一种镀铝不锈钢焊接用药芯焊丝的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及金属焊接用焊接材料，本发明涉及镀铝不锈钢焊接用药芯焊丝。
【背景技术】
[0002] 近年来，在寒冷地带，为防止汽车排气系统（如消音器或排气尾管）被冻结，在汽 车排气系统上撒上岩盐，但会引起汽车排气系统的高温腐蚀，因此，汽车排气系统的抗高温 腐蚀成为需要解决的问题。为此，汽车排气系统采用不锈钢，但不锈钢也容易生红锈，它的 耐腐蚀性能也是不理想的。目前为了充分提高汽车排气系统耐蚀性采用镀铝不锈钢，大幅 提高使用寿命，但是，镀铝不锈钢高温焊接后，焊缝耐高温腐蚀性难以达到要求，需对焊缝 表面进行特殊处理，一般采用铝材电弧喷镀法修补处理，但该方法喷镀层的密合性不强，抗 腐蚀性不理想。为了解决上述问题，本发明采用镀铝不锈钢药芯焊丝进行焊接，使得焊缝具 有良好的抗高温腐蚀性。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是解决镀铝不锈钢板焊接后焊缝耐高温腐蚀性差的问 题。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种镀铝不锈钢焊接用药芯焊丝，该药芯焊 丝由外皮、填充在所述外皮内的药芯和镀覆在所述外皮外表面的铝层构成，其中，所述外皮 为低碳不锈钢，所述药芯所含的成分及各成分占药芯和外皮总质量的百分比为：
所述药芯占药芯与外皮总质量的百分比为18~20%。
[0005] 优选地，所述错层的厚度为0· 2~0· 4 μ m。
[0006] 优选地，所述低碳不锈钢钢带化学成分为：C彡0.02 %， Si 彡 0· 40% ,Mn 彡 I. 5%，S 彡 0· 010, P 彡 0· 010%，N 彡 0· 01%，Cr 彡 20%，余量为铁。
[0007] 优选地，所述药芯焊丝的横截面直径为1. 2~I. 4mm。
[0008] 本发明还提供制备上述的镀铝不锈钢焊接用药芯焊丝的方法，包括如下步骤：使 用钢带法生产所述药芯焊丝，〇型对接，在低碳不锈钢钢带制成的外皮内填充所述药芯的成 分，经过成型拉拔，表面镀铝后得到所述药芯焊丝。
[0009] 本发明还提供上述的镀铝不锈钢焊接用药芯焊丝的应用，以所述药芯焊丝对镀铝 不锈钢钢进行焊接，在焊接时采用80% Ar+20% CO2气体保护。
[0010] 优选地，所述药芯焊丝焊接时的条件为：电流180~210A，电压26~28V，焊接速 度 35 ~40cm/min。
[0011] 本发明提供的镀铝不锈钢焊接用药芯焊丝具有以下有益效果： 1、本发明中的药芯焊丝对镀铝不锈钢焊接后，抗拉强度大于550MPa，熔敷金属 KV2(-30°C )大于 100J。
[0012] 2、本发明的药芯焊丝焊接后的熔敷金属中扩散氢含量低于5ml/100g。
[0013] 3、本发明的焊接后的熔敷金属耐高温腐蚀性好，焊接工艺性能优异，抗裂性优良， 适用于屈服强度为450MPa钢板的焊接。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的 理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0015] 本发明创新设计思路是，加入适量的N元素防止Al氧化物（主要是焊丝表面的电 镀铝部分）引起的晶粒的粗大化，脱渣容易；加入适量的Cr提高耐高温腐蚀性。经过大量 试验本发明中N与Cr以适当比例加入，使得焊丝具有较好的耐高温腐蚀性。在药芯中加入 适量铁粉，提高其熔敷效率。
[0016] 石墨能促进一次针状铁素体析出，控制先共析铁素体含量，从而细化晶粒，不仅能 提高焊缝金属强度，还能提高焊缝金属的低温冲击韧性。石墨含量过低时，熔敷金属表现为 低温冲击韧性差，或者低温冲击韧性不稳定；石墨含量过高时，不仅使焊缝金属强度增加， 塑性降低，还会在焊接过程中使飞溅增多，因此限定在0. 03~0. 07%。
[0017] SiO2是熔渣的主要成分，SiO2可以调节熔渣熔点和粘度，改善焊缝成型，使熔渣具 有良好的覆盖性，加入量少时不能体现上述特征，加入量过高时，焊缝中氧含量升高，降低 焊缝金属的低温冲击韧性。因此限定在〇. 30~0. 90%。
[0018] Mn是主要脱氧剂，降低焊缝金属的含氧量，增加焊缝金属强度和抗裂性，提高低温 冲击韧性，调节铁水流动性，加入量过少时，体现上述特性不足，过时焊缝强度过高，低温冲 击韧性降低。因此限定在I. 1~1. 8%。
[0019] Cr是本焊丝具有耐高温腐蚀的重要合金元素，使焊缝金属具有良好的低温韧性， 过高或者过低都不能达到很好的强韧性匹配。另外，Cr元素能够促进N在Fe-Cr合金中的 溶解度，N的溶解度随着Cr含量的增加而快速增加。确定Cr含量为11. 0%~14. 0%。
[0020] 氮化硼可以防止Al氧化物（主要是焊丝表面的电镀铝部分）引起的晶粒的粗大 化，提高脱渣性，含量过高飞溅增大。确定含量为0. 15~0. 50%。
[0021] 钒铁可以有效抑制Cr析出物（会降低耐高温腐蚀性）形成，能形成复杂的碳化 物，在强度大幅降低的同时还能保持有效的屈服强度，加入量过少时，体现上述特性不足。 另一方面，含量太高是不合适的，会导致形成大的粗糙块状物而导致韧性的下降。因此，本 发明中的含量在〇. 05~0. 35%之间。
[0022] Fe即铁粉，提高熔敷效率，改善电弧状态，调节铁水熔点和粘度，余量加入。
[0023] 本发明的特点是：所采用的药芯焊丝成分配比，可最大限度的发挥各组份的优势， 耐高温腐蚀性好，焊接工艺性能优异，抗裂性优良。
[0024] 通过以下具体例对本发明做进一步的详细描述，但是本发明并不局限于这些实施 例。
[0025] 实施例： 本发明的以下实施例的药芯焊丝，由外皮、填充在所述外皮内的药芯和镀覆在所述外 皮外表面的铝层构成。其中，所述药芯的成分及其占药芯和外皮总质量百分比为：石墨： 0· 03 ~0· 07%，Si02:0 . 30 ~0· 90%，Mn :1. 1 ~L 8%，Cr :11 ~14%，氮化硼：0· 15 ~ 0.50%，钒铁（含钒的质量百分比为60% ) :0.05~0.35%，余量为Fe。
[0026] 实施例1~7中，药芯焊丝的制备方法：使用钢带法生产药芯焊丝，0型对接，在 低碳不锈钢钢钢带制成的外皮内填充粉料（混合均匀的药芯成分），填充率为18~20% (药芯占药芯与外皮总质量的质量百分比），经过成型拉拔，表面镀铝（铝层厚度0.2~ 〇· 4 μ m)后得至Ij直径为1. 2~I. 4mm的成品焊丝。
[0027] 本实施例药芯焊丝的应用：采用80% Ar+20% CO2保护，本发明的药芯焊丝在室 温20°C，相对湿度40%的条件下，对镀铝不锈钢进行焊接，本发明药芯焊丝单丝焊时，电流 180~210A，电压26~28V，焊接速度35~40cm/min，耐高温腐蚀性试验中红锈发生率为 零。
[0028] 实施例1~7构成药芯的成分及其质量百分比见表1。
[0029] 药芯焊丝的钢制外皮采用低碳不锈钢钢钢带，其化学成分在低碳不锈钢中所占的 质量百分比见表2 (余量为铁）。
[0030] 表1药芯所含的成分及其占药芯和外皮总质量的百分比％
应用效果数据
1、 实施例1~7制备的药芯焊丝焊接后的熔敷金属力学性能数据见表3 表3熔敷金属力学性能
2、 对熔敷金属扩散氢含量的测定，见表4。
[0031] 表4恪敷金属扩散氢含量
从上表看出，权利要求1~7的药芯焊丝的熔敷金属中扩散氢含量低于5ml/100g(采 用水银置换法）。
[0032] 3、耐高温腐蚀试验 检验焊丝耐高温腐蚀性，镀铝不锈钢钢板尺寸为2000 X 500 X 25mm，镀铝层的单面附着 量为60g/m2,拼接成T形接头，焊接规范见表5。将钢板预热到250°C，采用本发明的焊丝进 行角焊缝焊接，焊接后将焊缝放在5%的盐水溶液中5min，然后在大气中以650°C加热2h， 再空冷5min，如此反复30次，用红锈发生率来评价焊丝耐高温腐蚀性。红锈发生率见表6。
[0033] 表5焊接规范_
5、斜Y抗裂性试验 采用实施例1~7进行斜Y抗裂性试验，经检测，表面裂纹率、断面裂纹率、根部裂纹率 均为 〇% (25°C X35% RH)。
[0034] 以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范 围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明 的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
【主权项】
1. 一种锻侣不诱钢焊接用药忍焊丝，其特征在于，该药忍焊丝由外皮、填充在所述外皮 内的药忍和锻覆在所述外皮外表面的侣层构成，其中，所述外皮为低碳不诱钢，所述药忍所 含的成分及各成分占药忍和外皮总质量的百分比为：所述药忍占药忍与外皮总质量的百分比为18~20%。2. 根据权利要求1所述的锻侣不诱钢焊接用药忍焊丝，其特征在于，所述侣层的厚度 为 0. 2 ~0. 4ym。3. 根据权利要求1所述的锻侣不诱钢焊接用药忍焊丝，其特征在于，所述低碳不诱钢 钢带的化学成分为：C《0. 02%，Si《0. 40%，Mn《1. 5%，S《0. 010,P《0. 010%， N《0. 01%，Cr《20%，余量为铁。4. 根据权利要求1所述的锻侣不诱钢焊接用药忍焊丝，其特征在于，所述药忍焊丝的 横截面直径为1. 2~1. 4mm。5. 制备权利要求1~4任一项所述的锻侣不诱钢焊接用药忍焊丝的方法，其特征在于， 包括如下步骤：使用钢带法生产所述药忍焊丝，0型对接，在低碳不诱钢钢带制成的外皮内 填充所述药忍的成分，经过成型拉拔，表面锻侣后得到所述药忍焊丝。6. 权利要求1~4任一项所述的锻侣不诱钢焊接用药忍焊丝的应用，其特征在于，W所 述药忍焊丝对锻侣不诱钢钢进行焊接，在焊接时采用80%Ar巧0%C〇2气体保护。7. 根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述药忍焊丝焊接时的条件为：电流 180~210A，电压26~28V，焊接速度35~40cm/min。
【专利摘要】本发明公开了一种镀铝不锈钢焊接用药芯焊丝，该药芯焊丝由外皮、填充在所述外皮内的药芯和镀覆在所述外皮外表面的铝层构成，其中，所述外皮为低碳不锈钢，所述药芯所含的成分及各成分占药芯和外皮总质量的百分比为：石墨0.03～0.07％；SiO2？0.30～0.90％；Mn？1.1～1.8％；Cr？11～14.0％；氮化硼0.15～0.50％；含钒量60％的钒铁0.05～0.35％；Fe余量；所述药芯占药芯与外皮总质量的百分比为18～20％。本发明的药芯焊丝对镀铝不锈钢焊接后，抗拉强度大于550MPa，熔敷金属KV2(-30℃)大于100J。
【IPC分类】B23K35/30, B23K35/12, B23K35/40
【公开号】CN104999194
【申请号】CN201510495819
【发明人】孟庆润, 周海龙, 杨宗全
【申请人】武汉铁锚焊接材料股份有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年8月13日