一种环境友好型无镀铜不锈钢焊丝的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种环境友好型无镀铜不锈钢焊丝的制备方法，属于焊丝加工技术领域。本发明以氢氧化钠，碳酸钠，十二水合磷酸钠，硅酸钠为原料，制备除油液，并将抛光后的低碳钢丝浸泡在除油液中超声清洗，再与纯镍条接通电源放置在由六水合硫酸镍、氯化镍、二氧化钛等混合制得的电镀液中进行电镀，电镀完全后干燥即得环境友好型无镀铜不锈钢焊丝，本发明通过电镀一层镍和二氧化钛至低碳钢丝表面，使焊丝的塑韧性和耐高温性能显著提高，避免了以往焊丝镀铜生产过程中所造成的环境污染和人身健康隐患问题，提高了焊丝制备过程的安全性，具有广泛的应用前景。
【专利说明】
一种环境友好型无镀铜不锈钢焊丝的制备方法
技术领域
[0001]本发明公开了一种环境友好型无镀铜不锈钢焊丝的制备方法，属于焊丝加工技术领域。
【背景技术】
[0002]现有技术中，焊丝的镀铜生产过程存在较严重的环境污染问题，无论镀液、废气，还是废弃液都会对人的健康和环境带来极大的危害，同时在镀铜焊丝的使用过程中所产生的铜蒸汽也会对人体带来另一种危害。而无镀铜焊丝的提出正是基于上面这些问题，在其生产过程中，尽管去掉了镀铜工序，但却采用环保的生产工艺保证无镀铜焊丝具有可靠的抗锈蚀性能，甚至还具有一些特殊的性能，如良好的送丝性能、稳定的电弧性能、熔滴细小等。
[0003]不锈钢焊丝及其制备方法可分位不锈钢实芯焊丝和不锈钢药芯焊丝，其中不锈钢药芯焊丝可以像碳钢和低合金钢药芯焊丝一样，对不锈钢进行既简便又高效的焊接，不锈钢药芯焊丝的应用主要以MAG焊为主，与手工焊相比，可提高熔敷速度;对电流、电压的适应范围大，焊接条件设定较为容易，易于进行半自动和自动化焊接，在汽车工业、电子电器、交通运输、航空航天和国防军事领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景。当前焊丝表面主要采用镀铜处理，其主要作用是防锈，其次增加焊丝自润滑性及耐磨性，铜元素对焊接性和熔敷金属组织性能并无实际意义;但是镀铜生产过程中产生的废液污染环境，且造成生产成本提高和资源浪费;而且镀铜层若存在缺陷，表面涂层不均匀，造成钢焊丝基体曝露直接与外界接触，则会加快焊丝的锈蚀，增加企业生产成本;除此之外，焊接过程中产生的电弧辐射强度较大，气体保护产生的弧光强度及紫外线辐射强度分别为手工电弧焊的2?3倍和20?40倍，且镀铜焊丝焊接过程中产生的含有重金属铜的烟雾，致使工人产生金属铜烟雾综合症。镀铜焊丝生产过程中产生的毒性氰化物对环境造成严重污染。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题:针对目前传统的焊丝在使用过程中，镀铜层对环境造成严重的污染，且韧性和屈服性能不佳的缺陷，本发明提供了一种环境友好型无镀铜不锈钢焊丝的制备方法，本发明以氢氧化钠，碳酸钠，十二水合磷酸钠，硅酸钠为原料，制备除油液，并将抛光后的低碳钢丝浸泡在除油液中超声清洗，再与纯镍条接通电源放置在由六水合硫酸镍、氯化镍、二氧化钛等混合制得的电镀液中进行电镀，电镀完全后干燥即得环境友好型无镀铜不锈钢焊丝，本发明通过电镀一层镍和二氧化钛至低碳钢丝表面，使焊丝的塑韧性和耐高温性能显著提高，同时避免了以往焊丝镀铜生产过程中所造成的环境污染和人身健康隐患问题，提高了焊丝强度，具有广泛的应用前景。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(I)称取20?25g氢氧化钠，18?20g碳酸钠，36?40g十二水合磷酸钠，3?5g娃酸钠，加入800?100mL去离子水中，以300?400r/min搅拌至固体完全溶解，加入I?2g烧基酸聚氧乙稀醚，继续搅拌1?15min，得除油液；
(2)剪取10?20cm直径为1.0?1.2mm低碳钢丝，用砂纸打磨低碳钢丝表面，随后用抛光机打磨抛光至表面光洁，将抛光后的低碳钢丝置于超声波清洗机中，加入500?600mL上述除油液，保持超声波功率为15?18kW，控制温度为70?80 °C，清洗15?20min，取出低碳钢丝并用无水乙醇洗涤低碳钢丝3?5次，得抛光除油处理低碳钢丝，备用；
(3)称取100?120g六水合硫酸镍，40?50g氯化镍，30?45g硼酸，25?30g二氧化钛，
0.02?0.03g椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠，0.02?0.03g椰子油脂肪酰二乙醇胺，加入900?100mL去离子水中，并用500W超声波超声分散I?2h，得电镀液；
(4 )将步骤(2 )制备的抛光除油处理低碳钢丝，浸泡在100?150mL质量分数为5%硫酸溶液中15?20min，随后与纯镍条接通电源后平行放置在上述电镀液中，控制电流密度为3?4A/dm2，在45?50°C恒温水浴下电镀20?30min，得复合镀层低碳钢丝，将复合镀层低碳钢丝置于鼓风干燥箱中，在200?300°C下干燥15?20min，得环境友好型无镀铜不锈钢焊丝。
[0006]本发明的应用方法是:先将本发明制得的环境友好型无镀铜不锈钢焊丝置于200?250°C烘干I?2h至其表面完全干燥，在焊接电流为80?100A，焊接电压为15?17V，保护气流量为16?18?.π?η—1的82%氩气和18% 二氧化碳混合气体，用焊剂SJ501涂覆于待焊接金属一侧，用自动埋弧焊机与焊丝进行焊接，焊丝的屈服强度为610?640MPa，抗拉强度为700?720MPa，断后伸长率为28?32%。
[0007]本发明的有益效果是:
(1)本发明制备的焊丝避免了以往焊丝镀铜生产过程中所造成的环境污染和人身健康隐患等问题，从而提高了焊丝制备过程中的安全性能；
(2)所得的焊丝提高了焊缝熔敷金属的硬度和抗拉强度，提升了焊接强度级别，适合大规模生产应用。
【具体实施方式】
[0008]首先称取20?25g氢氧化钠，18?20g碳酸钠，36?40g十二水合磷酸钠，3?5g娃酸钠，加入800?100mL去离子水中，以300?400r/min搅拌至固体完全溶解，加入I?2g烷基酸聚氧乙稀醚，继续搅拌10?15min，得除油液;剪取10?20cm直径为1.0?1.2mm低碳钢丝，用砂纸打磨低碳钢丝表面，随后用抛光机打磨抛光至表面光洁，将抛光后的低碳钢丝置于超声波清洗机中，加入500?600mL上述除油液，保持超声波功率为15?18kW，控制温度为70?80°C，清洗15?20min，取出低碳钢丝并用无水乙醇洗涤低碳钢丝3?5次，得抛光除油处理低碳钢丝，备用；称取100?120g六水合硫酸镍，40?50g氯化镍，30?45g硼酸，25?30g 二氧化钛，0.02?0.03g椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠，0.02?0.03g椰子油脂肪酰二乙醇胺，加入900?100mL去离子水中，并用500W超声波超声分散I?2h，得电镀液;将制备的抛光除油处理低碳钢丝，浸泡在100?150mL质量分数为5%硫酸溶液中15?20min，随后与纯镍条接通电源后平行放置在上述电镀液中，控制电流密度为3?4A/dm2，在45?50 °C恒温水浴下电镀20?30min，得复合镀层低碳钢丝，将复合镀层低碳钢丝置于鼓风干燥箱中，在200?300 °C下干燥15?20min，得环境友好型无镀铜不锈钢焊丝。
[0009]实例I
首先称取20g氢氧化钠，18g碳酸钠，36g十二水合磷酸钠，3g硅酸钠，加入800mL去离子水中，以300r/min搅拌至固体完全溶解，加入Ig烧基酸聚氧乙稀醚，继续搅拌1min，得除油液;剪取1cm直径为1.0mm低碳钢丝，用砂纸打磨低碳钢丝表面，随后用抛光机打磨抛光至表面光洁，将抛光后的低碳钢丝置于超声波清洗机中，加入500mL上述除油液，保持超声波功率为15kW，控制温度为70°C，清洗15min，取出低碳钢丝并用无水乙醇洗涤低碳钢丝3次，得抛光除油处理低碳钢丝，备用；称取10g六水合硫酸镍，40g氯化镍，30g硼酸，25g 二氧化钛，0.02g椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠，0.02g椰子油脂肪酰二乙醇胺，加入900mL去离子水中，并用500W超声波超声分散lh，得电镀液;将制备的抛光除油处理低碳钢丝，浸泡在10mL质量分数为5%硫酸溶液中15min，随后与纯镍条接通电源后平行放置在上述电镀液中，控制电流密度为3A/dm2，在45°C恒温水浴下电镀20min，得复合镀层低碳钢丝，将复合镀层低碳钢丝置于鼓风干燥箱中，在200°C下干燥15min，得环境友好型无镀铜不锈钢焊丝。
[0010]本发明的应用方法是:先将本发明制得的环境友好型无镀铜不锈钢焊丝置于200°C烘干Ih至其表面完全干燥，在焊接电流为80A，焊接电压为15V，82%氩气和18% 二氧化碳混合保护气流量为16L ^irT1，再用焊剂SJ501涂覆于待焊接金属一小侧，用自动埋弧焊机用焊丝进行焊接，焊丝的屈服强度为610MPa，抗拉强度为700MPa，断后伸长率为28%。
[0011]实例2
首先称取23g氢氧化钠，19g碳酸钠，38g十二水合磷酸钠，4g硅酸钠，加入900mL去离子水中，以350r/min搅拌至固体完全溶解，加入1.5g烧基酸聚氧乙稀醚，继续搅拌13min，得除油液;剪取15cm直径为1.1mm低碳钢丝，用砂纸打磨低碳钢丝表面，随后用抛光机打磨抛光至表面光洁，将抛光后的低碳钢丝置于超声波清洗机中，加入550mL上述除油液，保持超声波功率为17kW，控制温度为75°C，清洗17min，取出低碳钢丝并用无水乙醇洗涤低碳钢丝4次，得抛光除油处理低碳钢丝，备用;称取I 1g六水合硫酸镍，45g氯化镍，38g硼酸，27g 二氧化钛，0.025g椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠，0.025g椰子油脂肪酰二乙醇胺，加入950mL去离子水中，并用500W超声波超声分散1.5h，得电镀液;将制备的抛光除油处理低碳钢丝，浸泡在130mL质量分数为5%硫酸溶液中17min，随后与纯镍条接通电源后平行放置在上述电镀液中，控制电流密度为3.5A/dm2，在47 °(:恒温水浴下电镀25min，得复合镀层低碳钢丝，将复合镀层低碳钢丝置于鼓风干燥箱中，在250°C下干燥17min，得环境友好型无镀铜不锈钢焊丝。
[0012]本发明的应用方法是:先将本发明制得的环境友好型无镀铜不锈钢焊丝置于230°C烘干1.5h至其表面完全干燥，在焊接电流为90A，焊接电压为16V，82%氩气和18% 二氧化碳混合保护气流量为17L ^irT1，再用焊剂SJ501涂覆于待焊接金属一小侧，用自动埋弧焊机用焊丝进行焊接，焊丝的屈服强度为625MPa，抗拉强度为710MPa，断后伸长率为30%。
[0013]实例3
首先称取25g氢氧化钠，20g碳酸钠，40g十二水合磷酸钠，5g硅酸钠，加入I OOOmL去离子水中，以400r/min搅拌至固体完全溶解，加入2g烧基酸聚氧乙稀醚，继续搅拌15min，得除油液;剪取20cm直径为1.2mm低碳钢丝，用砂纸打磨低碳钢丝表面，随后用抛光机打磨抛光至表面光洁，将抛光后的低碳钢丝置于超声波清洗机中，加入600mL上述除油液，保持超声波功率为18kW，控制温度为80 °C，清洗20min，取出低碳钢丝并用无水乙醇洗涤低碳钢丝5次，得抛光除油处理低碳钢丝，备用；称取120g六水合硫酸镍，50g氯化镍，45g硼酸，30g 二氧化钛，0.03g椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠，0.03g椰子油脂肪酰二乙醇胺，加入100mL去离子水中，并用500W超声波超声分散2h，得电镀液;将制备的抛光除油处理低碳钢丝，浸泡在150mL质量分数为5%硫酸溶液中20min，随后与纯镍条接通电源后平行放置在上述电镀液中，控制电流密度为4A/dm2，在50°C恒温水浴下电镀30min，得复合镀层低碳钢丝，将复合镀层低碳钢丝置于鼓风干燥箱中，在300°C下干燥20min，得环境友好型无镀铜不锈钢焊丝。
[0014]本发明的应用方法是:先将本发明制得的环境友好型无镀铜不锈钢焊丝置于250°C烘干2h至其表面完全干燥，在焊接电流为100A，焊接电压为17V，82%氩气和18% 二氧化碳混合保护气流量为18L ^irT1，再用焊剂SJ501涂覆于待焊接金属一小侧，用自动埋弧焊机用焊丝进行焊接，焊丝的屈服强度为640MPa，抗拉强度为720MPa，断后伸长率为32%。
【主权项】
1.一种环境友好型无镀铜不锈钢焊丝的制备方法，其特征在于具体制备步骤为: (1)称取20?25g氢氧化钠，18?20g碳酸钠，36?40g十二水合磷酸钠，3?5g娃酸钠，加入800?100mL去离子水中，以300?400r/min搅拌至固体完全溶解，加入I?2g烧基酸聚氧乙稀醚，继续搅拌1?15min，得除油液； (2)剪取10?20cm直径为1.0?1.2mm低碳钢丝，用砂纸打磨低碳钢丝表面，随后用抛光机打磨抛光至表面光洁，将抛光后的低碳钢丝置于超声波清洗机中，加入500?600mL上述除油液，保持超声波功率为15?18kW，控制温度为70?80 °C，清洗15?20min，取出低碳钢丝并用无水乙醇洗涤低碳钢丝3?5次，得抛光除油处理低碳钢丝，备用； (3)称取100?120g六水合硫酸镍，40?50g氯化镍，30?45g硼酸，25?30g二氧化钛，.0.02?0.03g椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠，0.02?0.03g椰子油脂肪酰二乙醇胺，加入900?100mL去离子水中，并用500W超声波超声分散I?2h，得电镀液； (4)将步骤(2)制备的抛光除油处理低碳钢丝，浸泡在100?150mL质量分数为5%硫酸溶液中15?20min，随后与纯镍条接通电源后平行放置在上述电镀液中，控制电流密度为3?4A/dm2，在45?50°C恒温水浴下电镀20?30min，得复合镀层低碳钢丝，将复合镀层低碳钢丝置于鼓风干燥箱中，在200?300°C下干燥15?20min，得环境友好型无镀铜不锈钢焊丝。
【文档编号】C25D7/06GK106086975SQ201610746123
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月29日
【发明人】阮炜, 宋豪, 陆娜
【申请人】宁波江东甬风工业设计有限公司