一种储水式热水器用镁阳极棒的安装连接方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种储水式热水器用镁阳极棒的安装连接方法，具体为一种储水式热 水器中用作牺牲阳极的镁合金阳极棒与铁芯之间的安装连接方法，属于材料加工领域中镁 阳极棒的加工方法。
【背景技术】
[0002] 储水式热水器(包括电热水器）的内胆不仅要求有保温、耐压，还必须抗腐蚀、密封 性能好。热水器长期使用，如不加防腐保护，内胆会发生腐蚀、穿孔，导致漏水现象，使热水 器的安全系数大大降低，热水器随之报废。
[0003] 阴极保护是在钢制金属内胆上连接一种电位比铁负的金属作为牺牲阳极，牺牲阳 极通过水中的电解质向被保护的钢制内胆持续不断输送电子，使得钢制内胆被阴极极化被 保护，而提供电子的高活性阳极材料则被腐蚀溶解并最终消耗完毕。
[0004] 作为储水式热水器用牺牲阳极的常见材料主要有镁合金两类金属，牺牲阳极材质 的选用视环境水质状况而定。热水器使用地区水较好，环境电阻较高，电位较负的镁合金材 料较为适宜作为牺牲阳极；水质较差的地区，环境电阻较低，应选用低活性的铝合金作牺牲 阳极。镁牺牲阳极依靠植入其中的铁芯与热水器相连接的，铁芯与热水器的连接方式有焊 接与螺纹两种途径。目前，AZ31等挤压牺牲阳极棒与铁芯的连接主要是采用强力胶水来相 互粘结而成，主要工序为：先在镁棒一端钻出一个小孔，小孔与铁芯直径相等，然后将铁芯 头部涂上强力胶与镁棒粘合在一起，这样经常会导致由于强力胶涂得太多，使镁棒与铁芯 几乎处于绝缘的状态，界面电阻异常大，无法实现热水器内胆与镁棒的导通，因而，无法实 现对热水器内胆阴极保护作用。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有镁合金牺牲阳极装配过程中出现的装配程序繁琐、铁芯与阳极棒 之间结合强度不高、易发生间隙腐蚀以及人为因素导致界面电阻过高等弊端，开发镁合金 牺牲阳极棒与铁芯异种金属摩擦焊接工艺路线，其主要过程见图1。
[0006] -种储水式热水器用镁阳极棒的安装连接方法，适用于镁阳极与定位铁芯之间的 连接，采用摩擦焊接的方式，包括如下步骤：
[0007] (1)将铁芯紧固在旋转轴上，且铁芯前端为锥形；同时将镁阳极棒固定在带有圆形 槽的夹具中；
[0008] (2)打开保护气导气管的阀门，使SF6+C02的混合气体覆盖在镁阳极棒的表面；
[0009] (3)开启电机，带动旋转轴高速旋转，同时铁芯在旋转轴的带动下，高速旋转并垂 直向下运动，直至铁芯植入棒内；
[0010] (4)待镁阳极棒上的镁液凝固冷却后，将焊好的阳极棒取下，待装配。
[0011] 步骤（1)中，所述的铁芯前端为锥形，锥角为〇.5ji，铁芯的直径〇为5~8mm。
[0012] 步骤（2)中，SF6+C02的混合气体中，SF6与C02的体积比为1 :100 ;保护气SF6+C02 的混合气体的流量为0. 01~0. 〇〇8L/min，连续送气。SF6+C02的混合气体覆盖在阳极棒表 面，可阻止焊接过程中氧气与铁芯周围的熔化层接触，避免摩擦焊接过程中氧化、燃烧现象 的发生。
[0013] 步骤（3)中，铁芯主动高速旋转，铁芯的转速为2400~2800r/min，铁芯垂直向下 运动的行进速度为2~5mm/s，直至铁芯植入棒内20~30mm，即铁芯植入镁阳极棒的深度 为20~30mm，优选为25mm。
[0014] 本发明的优点：
[0015] (1)本发明中阳极棒与铁芯的连接采用摩擦焊接方式，具有效率高、工艺参数容易 调控的优点，减少了人为因素对产品的干扰。
[0016] (2)铁芯高速旋转，与其接触的镁边界层即时熔化，又迅速凝固，导致铁芯与阳极 棒的冶金结合，不仅结合强度高、界面电阻极低，同时铁芯周围没有缝隙，消除缝隙腐蚀发 生的可能性；
[0017] (3)摩擦焊接过程中采用SF6+C02的混合气体覆盖在阳极棒表面，阻止焊接过程中 氧气与铁芯周围的熔化层接触，避免摩擦焊接过程中氧化、燃烧现象的发生，进一步提高了 焊接质量。
[0018] 与传统的镁阳极棒与铁芯的连接方式相比，本发明最大的优点在于实现无缝连 接，且连接效率高、连接强度高、界面电阻极低等。本发明采用异种金属材料的焊接技术，实 现了铁芯与镁棒材的无缝焊合，不仅可以提高铁芯与镁棒的连接强度，最大限度减少了界 面电阻，而且无缝隙，避免了由于铁芯与镁棒在粘接时造成的间隙而导致的间隙腐蚀。
【附图说明】
[0019] 图1为镁合金阳极棒与定位铁芯摩擦焊接示意图。
【具体实施方式】
[0020] 如图1所示，为本发明镁合金阳极棒与定位铁芯摩擦焊接示意图，其中，1为铁芯， 2为镁阳极棒，3为旋转轴，4为夹具，5为保护气导气管。
[0021] 本发明采用镁合金牺牲阳极棒与铁芯异种金属摩擦焊接工艺，首先，将铁芯1紧 固在旋转轴3上，且铁芯1前端为锥形，锥角为0. 5 ，铁芯〇为5~8mm ;同时将镁阳极棒 2固定在带有圆形槽的夹具4里；其次，将保护气导气管5阀门打开，使SF6+C0 2的混合气体 覆盖在镁阳极棒2表面，阻止焊接过程中氧气与铁芯1周围的熔化层接触，避免摩擦焊接过 程中氧化、燃烧现象的发生，其中SF 6 :C02=1 :100 (体积比)，流量为0? 01~0? 008L/min，连 续送气；第三，开启电机，带动旋转轴3高速旋转，铁芯1的转速保持在2400~2800r/min， 同时铁芯1在旋转轴3的带动下，垂直向下运动，行进速度为2~5mm/s，直至铁芯1植入棒 内25mm ;第四，待镁阳极棒2上的镁液凝固冷却后，将焊好的镁阳极棒2取下待装配。
[0022] 实施例1
[0023]将铁芯1紧固在旋转轴3上，铁芯1前端车削成锥形，锥角为0. 5 Ji，铁芯为5mm 左右；同时将镁阳极棒2固定在带有圆形槽的夹具4里；将保护气导气管5阀门打开，使 SF 6+C02的混合气体覆盖在镁阳极棒2表面，其中SF6 :C02=1 :100 (体积比)，流量为0.0 IL/ min左右，连续送气；开启电机，带动旋转轴3高速旋转，铁芯1的转速保持在2400r/min左 右，同时铁芯1在旋转轴3的带动下，垂直向下运动，行进速度为2mm/s左右，直至铁芯1植 入棒内25mm左右；待镁阳极棒2上的镁液凝固冷却后，将焊好的镁阳极棒2取下待装配。 采用该种技术连接的牺牲阳极棒，较传统用粘接剂连接方式使用寿命提高2. 5倍。
[0024] 实施例2
[0025] 将铁芯1紧固在旋转轴3上，且铁芯1前端为锥形，锥角为0. 5JI，铁芯《为8mm 左右；同时将镁阳极棒2固定在带有圆形槽的夹具4里；将保护气导气管5阀门打开，使 SF 6+C02的混合气体覆盖在镁阳极棒2表面，其中SF6 :C02=1 :100 (体积比)，流量为0. 008L/ min左右，连续送气；开启电机，带动旋转轴3高速旋转，铁芯1的转速保持在2800r/min左 右，同时铁芯1在旋转轴3的带动下，垂直向下运动，行进速度为5mm/s左右，直至铁芯1植 入棒内25mm左右；待镁阳极棒2上的镁液凝固冷却后，将焊好的镁阳极棒2取下待装配。 较传统用粘接剂连接方式使用寿命平均提高2.2倍。
[0026] 本发明采用异种金属材料的摩擦焊接技术，使铁芯高速旋转并植入镁阳极棒内， 实现铁芯与镁棒材的无缝焊合。摩擦焊接导致铁芯与阳极棒的冶金结合，不仅可以提高铁 芯与镁棒的连接强度，最大限度减少了界面电阻，而且无缝隙，避免了由于铁芯与镁棒在粘 接时造成的间隙而导致的间隙腐蚀。
【主权项】
1. 一种储水式热水器用镁阳极棒的安装连接方法，采用摩擦焊接的方式，包括如下步 骤： (1) 将铁芯紧固在旋转轴上，且铁芯前端为锥形；同时将镁阳极棒固定在带有圆形槽的 夹具中； (2) 打开保护气导气管的阀门，使SF6+C02的混合气体覆盖在镁阳极棒的表面； (3) 开启电机，带动旋转轴高速旋转，同时铁芯在旋转轴的带动下，高速旋转并垂直向 下运动，直至铁芯植入棒内； (4) 待镁阳极棒上的镁液凝固冷却后，将焊好的阳极棒取下，待装配。
2. 如权利要求1所述的储水式热水器用镁阳极棒的安装连接方法，其特征在于：所述 的铁芯前端为锥形，锥角为0. 5 ，铁芯的直径为5~8mm。
3. 如权利要求1所述的储水式热水器用镁阳极棒的安装连接方法，其特征在于： SF6+C02的混合气体中，SF 6与CO2的体积比为1 :100。
4. 如权利要求3所述的储水式热水器用镁阳极棒的安装连接方法，其特征在于： SF6+C02的混合气体的流量为0. 01~0. 008L/min。
5. 如权利要求1所述的储水式热水器用镁阳极棒的安装连接方法，其特征在于：所述 的铁芯的转速为2400~2800r/min。
6. 如权利要求1所述的储水式热水器用镁阳极棒的安装连接方法，其特征在于：所述 的铁芯垂直向下运动的行进速度为2~5mm/s。
7. 如权利要求1所述的储水式热水器用镁阳极棒的安装连接方法，其特征在于：所述 的铁芯植入镁阳极棒的深度为20~30mm。
【专利摘要】本发明涉及一种储水式热水器用镁阳极棒的安装连接方法，采用摩擦焊接的方式，先将铁芯紧固在旋转轴上，且铁芯前端为锥形；同时将镁阳极棒固定在带有圆形槽的夹具中；打开保护气导气管的阀门，使SF6+CO2的混合气体覆盖在镁阳极棒的表面；开启电机，带动旋转轴高速旋转，同时铁芯在旋转轴的带动下，高速旋转并垂直向下运动，直至铁芯植入棒内；待镁阳极棒上的镁液凝固冷却后，将焊好的阳极棒取下，待装配。本发明可实现铁芯与镁棒材的无缝焊合，不仅可以提高铁芯与镁棒的连接强度，最大限度减少了界面电阻，而且无缝隙，避免了由于铁芯与镁棒在粘接时造成的间隙而导致的间隙腐蚀。
【IPC分类】C23F13-02
【公开号】CN104746085
【申请号】CN201310752167
【发明人】邹宏辉, 马志新, 卢晓军, 温军国
【申请人】北京有色金属研究总院
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月31日