一种耐腐蚀焊缝结构的3D打印构筑方法与流程

文档序号:34652666发布日期:2023-06-29 21:12阅读:32来源:国知局

本发明涉及焊接方法,具体涉及一种耐腐蚀焊缝结构的3d打印构筑方法。


背景技术:

1、目前,大型电解槽的主极板和极框的材料多采用碳钢,为防止腐蚀,需在碳钢材料表面电镀镍。在电解槽装配过程中,为了降低接触电阻(即电解槽槽压),通常需采用焊接工艺连接不同组件,例如,将镍丝网(含活性涂层)焊接到极板框上。然而,大型电解槽在工况运行后,常常可以观察到在焊缝位置的严重腐蚀,甚至进一步导致部件脱落,这主要是由于在高温焊接过程中,铁原子扩散造成焊缝表面的铁浓度较高,焊缝因原电池作用、阳极极化作用等,将发生剧烈的(电)腐蚀。尽管目前可通过增加密封垫来减少焊缝和电解液接触,延长电解槽使用寿命,但由于在高压环境下碱液会渗透到密封垫与焊缝之间,腐蚀问题没有得到根本性解决。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐腐蚀焊缝结构的3d打印构筑方法,本发明利用3d打印技术对焊缝位置进行精准/精细的表面处理,构筑阻挡层和防腐层隔绝焊缝与电解液的直接接触,提高电解槽在工况下的耐腐蚀性,大幅度提高其使用寿命。

2、为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:

3、本发明提供了一种耐腐蚀焊缝结构的3d打印构筑方法,包括以下步骤:

4、将金属粉末和稀土金属在保护性气氛中混合均匀,得到混合金属粉末;所述金属粉末包括镍或镍合金;

5、将所述混合金属粉末在真空环境下加热至液态,雾化后得到3d打印粉末;

6、将所述3d打印粉末装入3d打印设备中,根据预定轨迹在焊缝表面进行分层打印,在焊缝表面依次形成阻挡层和防腐层;

7、打印所述阻挡层的工艺参数包括:激光功率为2000~2800w,扫描速度为500~900mm/min,送粉速率为3~10g/min,光斑直径为2~5mm;

8、打印所述防腐层的工艺参数包括:激光功率为1500~2300w,扫描速度为400~700mm/min,送粉速率为3~10g/min,光斑直径为2~5mm。

9、优选地,所述金属粉末和稀土金属的体积比为99~99.5:0.5~1。

10、优选地,所述镍合金包括镍铬合金、镍铜合金和n6纯镍合金中的一种或几种;所述稀土金属包括镧、铌、钇和铈中的一种或几种。

11、优选地,所述3d打印粉末的平均粒径为53~150μm。

12、优选地,所述焊缝的铁元素的质量百分比高于0.2%。

13、优选地,所述阻挡层的厚度为0.2~2mm。

14、优选地,所述防腐层的厚度为0.5~2.5mm。

15、优选地,所述在焊缝表面进行分层打印前,还包括对焊缝进行预热处理。

16、优选地,所述预热处理的温度为100~500℃。

17、优选地,所述焊缝为电解槽中的焊缝。

18、本发明提供了一种耐腐蚀焊缝结构的3d打印构筑方法,本发明利用3d打印技术制备的阻挡层和防腐层致密、均一且厚度可控,能够提高焊缝的耐腐蚀性,提高使用寿命;能够精准定位焊缝、精细处理焊缝影响范围,可大幅度降低材料损耗,成本低廉。本发明限定阻挡层的打印工艺参数包括:激光功率为2000~2800w,扫描速度为500~900mm/min,送粉速率为3~10g/min,光斑直径为2~5mm,能够在高功率下快速熔合,提高阻挡层与焊缝的结合力,同时较大的厚度能够更好的阻挡铁离子进入防腐层。本发明限定防腐层的打印工艺参数包括:激光功率为1500~2300w,扫描速度为400~700mm/min,送粉速率为3~10g/min,光斑直径为2~5mm,在慢扫描速度下有利于提高防腐层的致密性,较低的激光功率能减缓阻挡层中铁离子扩散速度,避免铁离子由阻挡层渗透到防腐层中。

19、本发明的方法操作灵活、方便,对于焊缝宏观结构无特殊要求,具有普适性。



技术特征:

1.一种耐腐蚀焊缝结构的3d打印构筑方法,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的3d打印构筑方法,其特征在于,所述金属粉末和稀土金属的体积比为99~99.5:0.5~1。

3.根据权利要求1或2所述的3d打印构筑方法,其特征在于,所述镍合金包括镍铬合金、镍铜合金和n6纯镍合金中的一种或几种;所述稀土金属包括镧、铌、钇和铈中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的3d打印构筑方法,其特征在于,所述3d打印粉末的平均粒径为53~150μm。

5.根据权利要求1所述的3d打印构筑方法,其特征在于,所述焊缝的铁元素的质量百分比高于0.2%。

6.根据权利要求1所述的3d打印构筑方法,其特征在于,所述阻挡层的厚度为0.2~2mm。

7.根据权利要求1所述的3d打印构筑方法,其特征在于,所述防腐层的厚度为0.5~2.5mm。

8.根据权利要求1所述的3d打印构筑方法,其特征在于,所述在焊缝表面进行分层打印前,还包括对焊缝进行预热处理。

9.根据权利要求8所述的3d打印构筑方法,其特征在于,所述预热处理的温度为100~500℃。

10.根据权利要求1所述的3d打印构筑方法,其特征在于,所述焊缝为电解槽中的焊缝。


技术总结
本发明提供了一种耐腐蚀焊缝结构的3D打印构筑方法,涉及焊接方法技术领域。本发明利用3D打印技术制备的阻挡层和防腐层致密、均一且厚度可控,能够提高焊缝的耐腐蚀性,提高使用寿命;能够精准定位焊缝、精细处理焊缝影响范围,可大幅度降低材料损耗,成本低廉。本发明的方法操作灵活、方便,对于焊缝宏观结构无特殊要求,具有普适性。

技术研发人员:孟遥,刘慧,张雪,王彦东
受保护的技术使用者:陕西华秦新能源科技有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/13
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