一种玄武岩颗粒改性制备铝合金焊丝的方法
【专利摘要】本发明公开了一种玄武岩颗粒改性制备铝合金焊丝的方法，属于铝合金焊丝制备技术领域。本发明收集玄武岩破碎碾磨后，预热、保温加热、淬火处理，与硅酸钠粉末混合，加入聚乙二醇溶液球磨，球磨浆料干燥后，与铝合金2A21粉末混合球磨，冷压、热压后，进行拉丝，洗涤、干燥制得铝合金焊丝。本发明的有益效果是：本发明制备步骤简单，所得产品质量好，成品率达95.6%以上，低温性能好；充分利用玄武岩改性制备铝合金焊丝，有效解决了线坯塑性比较差，后续拉制过程中容易出现断丝问题。
【专利说明】
一种玄武岩颗粒改性制备铝合金焊丝的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种玄武岩颗粒改性制备铝合金焊丝的方法，属于铝合金焊丝制备技术领域。
【背景技术】
[0002]铝合金焊丝化学成分，除铝基体外一般还含有各种主要合金元素、添加的微量元素及杂质元素。合金元素的种类和含量决定着焊丝的使用性能，如力学性能、焊接性能、耐蚀性能等。铝合金焊丝广泛应用于铝合金氩弧焊及气焊。焊丝选用主要根据母材的种类、接头的抗裂性能、机械性能、抗腐蚀性能及经阳极化处理后焊缝与母材的色彩协调等方面的要求综合考虑。目前国内铝合金焊丝线坯的生产工艺大致有立式半连续铸造-挤压法、连铸连乳法、水平连铸连拉法三种。立式半连续铸造-挤压法的工艺流程，配料-熔化-精炼-立式半连续铸造-铸锭均匀化-铸锭加热-热挤压-直径8_线坯;连铸连乳法的工艺流程，配料_熔化-精炼-连续铸造-热连乳-直径9.8_线坯;水平连铸连拉法的工艺流程，配料-熔化-精炼-水平连铸连拉(12个或24个结晶器并联)-直径12mm线坯。由于线坯塑性比较差，后续拉制过程中容易出现断丝，产品质量差、性能不稳定，设备投资较大，工序多，占地面积大，工模具消耗和能耗较高，生产过程中的废料较高，产品成品率较低，低温性能较差。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题:针对目前方法制备铝合金焊丝，由于线坯塑性比较差，后续拉制过程中容易出现断丝，产品质量差，成品率较低，低温性能较差的弊端，提供了一种收集玄武岩破碎碾磨后，预热、保温加热、淬火处理，与硅酸钠粉末混合，加入聚乙二醇溶液球磨，球磨浆料干燥后，与铝合金2A21粉末混合球磨，冷压、热压后，进行拉丝，洗涤、干燥制得铝合金焊丝的方法。本发明制备步骤简单，所得产品质量好，成品率达95.6%以上，低温性能好，充分利用玄武岩改性制备铝合金焊丝，有效解决了线坯塑性比较差，后续拉制过程中容易出现断丝问题。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是:
(1)收集玄武岩，将其置于液压破碎机中破碎成碎块，随后将玄武岩碎块置于球磨罐中，在450?500r/min下球磨6?8h，制备得120?140目玄武岩粉末；
(2)将玄武岩粉末置于管式电阻炉中，在150?200°C下预热I?2h，待预热完成后，以10°C/min速率程序升温至1150?1200 °C，保温加热2?3h后，将熔融玄武岩置于O?5°C冰水浴中淬火处理，待淬火完成后，收集非晶玄武岩，将其碾磨并过120?130目筛，制备得非晶玄武岩粉末；
(3)按质量比1:5，将硅酸钠与上述所得非晶玄武岩粉末搅拌混合，制备得混合粉末，将其置于球磨罐中，随后按固液比1:8，将质量浓度10%聚乙二醇溶液添加至混合粉末中，在450?500r/min下球磨2?3h，收集球磨楽料并置于65?80°C下干燥6?8h，制备得改性非晶玄武岩颗粒； (4)按质量比1:2，将上述改性非晶玄武岩颗粒与铝合金2A21粉末置于球磨罐中，控制球料比为2:1，在250?300r/min下球磨I?2h后，收集球磨混合粉末并置于模具中，在5?1MPa下冷压I?2h，待冷压完成后，将未脱模材料移入220?230°C下热压处理，控制压力为5?lOMPa，待压制20?25min后，静置冷却至室温，制备得直径为5?8mm的铝合金焊料线材；
(5)将上述制备的铝合金焊料线材置于直进式拉丝机上，控制拉伸速度为0.5m/s，待铝合金焊料线材拉伸至直径为2.5?4.0mm时，停止拉丝并静置冷却至室温，随后用去离子水冲洗3?5次，再在55?60 °C下干燥6?8h，即可制备得一种招合金焊丝。
[0005]本发明制得的铝合金焊丝抗拉强度达320?360MPa，屈服强度达250?280MPa，裂纹敏感性2.8?3.2%，断后伸长率2.3?3.5%，延伸率23?31%，屈服值125?146MPa。
[0006]本发明与其他方法相比，有益技术效果是:
(1)本发明制备步骤简单，所得产品质量好，成品率达95.6%以上，低温性能好；
(2)充分利用玄武岩改性制备铝合金焊丝，有效解决了线坯塑性比较差，后续拉制过程中容易出现断丝问题。
【具体实施方式】
[0007]首先收集玄武岩，将其置于液压破碎机中破碎成碎块，随后将玄武岩碎块置于球磨罐中，在450?500r/min下球磨6?Sh，制备得120?140目玄武岩粉末;再将玄武岩粉末置于管式电阻炉中，在150?200°C下预热I?2h，待预热完成后，以10°C/min速率程序升温至1150?1200 °C，保温加热2?3h后，将熔融玄武岩置于O?5 °C冰水浴中淬火处理，待淬火完成后，收集非晶玄武岩，将其碾磨并过120?130目筛，制备得非晶玄武岩粉末;按质量比1:5，将硅酸钠与上述所得非晶玄武岩粉末搅拌混合，制备得混合粉末，将其置于球磨罐中，随后按固液比1:8，将质量浓度10%聚乙二醇溶液添加至混合粉末中，在450?500r/min下球磨2?3h，收集球磨浆料并置于65?80°C下干燥6?8h，制备得改性非晶玄武岩颗粒;再按质量比1:2，将上述改性非晶玄武岩颗粒与铝合金2A21粉末置于球磨罐中，控制球料比为2:1，在250?300r/min下球磨I?2h后，收集球磨混合粉末并置于模具中，在5?1MPa下冷压I?2h，待冷压完成后，将未脱模材料移入220?230 °C下热压处理，控制压力为5?1MPa，待压制20?25min后，静置冷却至室温，制备得直径为5?8mm的铝合金焊料线材;最后将上述制备的铝合金焊料线材置于直进式拉丝机上，控制拉伸速度为0.5m/s，待铝合金焊料线材拉伸至直径为2.5?4.0mm时，停止拉丝并静置冷却至室温，随后用去离子水冲洗3?5次，再在55?60 0C下干燥6?8h，即可制备得一种招合金焊丝。
[0008]实例I
首先收集玄武岩，将其置于液压破碎机中破碎成碎块，随后将玄武岩碎块置于球磨罐中，在450r/min下球磨6h，制备得120目玄武岩粉末;再将玄武岩粉末置于管式电阻炉中，在1500C下预热Ih，待预热完成后，以10°C/min速率程序升温至1150°C，保温加热2h后，将熔融玄武岩置于(TC冰水浴中淬火处理，待淬火完成后，收集非晶玄武岩，将其碾磨并过120目筛，制备得非晶玄武岩粉末;按质量比1:5，将硅酸钠与上述所得非晶玄武岩粉末搅拌混合，制备得混合粉末，将其置于球磨罐中，随后按固液比1:8，将质量浓度10%聚乙二醇溶液添加至混合粉末中，在450r/min下球磨2h，收集球磨浆料并置于65°C下干燥6h，制备得改性非晶玄武岩颗粒;再按质量比1: 2，将上述改性非晶玄武岩颗粒与铝合金2A21粉末置于球磨罐中，控制球料比为2:1，在250r/min下球磨Ih后，收集球磨混合粉末并置于模具中，在5MPa下冷压lh，待冷压完成后，将未脱模材料移入220°C下热压处理，控制压力为5MPa，待压制20min后，静置冷却至室温，制备得直径为5mm的铝合金焊料线材;最后将上述制备的铝合金焊料线材置于直进式拉丝机上，控制拉伸速度为0.5m/s，待铝合金焊料线材拉伸至直径为
2.5mm时，停止拉丝并静置冷却至室温，随后用去离子水冲洗3次，再在55°C下干燥6h，即可制备得一种铝合金焊丝。
[0009]本发明制备步骤简单，所得产品质量好，成品率达95.9%，低温性能好;充分利用玄武岩改性制备铝合金焊丝，有效解决了线坯塑性比较差，后续拉制过程中容易出现断丝问题；制得的铝合金焊丝抗拉强度达320MPa，屈服强度达250MPa，裂纹敏感性2.8%，断后伸长率2.3%，延伸率23%，屈服值125MPa。
[0010]实例2
首先收集玄武岩，将其置于液压破碎机中破碎成碎块，随后将玄武岩碎块置于球磨罐中，在475r/min下球磨7h，制备得130目玄武岩粉末;再将玄武岩粉末置于管式电阻炉中，在175 °C下预热2h，待预热完成后，以1 °C /min速率程序升温至1580 °C，保温加热3h后，将熔融玄武岩置于:TC冰水浴中淬火处理，待淬火完成后，收集非晶玄武岩，将其碾磨并过125目筛，制备得非晶玄武岩粉末;按质量比1:5，将硅酸钠与上述所得非晶玄武岩粉末搅拌混合，制备得混合粉末，将其置于球磨罐中，随后按固液比1:8，将质量浓度10%聚乙二醇溶液添加至混合粉末中，在475r/min下球磨3h，收集球磨浆料并置于72°C下干燥7h，制备得改性非晶玄武岩颗粒;再按质量比1: 2，将上述改性非晶玄武岩颗粒与铝合金2A21粉末置于球磨罐中，控制球料比为2:1，在275r/min下球磨2h后，收集球磨混合粉末并置于模具中，在8MPa下冷压2h，待冷压完成后，将未脱模材料移入225 0C下热压处理，控制压力为8MPa，待压制23min后，静置冷却至室温，制备得直径为7mm的铝合金焊料线材;最后将上述制备的铝合金焊料线材置于直进式拉丝机上，控制拉伸速度为0.5m/s，待铝合金焊料线材拉伸至直径为
3.2mm时，停止拉丝并静置冷却至室温，随后用去离子水冲洗4次，再在58°C下干燥7h，即可制备得一种铝合金焊丝。
[0011]本发明制备步骤简单，所得产品质量好，成品率达96.3%，低温性能好;充分利用玄武岩改性制备铝合金焊丝，有效解决了线坯塑性比较差，后续拉制过程中容易出现断丝问题；制得的铝合金焊丝抗拉强度达340MPa，屈服强度达265MPa，裂纹敏感性3.0%，断后伸长率2.9%，延伸率27%，屈服值135MPa。
[0012]实例3
首先收集玄武岩，将其置于液压破碎机中破碎成碎块，随后将玄武岩碎块置于球磨罐中，在500r/min下球磨8h，制备得140目玄武岩粉末;再将玄武岩粉末置于管式电阻炉中，在200 °C下预热2h，待预热完成后，以1 °C /min速率程序升温至1200 °C,保温加热3h后，将熔融玄武岩置于5°C冰水浴中淬火处理，待淬火完成后，收集非晶玄武岩，将其碾磨并过130目筛，制备得非晶玄武岩粉末;按质量比1:5，将硅酸钠与上述所得非晶玄武岩粉末搅拌混合，制备得混合粉末，将其置于球磨罐中，随后按固液比1:8，将质量浓度10%聚乙二醇溶液添加至混合粉末中，在500r/min下球磨3h，收集球磨浆料并置于80°C下干燥Sh，制备得改性非晶玄武岩颗粒;再按质量比1: 2，将上述改性非晶玄武岩颗粒与铝合金2A21粉末置于球磨罐中，控制球料比为2:1，在300r/min下球磨2h后，收集球磨混合粉末并置于模具中，在1MPa下冷压2h，待冷压完成后，将未脱模材料移入230°C下热压处理，控制压力为lOMPa，待压制25min后，静置冷却至室温，制备得直径为8mm的铝合金焊料线材;最后将上述制备的铝合金焊料线材置于直进式拉丝机上，控制拉伸速度为0.5m/s，待铝合金焊料线材拉伸至直径为4.0mm时，停止拉丝并静置冷却至室温，随后用去离子水冲洗5次，再在60°C下干燥Sh，即可制备得一种铝合金焊丝。
[0013]本发明制备步骤简单，所得产品质量好，成品率达96.8%，低温性能好;充分利用玄武岩改性制备铝合金焊丝，有效解决了线坯塑性比较差，后续拉制过程中容易出现断丝问题；制得的铝合金焊丝抗拉强度达360MPa，屈服强度达280MPa，裂纹敏感性3.2%，断后伸长率3.5%，延伸率31%，屈服值146MPa。
【主权项】
1.一种玄武岩颗粒改性制备铝合金焊丝的方法，其特征在于具体制备步骤为: (1)收集玄武岩，将其置于液压破碎机中破碎成碎块，随后将玄武岩碎块置于球磨罐中，在450?500r/min下球磨6?8h，制备得120?140目玄武岩粉末； (2)将玄武岩粉末置于管式电阻炉中，在150?200°C下预热I?2h，待预热完成后，以10°C/min速率程序升温至1150?1200 °C，保温加热2?3h后，将熔融玄武岩置于O?5°C冰水浴中淬火处理，待淬火完成后，收集非晶玄武岩，将其碾磨并过120?130目筛，制备得非晶玄武岩粉末； (3)按质量比1:5，将硅酸钠与上述所得非晶玄武岩粉末搅拌混合，制备得混合粉末，将其置于球磨罐中，随后按固液比1:8，将质量浓度10%聚乙二醇溶液添加至混合粉末中，在450?500r/min下球磨2?3h，收集球磨楽料并置于65?80°C下干燥6?8h，制备得改性非晶玄武岩颗粒； (4)按质量比1:2，将上述改性非晶玄武岩颗粒与铝合金2A21粉末置于球磨罐中，控制球料比为2:1，在250?300r/min下球磨I?2h后，收集球磨混合粉末并置于模具中，在5?1MPa下冷压I?2h，待冷压完成后，将未脱模材料移入220?230°C下热压处理，控制压力为5?lOMPa，待压制20?25min后，静置冷却至室温，制备得直径为5?8mm的铝合金焊料线材； (5)将上述制备的铝合金焊料线材置于直进式拉丝机上，控制拉伸速度为0.5m/s，待铝合金焊料线材拉伸至直径为2.5?4.0mm时，停止拉丝并静置冷却至室温，随后用去离子水冲洗3?5次，再在55?60 °C下干燥6?8h，即可制备得一种招合金焊丝。
【文档编号】B23K35/40GK106041372SQ201610540696
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月11日
【发明人】董晓, 盛海丰, 高玉刚
【申请人】董晓