一种铝母线带电修复焊接剂的制作方法

本发明属于焊接材料，涉及一种铝母线带电修复焊接剂。

背景技术：

1、由于铝电解生产向大型电解槽方向发展，一个铝电解系列通常有数十台甚至上百台电解槽串联在一起构成一个系列，形成一个回路，电解槽电流强度和系列电压不断增大，给电解铝生产企业的电解槽大修带来的困难也越来越大。目前电解铝生产企业在大修停槽、开槽及单台槽局部焊接情况下，需要停电进行焊接或采用阴极方钢压接方法。采用停电焊接的方法，在停电过程中会造成原铝产量的损失，并会对供电网造成的的冲击，造成电能浪费，同时又影响电解槽的稳定运行及企业的生产安全，减少电解槽的使用寿命。而采用阴极方钢压接方法，因压接电阻要高于焊接电阻，随着时间的推移，压接电阻会不断地增加，从而造成电耗增加。

2、带电焊接温度较高，焊接时间较短，而且易伴随有杂质元素和其它有害元素的进入，导致很难得到性能良好的接头。主要原因是带电焊接的瞬间产热很大，在焊缝中易产生粗大的共析金属柱以及沿冷却方向生长的粗大柱状品，同时一些杂质元素容易发生偏析，在柱状品品界处聚集，降低品粒间的结合强度，使得焊接接头的塑性严重下降，脆性增大。焊接过程中还容易引入氮、氢、氧、硫、磷等杂质，使接头发生时效脆化、增加焊接过程中的热裂纹敏感性。带电焊接较短的凝固时间使得液态金属溶解的氢、氧、氮等不易析出，造成气孔。另外由于带电焊接过程无法对接头进行有效的保护，很容易使合金元素发生氧化烧损，减弱了合金元素的强化作用，使焊缝组织强度严重降低。

3、铝母线带电修复焊接时，焊接剂的元素选择尤其重要。cn103286476b公开了铝电解槽立柱母线带电修复用熔剂，其包含18～26％的铜粉。cu元素的添加能够提高焊缝的抗拉强度、疲劳性能和韧性并提高表面光洁度，但会降低其抗腐蚀性能。cu含量的增加会加大al基体内部的晶格畸变以及第二相的形成，对位错的滑移产生阻碍作用，但会导致合金电导率的降低，同时cu元素的加入也会引起晶粒细化，使晶界面积增加，增大了自由电子定向运动时的散射，使电导率降低。其他元素的掺杂也会极大地影响焊缝的性能。例如ti会使得晶粒细化增加晶界面积，进而增大了对自由电子定向运动的散射，降低电导率；mn在α-a1中的固溶度很大，虽然可以增高强度，但是在铝基体内部会产生很大的晶格畸变而增强电子散射，降低电导率。此外，采用现有焊接材料和焊接技术进行母线的焊接存在着焊接热量不足、界面无法熔合、渣液分离不彻底、焊接分层、焊接预热加热时间过长、焊内金属强度和拉伸性能差等缺陷，运行过程中能量损失严重等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种铝母线带电修复焊接剂，其兼顾导电性能的同时，具有更优的硬度、抗拉伸强度和耐腐蚀性能。

2、基于上述目的，本申请通过提供一种铝母线带电修复焊接剂来解决该领域中的这种需要。

3、一方面，本发明涉及一种铝母线带电修复焊接剂，其以质量百分比计，由以下组份构成：镁粉4～6％、硅钙粉2.5～3.3％、铜粉1～2％、镍粉3～4％、铌粉3～4％、石墨烯1～2％、六硼化镧粉2.2～5.4％、镧粉1～2.7％、硼氟酸钾粉7.3～10.5％、硫酸钙粉2.5～4％、铝粉补足100％。

4、本发明选用较低百分比的铜粉，cu元素的添加能够提高焊缝的抗拉强度、疲劳性能和韧性并提高表面光洁度，但会降低其抗腐蚀性能和导电性能，cu元素越低则对焊缝的影响越低。

5、本发明选用一定配比的镁粉和硅钙粉，镁元素的添加能够提高焊缝的抗拉强度、疲劳性能和韧性并提高表面光洁度，但会降低其抗腐蚀性能和导电性能，由此需要把控镁粉的添加量，但在硅钙粉的存在下，镁与硅发生结合，能够降低镁对抗腐蚀性能和导电性能等不利影响，由此在一定限度上提高镁粉的用量拟达到更好的效果。

6、本发明选用石墨烯，一方面，石墨烯与铝的膨胀系数不同，在焊接时与铝基体界面处产生位错区，限制了位错移动，即达到了强化效果，也减少了界面等对电子的散射，提高焊缝的导电性；另一方面，铌元素可以明显改变c在碳化物相与基体固溶体间的分配使基体贫碳，并抑制较弱碳化物的析出，使碳化物更倾向固溶于基体，也为焊接剂熔融后与铝母线未能完全覆盖的缺口提供导电骨架，改善焊接剂对铝母线的影响。

7、本发明选用六硼化镧粉和镧粉，镧能与合金元素发生相互作用，对氧、硫、磷等有害杂质有较强的亲和力，可以净化焊接接头，改善焊缝的组织以及夹杂物的形态和分布，避免了在树枝品问或品界处生成低熔共晶组织，降低了焊缝的热裂倾向；镧可以与杂质形成高熔点化合物，为焊缝结晶提供形核点，细化晶粒，增加焊缝的拉伸强度；镧元素还能有效地降低氢在铝液中的活度，降低使气态氢析出的压力，减少氢致针孔和气孔，一定程度上降低铝电解生产的潮湿环境对焊接的不利影响。此外，本发明未选择其他稀有金属元素，例如铈的掺杂。因为铈和镧共掺杂后，反而不能提高铝的机械性能和电导率。

8、进一步地，本发明提供的铝母线带电修复焊接剂中，任一所述组份的粒度为100～200目。

9、进一步地，本发明提供的铝母线带电修复焊接剂中，以质量百分比计，任一所述组份的纯度不低于98％。

10、本发明与现有技术相比具有以下有益效果或者优点：

11、本发明提供的一种铝母线带电修复焊接剂，在铝电解槽带电状态下对母线进行修复，自熔焊剂与导火粉的反应较为平稳，安全性高，焊缝侧壁熔合率高，兼顾导电性能的同时，具有更优的硬度、抗拉伸强度和耐腐蚀性能。

技术特征：

1.一种铝母线带电修复焊接剂，其特征在于，以质量百分比计，由以下组份构成：镁粉4～6％、硅钙粉2.5～3.3％、铜粉1～2％、镍粉3～4％、铌粉3～4％、石墨烯1～2％、六硼化镧粉2.2～5.4％、镧粉1～2.7％、硼氟酸钾粉7.3～10.5％、硫酸钙粉2.5～4％、铝粉补足100％。

2.根据权利要求1所述的铝母线带电修复焊接剂，其特征在于，任一所述组份的粒度为100～200目。

3.根据权利要求1所述的铝母线带电修复焊接剂，其特征在于，以质量百分比计，任一所述组份的纯度不低于98％。

技术总结
本发明属于焊接材料技术领域，涉及一种铝母线带电修复焊接剂。以质量百分比计，该焊接剂由以下组份构成：镁粉4～6％、硅钙粉2.5～3.3％、铜粉1～2％、镍粉3～4％、铌粉3～4％、石墨烯1～2％、六硼化镧粉2.2～5.4％、镧粉1～2.7％、硼氟酸钾粉7.3～10.5％、硫酸钡粉2.5～4％、铝粉补足100％。本发明提供的铝母线带电修复焊接剂具备优异的导电性能和强度，通过石墨烯的加入为焊接剂熔融后与铝母线未能完全覆盖的缺口提供导电骨架，改善焊接剂对铝母线的影响。

技术研发人员：高海生,薛浩,薛义刚,郝芳云
受保护的技术使用者：山西银河阳光科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13