用石墨烯涂覆的焊丝及其制备方法技术

本发明专利技术揭示了一种用石墨烯涂覆的焊丝及其制备方法，通过将石墨烯浆料涂覆并包裹于焊丝本体表面，形成石墨烯涂层，从而制得用石墨烯涂覆的焊丝，焊丝至少为无镀铜实心焊丝，或无镀铜药芯焊丝。本发明专利技术的方法可使石墨烯涂层可以稳定包裹在无镀铜焊丝表面，增强焊丝的防锈能力，可使焊丝表面更光滑，且也能保证焊丝的焊接精度和焊接质量。

Welding wire coated with graphene and its preparation method

The invention discloses a welding wire and preparation method of graphene coated, the graphene coating and wire wrapped in the surface of the body to form graphene coatings to prepare graphene coated wire, welding wire is at least no copper coated solid wire, or copper cored wire. The method of the invention can make the graphene coating stably coated on the surface of the copper free welding wire, enhance the rust prevention ability of the welding wire, make the surface of the welding wire more smooth, and ensure the welding accuracy and the welding quality of the welding wire.

【技术实现步骤摘要】
用石墨烯涂覆的焊丝及其制备方法
本专利技术涉及一种焊丝，尤其是涉及一种用石墨烯涂覆的焊丝及其制备方法。
技术介绍
焊丝是作为填充金属或同时作为导电用的金属丝焊接材料，包括实心焊丝和药芯焊丝，在工业生产中有着巨大的使用量。传统实心焊丝的制造方法是用直径较大的钢材经过拉拔工序制成焊丝；药芯焊丝是用薄钢带卷成圆形或异形钢管，内填一定成分的药粉，经拉制成的有缝药芯焊丝，或用钢管填满药粉拉制成的无缝药芯焊丝。为了防止焊丝表面腐蚀生锈，传统方法是对焊丝进行镀铜处理。然而，镀铜工艺过程中产生的废水、废渣，对已经脆弱的自然环境产生了巨大的威胁，这与国家提倡的“可持续发展”和“绿色经济”是不相符的。所以镀铜焊丝已经逐渐被淘汰，取而代之的是无镀铜焊丝。与传统的镀铜焊丝相比，无镀铜焊丝在环境友好方面显然更具有优势。但是无镀铜焊丝在实际应用中的劣势也是显而易见的：其中较差的防锈能力最为使用者所诟病，另外焊接过程中的导电性不好，送丝稳定性差，导电嘴磨损严重等等，都一定程度地制约了焊丝的应用。为了增加防锈能力，会在无镀铜焊丝表面涂覆一层防锈油，由于油膜本身是不导电的，所以会影响焊丝的导电性，最终会影响到其焊接精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种用石墨烯涂覆的焊丝及其制备方法，通过将石墨烯涂覆在无镀铜焊丝表面，以隔绝焊丝与大气直接接触，增强焊丝的防锈能力。为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种用石墨烯涂覆的焊丝，包括焊丝本体和石墨烯涂层，所述石墨烯涂层涂覆并包裹于焊丝本体表面，所述焊丝本体至少为无镀铜实心焊丝本体，或无镀铜药芯焊丝本体。优选地，所述焊丝本体的直径范围为0.5～4.8mm。本专利技术焊丝本体的直径优选为1.2mm的实心焊丝和药芯焊丝。优选地，所述石墨烯涂层厚度为0.2～50μm，本专利技术石墨烯涂层厚度优选为0.5～2μm。优选地，所述石墨烯涂层的成分包括石墨烯粉料、分散剂和稳定剂，其中，石墨烯粉料与分散剂的质量比为1∶5～100，优选为1∶10；稳定剂与石墨烯粉料的质量比为1∶1～100，优选为1∶10。优选地，所述石墨烯粉料至少可通过机械剥离法、氧化还原法和碳化硅外延法制备得到，且所述石墨烯粉料包括单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯和多层石墨烯中的一种或几种的混合。本专利技术石墨烯粉料优选用氧化还原法制得的少层石墨烯。优选地，所述分散剂包括：水、乙醇、二甲基甲酰胺(DMF)、甲基吡咯烷酮(NMP)、四氢呋喃(THF)、乙二醇、二甲基乙酰胺(DMAC)中的任意一种。本专利技术分散剂优选为水、乙醇或NMP。优选地，所述稳定剂包括：聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、十二烷基磷酸酯钾、十二烷基苯磺酸钠、乙二胺四乙酸钠、柠檬酸钠中的任意一种。本专利技术稳定剂优选为十二烷基苯磺酸钠或乙二胺四乙酸钠。本专利技术还提供了另外一种技术方案：一种用石墨烯涂覆的焊丝的制备方法，包括：将石墨烯浆料涂覆并包裹于焊丝本体表面，形成所述石墨烯涂层，所述焊丝本体至少为无镀铜实心焊丝本体，或无镀铜药芯焊丝本体。优选地，所述将石墨烯浆料涂覆并包裹在焊丝本体表面的过程包括：S1，将拉拔成型的无镀铜焊丝本体清洗干净，清洁后的焊丝本体风干待用；S2，配制石墨烯分散体系，将所述体系搅拌或振荡处理，得到均匀稳定的石墨烯浆料；S3，将配制好的所述石墨烯浆料用喷雾法或浸渍法涂覆于所述焊丝本体表面；S4，将涂覆后的所述焊丝本体干燥，使其表面的分散剂挥发干净，即制得用石墨烯涂覆的焊丝。优选地，所述步骤S1中的清洗方式，包括用溶剂清洗、用溶液清洗和用超声波清洗机清洗中的一种或多种方式并用，本专利技术优选采用乙醇清洗。风干方法包括自然风干和用其他干燥设备干燥风干中的一种或两种方法并用，本专利技术优选自然风干。优选地，所述步骤S2中，将体系搅拌的时间为1～24h，本专利技术优选搅拌2h。或将体系振荡时间为1～120min，本专利技术优选用超声振荡，且振荡时间优选为20min。优选地，所述步骤S3中，所述喷雾涂覆法包括把配置好的所述石墨烯浆料通过喷雾装置连续喷涂在走丝速度为1～10m/s的焊丝本体表面，本专利技术喷雾涂覆法优选采用5m/s走丝速度；所述浸渍法包括将焊丝本体以1～30m/s的走丝速度通过配置好的所述石墨烯浆料，本专利技术浸渍法优选采用20m/s走丝速度。优选地，所述步骤S4中，所述分散剂的挥发方式根据其沸点不同选用不同的挥发方式，所述挥发方式包括自然风干和其他干燥设备风干中的一种或两种组合。具体地，低沸点(一般是100℃以下)的溶剂可以选用自然风干或用其他干燥设备(如电吹风、烘箱)风干或两者组合烘干，优选自然风干。高沸点(一般是高于100℃)的溶剂也可以自然风干或用其他干燥设备(如电吹风、烘箱)风干或两者组合烘干，优选干燥设备风干。本专利技术的有益效果是：1、相较于传统的镀铜技术，本专利技术石墨烯在涂覆于焊丝表面时，不会产生固废和重金属污染；且在焊接操作时，镀铜焊丝会发出带有黄色的烟尘，含有大量铜元素，对操作人员有较大危害，而石墨烯涂层在高电流、电压的焊接参数下直接反应生成气化的CO2，对自然环境和操作人员均不会产生危害。2、本专利技术石墨烯均匀致密地包裹在焊丝表面，不仅起到隔绝大气的作用，提高焊丝的防锈能力，一方面可以延长焊丝拆开包装后的使用时间，另一方面也拓宽其应用领域，如在高温高湿度、或海边高盐气候地区的使用。3、现有无镀铜焊丝一般是由钢条(或钢带)经拉拔工艺制成，宏观上看，焊丝表面光滑平整，实际上在扫描电子显微镜下观察，其表面有许多不规则的缺陷，如孔洞、凸起等。这些缺陷既是容易生锈的地方，又是容易磨损导电嘴的地方。现有的防锈油虽能一定程度改善防锈能力，但是对磨损导电嘴的问题则束手无策。石墨烯涂层可以遮蔽焊丝表面的缺陷，凭借其自身所具备的润滑性使焊丝表面更加光滑，能有效降低导电嘴磨损，如此即保证了焊接精度和焊接质量，还能保证焊接过程中的送丝稳定性。附图说明图1为本专利技术用石墨烯涂覆焊丝的制备方法的流程示意图；图2a为无镀铜焊丝表面SEM图；图2b为无镀铜焊丝表面缺陷SEM图；图3a为喷雾法制得的无镀铜焊丝表面SEM图；图3b为喷雾法制得的无镀铜焊丝表面缺陷处SEM图；图4a为浸渍法制得的无镀铜实心焊丝表面SEM图；图4b为浸渍法制得的无镀铜实心焊丝表面缺陷处SEM图。具体实施方式下面将结合本专利技术的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。在介绍本方案之前，首先对石墨烯做个简要说明：石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，其基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环，因而具有较强的化学稳定性，是目前世界上最薄的材料。石墨烯的尺寸通常在垂直方向的高度大约是1nm，水平方向宽度大约是10～25nm。在已知材料中其电阻率是最小的，因而具有优异的导电性。本专利技术所揭示的一种用石墨烯涂覆的焊丝及其制备方法，通过该制备方法，石墨烯涂层可以稳定包裹在无镀铜的焊丝表面，增强焊丝的防锈能力，可使焊丝表面更光滑，且也能保证焊丝的焊接精度和焊接质量。如图1所示，本专利技术所揭示的一种用石墨烯涂覆焊丝的制备方法，包括以下步骤：S1，将拉拔成型的无镀铜焊丝本体清洗干净，清洁后的焊丝本体风干待用。具体地，步骤S1中所使用的焊丝本体为无镀铜焊丝，包括实心焊丝和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用石墨烯涂覆的焊丝，其特征在于，包括焊丝本体和石墨烯涂层，所述石墨烯涂层涂覆并包裹于焊丝本体表面，所述焊丝本体至少为无镀铜实心焊丝本体，或无镀铜药芯焊丝本体。

【技术特征摘要】
1.一种用石墨烯涂覆的焊丝，其特征在于，包括焊丝本体和石墨烯涂层，所述石墨烯涂层涂覆并包裹于焊丝本体表面，所述焊丝本体至少为无镀铜实心焊丝本体，或无镀铜药芯焊丝本体。2.根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于，所述焊丝本体的直径范围为0.5～4.8mm。3.根据权利要求1所述的焊丝，其特征在于，所述石墨烯涂层厚度为0.2～50μm。4.一种权利要求1～3任意一项所述的用石墨烯涂覆的焊丝的制备方法，其特征在于，包括：将石墨烯浆料涂覆并包裹于焊丝本体表面，形成所述石墨烯涂层，所述焊丝本体至少为无镀铜实心焊丝本体，或无镀铜药芯焊丝本体。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将石墨烯浆料涂覆并包裹在焊丝本体表面的过程包括：S1，将拉拔成型的无镀铜焊丝本体清洗干净，清洁后的焊丝本体风干待用；S2，配制石墨烯分散体系，将所述体系搅拌或振荡处理，得到均匀稳定的石墨烯浆料；S3，将配制好的所述石墨烯浆料用喷雾法或浸渍法涂覆于所述焊丝本体表面；S4，将涂覆后的所述焊丝本体干燥，使其表面的分散剂挥发干净，即制得用石墨烯涂覆的焊丝。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：丁文涛，陈林，黄勇峰，
申请(专利权)人：苏州海旭新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32