专利名称：：用于铝及铝合金的活性焊接方法及活性剂的制作方法
技术领域：
：本发明涉及活性焊接方法。
背景技术：
：活性焊接法是一种极具开发和应用价值的新型高效节能型焊接技术，它通过在待焊焊道表面涂敷一层很薄的表面活性剂，从而引起焊接电弧收缩或者焊接熔池内液态金属流态改变，可使焊接熔深达到传统焊接方法的2倍以上。活性焊接法最早应用于钨极氩弧焊(TIG焊，TungstenInertGasWelding),已经形成了A國TIG(ActivatingfluxTIG)焊的概念。由于其具有低能耗、高效率、高质量、操作简便以及环保等突出特点，已经在世界范围内引起了人们高度重视。目前，A-TIG焊已经成功应用于钛合金、不锈钢、碳钢、合金钢、镍基合金和钴基合金。而对于铝及其合金，由于其表面氧化膜的存在，必须采用交流电进行焊接，并且因为其熔沸点比较低，从而导致进行A-TIG焊时存在焊缝熔深显著增加与焊缝表面成形很难同时满足的难题。法国学者Sire和Marya针对铝合金提出了一种他们称之为FB-TIG焊(FluxBoundedTIGWelding)的焊接方法，将活性剂涂敷在待焊焊道两侧，中间留出一定间隙，然后进行正常的TIG焊。虽然采用这种方法能保证焊缝表面成形良好，但熔深增加效果也并不理想。
发明内容本发明的目的提供一种适用于铝及铝合金的活性焊接方法及活性剂。本发明是用于铝及铝合金的活性焊接的焊接方法及活性剂，在进行传统TIG焊接前，将主要成分为卣化物的低熔沸点和低电阻率的表面活性剂均匀涂敷在待焊焊道表面中心区域，活性剂涂层宽度不大于10mm;在该区活性剂两侧分别涂敷一层高熔沸点和高电阻率的活性剂；两侧涂层和中间涂层的总宽度大于20mm。所用活性剂，所使用的两侧涂层活性剂为SiQ2;中间涂层活性剂由ZnF2、MnCI2、CdCl2和Te组成，质量百分含量为ZnF25~15%,MnCI240~55%,CdCI220~35%,Te5~20%。经过大量系统的试验研究，发现在铝及其合金的活性焊接法中活性剂收缩电弧是活性剂增加焊缝熔深的主要机理。在此发现的基础上，本发明提出的适用于铝及铝合金的新型活性焊接法，利用两侧涂层压缩电弧弧跟，而中间涂层进一步收缩电弧，同时保证焊缝表面成形良好。所以釆用该焊接方法可同时保证焊缝熔深增加显著和焊缝表面成形良好。本发明的焊接方法称之为FluxZoneTIG焊接方法，简称FZ-TIG焊。图1为传统TIG焊时的焊缝横截面照片，图2为FZ-TIG焊时的焊缝横截面照片，图3为传统TIG焊和FZ-TIG焊的焊缝表面照片。具体实施例方式本发明是用于铝及铝合金的活性焊接方法及活性剂，在进行传统TIG焊接前，将主要成分为卤化物的低熔沸点和低电阻率的表面活性剂均勻涂敷在待焊焊道表面中心区域，活性剂涂层宽度不大于10mm;在该区活性剂两侧分别涂敷一层高熔沸点和高电阻率的活性剂；两侧涂层和中间涂层的总宽度大于20mm。活性剂用丙酮，或者丁酮，或者乙醇溶解，搅拌成糊状后均匀地涂敷在工件表面，以遮盖原有金属光泽为宜，待丙酮，或者丁酮，或者乙醇挥发后进行正常的鎢极氩弧焊。本发明的用于铝及铝合金的活性焊接方法，采用交流焊进行焊接，或者采用直流正接焊进行焊接。用于铝及铝合金的活性焊接的活性剂，所使用的两侧涂层活性剂为Si02;中间涂层活性剂由ZnF2、MnCI2、CdCl2和Te组成，质量百分含量为ZnF25~15%,MnCI240~55%,CdCI220~35%,Te5~20%。以铝锰合金LF21为例，试件尺寸为200mmx80mmx8mm。焊接前先用无水乙醇擦拭工件表面以除去表面油污，然后用细钢丝刷刷净待焊焊道表面，直到露出金属光泽为止。第一实施例采用交流FZ-TIG焊进行焊接，两侧涂层之间的间隙为4mm，两侧涂层和中间涂层的总宽度大于20mm。焊接规范如表1所示。焊接前，将活性剂用丙酮溶解，搅拌成糊状后用毛刷均匀地涂敷在工件表面，以遮盖原有金属光泽为宜。待丙酮挥发完全后进行常规TIG焊。表1焊接规范参数<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>釆用表1焊接规范参数进行焊接，传统TIG焊的焊缝熔深为1.8~2.2mm，熔宽为9.2~10.0mm，焊缝横截面如图1所示。而采用表1焊接规范进行FZ-TIG焊时，两侧涂层采用Si02,中间涂层活性剂配方和焊缝熔深熔宽如表2所示。表2交流FZ-TIG焊的中间涂层活性剂配方和焊缝熔深熔宽试件号中间涂层活性剂组分组成和质量百分含量熔深熔宽<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>从表2可以看出，采用FZ-TIG焊接法焊接铝合金，可以明显增加焊接熔深,尤其是2号试件，其熔深为常规交流钨极氩弧焊熔深的3倍以上，熔宽几乎没有变化，如图2所示，并且表面成形良好，如图3所示。焊缝区显微组织为a-AI基体上分布着p-MnAle颗粒，与常规交流TIG焊相比，晶粒有所细化。表3为焊缝力学性能，可以看出采用FZ-TIG焊接法及其所开发的活性剂材料焊接所得焊缝的力学性能良好。表3焊缝力学性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>第三实施例进行交流FZ-TIG焊，中间涂层活性剂的组成及其质量百分比为ZnF210。/。，MnCI245%，CdCI230%,Te15%，两侧涂层采用Si02,两侧涂层之间的间隙4mm，两侧涂层和中间涂层的总宽度大于20mm。焊接前，将活性剂分别用丙酮、丁酮和乙醇溶解，搅拌成糊状后用毛刷均匀地涂敷在工件表面，以遮盖原有金属光泽为宜。待丙酮、丁酮或者乙醇挥发完全后进行常规TIG焊，焊接规范如表1所示。交流FZ-TIG焊时的焊缝熔深熔宽如表5所示。表5不同涂层间隙时的焊缝熔深熔宽熔深熔宽活性剂溶剂0/(mm)W/(mm)丙酮7.09.8丁酮5.38.0乙醇6.29.6第四实施例采用直流正接FZ-TIG焊进行焊接，中间涂层活性剂的组成及其质量百分比为ZnF210。/。，MnCI245%，CdCI230%,Te15%,两侧涂层釆用Si02,两侧涂层之间的间隙4mm,两侧涂层和中间涂层的总宽度大于20mm。焊接前，将活性剂用丙酮溶解，搅拌成糊状后用毛刷均匀地涂敷在工件表面，以遮盖原有金属光泽为宜。待丙酮挥发完全后进行常规TIG焊，焊接规范如表6所示。表6焊接规范参数焊接电流焊接速度气流量弧长锡极直径钨极尖端角度〃(A)i//(mrrvmin-1)Q/(L'min-1)〃(mm)0/(mm)0/(°)1401251533.245采用表6规范参数进行常规的直流正接TIG焊，不能打开焊缝表面氧化膜,焊缝表面由于电弧的高温作用发黑发皱。焊缝熔深为2.5mm。而在相同焊接规范参数下，采用FZ-TIG焊接法及其所开发的活性剂材料，由于中间涂层活性剂中卣化物的作用，焊缝表面氧化膜被打开，露出了铝合金光亮的金属本色。焊缝熔深为6.8mm,为常规直流正接钨极氩弧焊的2.7倍。焊缝组织为oc-AI基体上分布着P-MnAle颗粒，与常规直流正接TIG焊相比，晶粒有所细化。权利要求1、用于铝及铝合金的活性焊接方法，其特征在于在进行传统TIG焊接前，将主要成分为卤化物的低熔沸点和低电阻率的表面活性剂均匀涂敷在待焊焊道表面中心区域，活性剂涂层宽度不大于10mm；在该区活性剂两侧分别涂敷一层高熔沸点和高电阻率的活性剂；两侧涂层和中间涂层的总宽度大于20mm。2、根据权利要求1所述的用于铝及铝合金的活性焊接方法，其特征在于活性剂用丙酮，或者丁酮，或者乙醇溶解，搅拌成糊状后均句地涂敷在工件表面，以遮盖原有金属光泽为宜，待丙酮，或者丁酮，或者乙醇挥发后进行正常的钨极氩弧焊。3、根据权利要求1和2所述的用于铝及铝合金的活性焊接方法，其特征在于釆用交流焊进行焊接，或者釆用直流正接焊进行焊接。4、用于铝及铝合金的活性焊接的活性剂，其特征在于所使用的两侧涂层活性剂为Si02;中间涂层活性剂由ZnF2、MnCI2、CdCl2和Te组成，质量百分含量为ZnF25~15%,MnCI240~55%，CdCI220~35%,Te5~20%。全文摘要用于铝及铝合金的活性焊接方法及活性剂，在进行传统TIG焊接前，将主要成分为卤化物的低熔沸点和低电阻率的表面活性剂均匀涂敷在待焊焊道表面中心区域，活性剂涂层宽度不大于10mm；在该区活性剂两侧分别涂敷一层高熔沸点和高电阻率的活性剂；两侧涂层和中间涂层的总宽度大于20mm，所用活性剂中两侧涂层活性剂为SiO<sub>2</sub>；中间涂层活性剂由ZnF<sub>2</sub>、MnCl<sub>2</sub>、CdCl<sub>2</sub>和Te组成，质量百分含量为ZnF<sub>2</sub>5～15％，MnCl<sub>2</sub>40～55％，CdCl<sub>2</sub>20～35％，Te5～20％。文档编号B23K9/16GK101347859SQ20081001826公开日2009年1月21日申请日期2008年5月8日优先权日2008年5月8日发明者丁樊,勇黄申请人:兰州理工大学