶粒，由于焊材中A1含量较低，无金属间化合物析出，焊缝组织主 要是单相组织一固溶一定量A1的a-Cu组织。若不添加稀土元素，在凝固过程中，a-Cu 晶粒比较粗大，对焊缝金属及接头的力学性能有所影响。添加稀土元素后，焊缝组织得到细 化，从而改善焊缝金属及接头的力学性能。本发明的铜合金焊丝中添加Sn主要起到提高熔池流动性的作用，由于焊材中合 金含量较低，使得合金熔点较高，因此在焊接中容易出现熔池发粘流动性差，接头容易出现 未熔合的现象。添加Sn后可以有效地降低熔池粘度，提高流动性，获得无缺陷的焊接接头。本发明的制备方法首先在不同熔炼温度下，分别熔炼得到MgAlSnRe中间合金，克 服由于合金元素熔点的差异导致熔点高的金属熔炼不充分，而低熔点的金属又熔炼温度过 高的弊端，再经步骤四的均勻后处理得到组织均勻的CuAlMgSnRe合金。本发明与现有技术相比有如下优点
1、通过Mg、Al和稀土的联合脱氧作用，可以有效改善熔池氧化的问题，从而焊接热裂 纹的出现。2、焊缝组织均勻，A1元素强化了焊缝金属。避免了采用铝青铜焊丝时低熔共晶组 织(a+日)的出现及共析组织(a+ Y2)引起的缓冷脆性，改善了焊缝的力学性能。3、可以实现进行大尺寸紫铜构件焊接，无需预热，减小劳动强度，提高工作效率，改善工作环境。4、接头及焊缝金属的导电性好、导热性好于其他合金焊丝如铝青铜焊丝、铜钛合 金焊丝及铜镍焊丝。本发明焊缝金属的电阻率为6. 61X 10_8Qm，比采用铝青铜焊丝时降低 了 1倍，仅为母材紫铜的3. 5倍。焊缝金属的热导率为196Wm/K，比采用铝青铜焊丝时提高 1倍以上，可以达到母材紫铜的50%。5、采用本发明的铜合金焊丝采用TIG焊，焊接大尺寸紫铜构件能达到的标准为 焊缝金属电阻率3. 5倍
焊缝金属导热率1/2倍
焊缝金属延伸率彡40%
焊缝金属拉伸强度系数 110% 115% 接头延伸率》15%
焊缝金属冲击韧性》155J/cm2
接头正弯》170°
接头背弯> 170°。6、焊缝成型好，焊接时无飞溅，无气孔、夹杂、未熔合等缺陷。7、焊丝的生产成本低，制作方法简单。综上所述，本发明利用Mg，Al元素较好的脱氧性及A1良好的导热及导电性得到的 铜合金焊丝，保证焊缝无热裂纹的同时获得导热及导电性能良好的焊接接头。
具体实施例方式本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的 任意组合。
具体实施方式
一本实施方式用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝按重量百分 比由0. 5% 1%的Mg、2% 7%的A1、0. 1% 0. 5%的稀土元素、0. 5% 1%的Sn和余量的铜制成，其 中稀土元素是Ce、La和Y中的一种或者其中几种的混合物。本实施方式中当稀土元素为Ce、La和Y中几种的混合物时，以任意比混合即可。本实施方式针对大尺寸紫铜构件在熔化焊时，焊接热裂纹严重的问题，采用添 加合金元素Mg、A1、稀土和Sn制备铜合金焊丝，达到有效控制焊接热裂纹的目的，并提 高焊接接头的力学性能，改善焊接质量，焊缝金属延伸率>40%，焊缝金属拉伸强度系数 110% 115%，焊缝金属冲击韧性彡155J/cm2，接头正弯彡170°，接头背弯彡170°。采用本实施方式的铜合金焊丝，经熔化焊对接紫铜厚大构件得到的焊接接头无热 裂纹，焊缝金属的电阻率为6. 61X 10_8Qm，比采用铝青铜焊丝时降低了 1倍，仅为母材紫铜 的3. 5倍。焊缝金属的热导率为196Wm/K，比采用铝青铜焊丝时提高1倍以上，可以达到母 材紫铜的50%。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是铜的质量纯度在99. 9% 以上；铝为纯铝，质量纯度为99. 99% ；Mg为工业纯镁，质量纯度为99. 85^99. 95% ；Sn为工业 纯锡，质量纯度为99. (T99. 9%。其它参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是铜为T3紫铜。其它 参数与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一、二或三不同的是用于紫铜厚大 构件熔化焊的铜合金焊丝按重量百分比由o. 6°r0. 8%的Mg、2. 5% 4%的A1、0. 15% 0. 3%的 稀土元素、0. 69TO. 9%的Sn和余量的铜制成。其它参数与具体实施方式
一、二或三相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一、二或三不同的是用于紫铜厚大 构件熔化焊的铜合金焊丝按重量百分比由0. 7%的Mg、3%的A1、0. 2%的稀土元素、0. 8%的 Sn和余量的铜制成。其它参数与具体实施方式
一、二或三相同。
具体实施方式
六本实施方式如具体实施方式
一所述的用于紫铜厚大构件熔化 焊的铜合金焊丝的制备方法，是通过以下步骤实现的一、按重量百分比称取如下原料 0. 5% 1%的Mg、2% 7%的AUO. 1% 0. 5%的稀土元素、0. 5% 1%的Sn和余量的铜，其中稀土元 素是Ce、La和Y中的一种或者其中几种的混合物；二、将步骤一称取的Mg、Al和Sn放入中 频感应炉内，升温至75(T850°C，保温l(T20min得MgAlSn合金熔液，保温过程中在熔液表 面覆盖木炭，然后继续升温至115(T1250°C，再向MgAlSn合金熔液中加入步骤一称取的稀 土元素，搅拌均勻后保温5 10min，然后扒开合金表面焊渣并捞出，冷却，得MgAlSnRe中间 合金，其中，中频感应炉内由Ar气保护，Re代表稀土元素；三、将步骤一称取的Cu和步骤二 得到的MgAlSnRe中间合金放入真空中频感应炉内，升温至115(Tl250°C，保温25 40min， 然后浇铸至模具中，再随炉冷却，得CuMgAlSnRe合金铸锭，其中浇铸前模具在300°C下预 热3(T60min ；四、将步骤三得到的CuMgAlSnRe合金铸锭在580°C温度下保温2. 5 3. 5h，然 后空冷得均勻化的CuMgAlSnRe合金铸锭，然后将CuMgAlSnRe合金铸锭去缩孔、锭底，车 去表皮，加工成①40mm铸锭；五、将步骤四得到的①40mm铸锭加热至75(T850°C热挤压至 08. 0mm线坯，然后退火，再清理表面后，在室温下，将08. 0mm线坯冷拉至①2. 0mm焊丝，再 将0 2. 0mm焊丝酸洗，即得用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝。本实施方式步骤一中当稀土元素为Ce、La和Y中几种的混合物时，以任意比混合 即可。本实施方式的制备方法工艺简单，得到的用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝 能有效控制焊接热裂纹的目的，并提高焊接接头的力学性能，改善焊接质量，焊缝金属延 伸率彡40%，焊缝金属拉伸强度系数110% 115%，焊缝金属冲击韧性彡155J/cm2，接头正弯 彡170°，接头背弯彡170°。采用本实施方式的铜合金焊丝，经熔化焊对接紫铜厚大构件得到的焊接接头无热 裂纹，焊缝金属的电阻率为6. 61X 10_8Qm，比采用铝青铜焊丝时降低了 1倍，仅为母材紫铜 的3. 5倍。焊缝金属的热导率为196Wm/K，比采用铝青铜焊丝时提高1倍以上，可以达到母 材紫铜的50%。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
六不同的是步骤一中铜的质量纯度 在99. 9%以上；铝为纯铝，质量纯度为99. 99% ；Mg为工业纯镁，质量纯度为99. 85 99. 95% ； Sn为工业纯锡，质量纯度为99. (T99. 9%。其它步骤及参数与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
六或七不同的是铜为T3紫铜。其它 参数与具体实施方式
六或七相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
六、七或八不同的是步骤一中按 重量百分比称取如下原料0. 69TO. 8%的Mg、2. 59T4%的A1、0. 15°/T0. 3%的稀土元素、 0. 69TO. 9%的Sn和余量的铜。其它参数与具体实施方式
六、七或八相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
六、七或八不同的是步骤一中按重 量百分比称取如下原料0. 7%的Mg、3%的A1、0. 2%的稀土元素、0. 8%的Sn和余量的铜。其 它参数与具体实施方式
六、七或八相同。
具体实施方式
十一本实施方式与具体实施方式
六至十之一不同的是步骤二中升 温至80(TC，保温15min得MgAlSn合金熔液。其它步骤及参数与具体实施方式
六至十之一 相同。
具体实施方式
十二 本实施方式与具体实施方式
六至十一之一不同的是步骤二中 然后继续升温至1200°C，再向MgAlSn合金熔液中加入步骤一称取的稀土元素，搅拌均勻后 保温5min。其它步骤及参数与具体实施方式
六至十一相同。
具体实施方式
十三本实施方式与具体实施方式
六至十二之一不同的是步骤三中 升温至1200°C，保温30min。其它步骤及参数与具体实施方式
六至十二之一相同。
具体实施方式
十四本实施方式与具体实施方式
六至十三之一不同的是步骤四中 将步骤三得到的CuMgAlSnRe合金铸锭在580°C温度下保温2. 5^3. 5h。其它步骤及参数与具体实施方式
六至十三之一相同。本实施方式中CuMgAlSnRe合金铸锭在580°C温度下进行保温均勻化处理，使 CuMgAlSnRe合金铸锭中各合金成分更加均勻。
具体实施方式
十五本实施方式与具体实施方式
六至十四之一不同的是步骤五中 将步骤四得到的O40mm铸锭加热至800°C热挤压至0 8. 0mm线坯。其它步骤及参数与具体 实施方式六至十四之一相同。
具体实施方式
十六本实施方式与具体实施方式
六至十五之一不同的是步骤五中 将0 2. 0mm焊丝酸洗的酸洗液按质量百分比由10%的硫酸，10%的磷酸，10%的盐酸和余量 的水组成。其它步骤及参数与具体实施方式
六至十五之一相同。
具体实施方式
十七本实施方式用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝的制备方 法，是通过以下步骤实现的一、按重量百分比称取如下原料0. 7%的Mg、3%的A1、0. 2%的 稀土元素Ce和La(Ce和La的质量比为1:1)、0. 8%的Sn和余量的铜；二、将步骤一称取的 Mg、Al和Sn放入中频感应炉内，升温至800°C，保温15min得MgAlSn合金熔液，保温过程中 在熔液表面覆盖木炭，然后继续升温至1200°C，再向MgAlSn合金熔液中加入步骤一称取的 稀土元素Ce和La，搅拌均勻后保温5min，然后扒开合金表面焊渣并捞出，冷却，得MgAlSnRe 中间合金，其中，中频感应炉内由Ar气保护，Re代表稀土元素Ce和La ；三、将步骤一称取的 Cu和步骤二得到的MgAlSnRe中间合金放入真空中频感应炉内，升温至1200°C，保温30min， 然后浇铸至模具中，再随炉冷却，得CuMgAlSnRe合金铸锭，其中浇铸前模具在300°C下预热 30min ；四、将步骤三得到的CuMgAlSnRe合金铸锭在580°C温度下保温3h，然后空冷得均勻 化的CuMgAlSnRe合金铸锭，然后将CuMgAlSnRe合金铸锭去缩孔、锭底，车去表皮，加工成 ①40mm铸锭；五、将步骤四得到的①40mm铸锭加热至800°C热挤压至①8. 0mm线坯，然后 退火，再清理表面后，在室温下，将08. 0mm线坯冷拉至02. 0mm焊丝，再将02. 0mm焊丝酸 洗，即得用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝。本实施方式步骤一中铜是质量纯度在99. 9%以上的T3紫铜；铝为纯铝，质量 纯度为99. 99% ；Mg为工业纯镁，质量纯度为99. 85^99. 95% ；Sn为工业纯锡，质量纯度为 99. 0 99. 9%。
9
将本实施方式得到的用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝对尺寸为 250X 100X 10mm的紫铜板进行对接熔化焊试验，得焊接接头。本实施方式对焊接接头进行如下测试在室温下进行刚性拘束焊接热裂纹试验进 行表面裂纹率和断面裂纹率的测试，采用CSS-44100型万能材料试验机进行拉伸强度和延 伸率的测定，采用冲击韧性试验机进行冲击韧性测试，以及弯曲性能测试，测试结果如表1 所示。表1是具体实施方式
十七得到的用于紫铜厚大件不预热焊接的焊丝对紫铜板进 行对接熔化焊得到的焊缝金属的性能。表 1
由表1可见，在室温下进行刚性拘束焊接热裂纹试验后没有出现表面裂纹和断面裂 纹，无热裂倾向性；而且焊缝金属的力学性能也很好。本实施方式得到的焊缝金属的拉伸强度系数达到115%，其中，抗拉强度系数的计 算公式为焊缝金属强度/母材强度X 100%，母材T3紫铜的拉伸强度为220MPa。本实施方式对得到的焊缝金属进行了导电性和导热性测试，测试结果显示，焊缝 金属的电阻率为6. 61 X 10_8 Q m,比采用铝青铜焊丝(焊缝金属电阻率为1. 331 X 10_7)时降 低了 1倍，仅为母材T3紫铜的3. 5倍。焊缝金属的热导率为196Wm/K，比采用铝青铜焊丝 (焊缝金属热导率为71. 2ffm/K)时提高1倍以上，可以达到母材紫铜的50%。采用本实施方 式的焊丝得到的焊缝的导电性及导热性好。
权利要求
一种用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝，其特征在于用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝按重量百分比由0.5%~1%的Mg、2%~7%的Al、0.1%~0.5%的稀土元素、0.5%~1%的Sn和余量的铜制成，其中稀土元素是Ce、La和Y中的一种或者其中几种的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝，其特征在于 用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝按重量百分比由0. 69Π). 8%的Mg、2. 59Γ4%的Al、 0. 159ΓΟ. 3%的稀土元素、0. 6% 0. 9%的Sn和余量的铜制成。
3.根据权利要求1所述的一种用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝，其特征在于用 于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝按重量百分比由0. 7%的Mg、3%的A1、0. 2%的稀土元 素、0. 8%的Sn和余量的铜制成。
4.如权利要求1所述的一种用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝的制备方法，其 特征在于用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝的制备方法是通过以下步骤实现的一、 按重量百分比称取如下原料0. 5°/Γ %的Mg、29T7%的Α1、0. 1°/Γθ. 5%的稀土元素、0. 5°/Γ % 的Sn和余量的铜，其中稀土元素是Ce、La和Y中的一种或者其中几种的混合物；二、将步 骤一称取的Mg、Al和Sn放入中频感应炉内，升温至75(T850°C，保温l(T20min得MgAlSn 合金熔液，保温过程中在熔液表面覆盖木炭，然后继续升温至115(T125(TC，再向MgAlSn 合金熔液中加入步骤一称取的稀土元素，搅拌均勻后保温5 10min，然后扒开合金表面焊 渣并捞出，冷却，得MgAlSnRe中间合金，其中，中频感应炉内由Ar气保护，Re代表稀土元 素；三、将步骤一称取的Cu和步骤二得到的MgAlSnRe中间合金放入真空中频感应炉内， 升温至115(Tl250°C，保温25 40min，然后浇铸至模具中，再随炉冷却，得CuMgAlSnRe合 金铸锭，其中浇铸前模具在300°C下预热3(T60min ；四、将步骤三得到的CuMgAlSnRe合金 铸锭在580°C温度下保温2. 5^3. 5h，然后空冷得均勻化的CuMgAlSnRe合金铸锭，然后将 CuMgAlSnRe合金铸锭去缩孔、锭底，车去表皮，加工成Φ40πιπι铸锭；五、将步骤四得到的 Φ40mm铸锭加热至75(T850°C热挤压至Φ8. Omm线坯，然后退火，再清理表面后，在室温下， 将Φ 8. Omm线坯冷拉至Φ 2. Omm焊丝，再将Φ 2. Omm焊丝酸洗，即得用于紫铜厚大构件熔化 焊的铜合金焊丝。
5.根据权利要求4所述的一种用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝的制备方法，其 特征在于步骤二中升温至800°C，保温15min得MgAlSn合金熔液。
6.根据权利要求4或5所述的一种用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝的制备方 法，其特征在于步骤二中然后继续升温至1200°C，再向MgAlSn合金熔液中加入步骤一称取 的稀土元素，搅拌均勻后保温5min。
7.根据权利要求6所述的一种用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝的制备方法，其 特征在于步骤三中升温至1200°C，保温30min。
8.根据权利要求4、5或7所述的一种用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝的制 备方法，其特征在于步骤四中将步骤三得到的CuMgAlSnRe合金铸锭在580°C温度下保温 2. 5 3. 5h。
9.根据步骤8所述的一种用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝的制备方法，其特征 在于步骤五中将步骤四得到的O40mm铸锭加热至800°C热挤压至Φ8. Omm线坯。
10.根据权利要求4、5、7或9所述的一种用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝的制 备方法，其特征在于步骤五中将Φ2. Omm焊丝酸洗的酸洗液按质量百分比由10%的硫酸，10%的磷酸，10%的盐酸和余量的水组成 。
全文摘要
一种用于紫铜厚大构件熔化焊的铜合金焊丝及其制备方法，它涉及用于紫铜厚大构件熔化焊的合金焊丝及制备方法。解决现有紫铜厚大构件在熔化焊时，焊接热裂纹严重，导致焊缝金属及接头力学性能差，及采用现有合金焊丝时焊缝导电性及导热性差的问题。焊丝按重量百分比由0.5%~1%的Mg、2%~7%的Al、0.1%~0.5%的稀土元素、0.5%~1%的Sn和余量铜制成。制备方法称取原料；熔炼MgAlSnRe中间合金；再将中间合金和Cu熔炼得合金焊丝；再均匀化得铸锭；最后经热挤压和冷挤压得焊丝。采用本发明铜合金焊丝经熔化焊对接厚大构件紫铜得的接头无热裂纹，力学性能好，焊缝金属的导电性与导热性要好于现有合金焊丝得到的焊缝金属。
文档编号C22F1/08GK101850481SQ20101020589
公开日2010年10月6日 申请日期2010年6月22日 优先权日2010年6月22日
发明者于汉臣, 冷雪松, 刘雪松, 李一楠, 李春峰, 闫久春 申请人:哈尔滨工业大学