自净化铝合金焊材的制备方法、系统和铝合金焊材技术方案

本发明专利技术涉及合金净化技术领域，具体而言，涉及一种自净化铝合金焊材的制备方法、系统和铝合金焊材。自净化铝合金焊材的制备方法，包括以下步骤：对铝合金粉末与精炼剂粉末的混合物进行冷压处理，得到冷压坯料；对所述冷压坯料进行热压处理，得到热压铝锭；去除所述热压铝锭表面的杂质，再进行预热，得到预热锭材；对所述预热锭材进行挤压制丝。本发明专利技术采用粉末冶金的工艺来制备具有自净化功能的铝合金焊材，把铝合金熔炼工艺的除气方法延续到铝合金焊接过程中，可以放宽对铝合金母材本身氢含量的严格要求，以达到获得较低氢含量的焊缝；该方法更高效、更稳定，同时成本更为低廉。同时成本更为低廉。同时成本更为低廉。

【技术实现步骤摘要】
自净化铝合金焊材的制备方法、系统和铝合金焊材


[0001]本专利技术涉及合金净化
，具体而言，涉及一种自净化铝合金焊材的制备方法、系统和铝合金焊材。

技术介绍

[0002]铝及铝合金具有较高的比强度、断裂韧性、疲劳强度以及良好的成型工艺性等优点，在航空航天、交通运输、通讯和电子行业得到了广泛的应用，被认为是最具前途的环保型轻量化结构材料之一。氩弧焊作为一种设计自由度高、适用范围广和具有较高的材料利用率的焊接技术被广泛用于铝合金焊接，由于铝合金在诸多领域和场合的应用，也逐渐提高对铝合金焊接性能的要求。其中，氢含量这一项指标决定着焊缝的断裂韧性和疲劳强度以及耐腐蚀性能，过高的氢含量不仅会导致焊缝中产生气孔或疏松等缺陷，还会使得高强铝合金产生氢脆现象。铝合金焊缝中产生气孔和氢脆的主要是由于铝合金液、固相中氢原子的溶解度差异所导致。氢原子在每100g液体纯铝中的最大溶解量超过1mL，而在每100g固体纯铝中的最大溶解量仅为0.034mL，由于液、固两相之间的氢溶解度存在巨大差异，所以液态铝合金中的溶氢在凝固时很难完全析出。在铝合金中过饱和的气体有两种途径分布，一种是通过形成气孔或疏松等缺陷，另一种是继续以不稳定的过饱和状态留在铝合金中，继而在加热或加压等条件下向裂纹尖端或者夹杂物等缺陷聚集，形成氢分子而导致氢脆的发生。铝合金焊缝在形成过程中氢含量的控制通过控制焊接材料的洁净度和焊接参数来实现，而铝合金焊材作为焊缝填充材料势必影响着铝合金焊缝的氢含量大小。
[0003]目前控制铝合金焊材的氢含量主要方法是在熔炼阶段添加微量的稀土元素，以达到一定的除气和变质主要元素，例如现有技术一(申请号为CN201510688002.9)公开了一种含铈钇铒的铝合金精炼剂，其认为稀土单质能置换和吸附熔体中杂质氢成络合物REH2或REH3以达到除气的作用。现有技术二(申请号为CN201310011724.1)是通过把稀土元素直接加入到铝合金成分中，利用稀土元素较为活泼的化学性质，极易与气体(如氢)、非金属(如硫)及金属作用，生成熔点较高的稳定化合物；同时，稀土元素活性极强，可以在长大的晶粒界面上选择性地吸附，阻碍晶粒的生长，从而导致晶粒细化，有变质的作用。现有技术三(CN200510026593.X)是通过往铝熔体中加入吸附剂(如气体、固体净化剂等)，使得吸附剂与熔体接触的过程中，与铝熔体发生化学的、物理的或机械的作用，从而达到除氢的目的。
[0004]现有技术的除氢的方法具有效果不明显，烧损严重，成本高昂等缺陷。例如，目前稀土金属Ce、La的价格为2.7万元/吨，并且焊材在运输使用过程中易受潮和被污染，仍可能引入新的氢杂；采用惰性气体除氢的方法则需要较长的反应时间和配以熔体的流动，但是焊接熔池存在时间短，难以提供足够的除氢反应时间。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个目的在于提供一种自净化铝合金焊材的制备方法，以解决现有技术
中微合金化焊材除氢的方法存在效果不明显，烧损严重，成本高昂等缺陷的技术问题。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提供一种所述的自净化铝合金焊材的制备方法制备得到的铝合金焊材，含氢量低。
[0008]本专利技术的另一个目的在于提供一种实施权如上所述的自净化铝合金焊材的制备方法所采用的系统，具有高效、稳定的特点。
[0009]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0010]一种自净化铝合金焊材的制备方法，包括以下步骤：
[0011]一种自净化铝合金焊材的制备方法，包括以下步骤：
[0012]对铝合金粉末与精炼剂粉末的混合物进行冷压处理，得到冷压坯料；对所述冷压坯料进行热压处理，得到热压铝锭；去除所述热压铝锭表面的杂质，再进行预热，得到预热锭材；对所述预热锭材进行挤压制丝。
[0013]在一种实施方式中，所述精炼剂粉末预先经过干燥处理，所述干燥处理的温度为100～250℃，所述干燥处理的时间为2～3h。
[0014]在一种实施方式中，采用三维混料机对所述铝合金粉末和精炼剂粉末进行混合，混合时间为30～60min，得到所述混合物；
[0015]在一种实施方式中，所述铝合金粉末的粒度范围为20～200目。
[0016]在一种实施方式中，所述铝合金粉末与精炼剂粉末的平均粒径比为(6.5～7.5):1。
[0017]在一种实施方式中，所述铝合金粉末与精炼剂粉末的混合物中，精炼剂粉末的质量含量为0.01％～2％。
[0018]在一种实施方式中，所述铝合金粉末的材质包括铝硅系、铝镁系、铝铜系和铝锰系的至少一种。
[0019]在一种实施方式中，所述精炼剂粉末包括第一精炼剂和/或第二精炼剂。
[0020]在一种实施方式中，以质量百分比计，所述第一精炼剂包括KCl 47％、NaCl 30％和Na3AlF
6 23％；
[0021]在一种实施方式中，以质量百分比计，所述第二精炼剂包括KCl 8％、MgCl
2 67％、CaF
2 10％和MgF215％。
[0022]在一种实施方式中，所述冷压坯料的直径为50～100mm。
[0023]在一种实施方式中，所述冷压坯料的高径比为(1.8～2.2)：1。
[0024]在一种实施方式中，所述热压处理，具体包括：分别对所述冷压坯料以及热压处理所采用的热压装置进行预热；将预热后的所述冷压坯料置于预热后的热压装置中进行挤压。
[0025]在一种实施方式中，所述热压处理的过程中，冷压坯料的预热温度为395～405℃，保温时间为25～35min。
[0026]在一种实施方式中，所述热压处理的过程中，热压装置的预热温度为420～520℃，保温时间为25～35min。
[0027]在一种实施方式中，所述热压处理的过程中，冷压坯料受到的压力为480～750MPa。
[0028]在一种实施方式中，去除所述热压铝锭表面的杂质，具体包括：对所述热压铝锭进
行冷却，再采用机械法或化学清洗法去除所述杂质。
[0029]在一种实施方式中，所述预热锭材的预热温度为400～450℃。
[0030]在一种实施方式中，所述挤压制丝采用挤压制丝装置；所述挤压制丝装置进行预热处理，预热处理至温度为450～550℃。
[0031]在一种实施方式中，所述挤压制丝的过程中，初始挤压压力为500～1000MPa。
[0032]在一种实施方式中，还包括：对挤压制丝得到的丝材进行拉拔和机械刮削。
[0033]如上所述的自净化铝合金焊材的制备方法制备得到的铝合金焊材。
[0034]实施如上所述的自净化铝合金焊材的制备方法所采用的系统，包括用以对混合物进行冷压处理的冷压处理单元、用以对冷压坯料进行热压处理的热压处理单元，以及用以对预热锭材进行挤压制丝的挤压制丝单元；
[0035]所述冷压处理单元包括冷压装置；所述冷压装置包括冷压料筒、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自净化铝合金焊材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：对铝合金粉末与精炼剂粉末的混合物进行冷压处理，得到冷压坯料；对所述冷压坯料进行热压处理，得到热压铝锭；去除所述热压铝锭表面的杂质，再进行预热，得到预热锭材；对所述预热锭材进行挤压制丝。2.根据权利要求1所述的自净化铝合金焊材的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)～(2)中的至少一种：(1)所述精炼剂粉末预先经过干燥处理，所述干燥处理的温度为100～250℃，所述干燥处理的时间为2～3h；(2)采用三维混料机对所述铝合金粉末和精炼剂粉末进行混合，混合时间为30～60min，得到所述混合物。3.根据权利要求1所述的自净化铝合金焊材的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)～(3)中的至少一种：(1)所述铝合金粉末的粒度范围为20～200目；(2)所述铝合金粉末与所述精炼剂粉末的平均粒径比为(6.5～7.5):1；(3)所述铝合金粉末与精炼剂粉末的混合物中，精炼剂粉末的质量含量为0.01％～2％。4.根据权利要求1所述的自净化铝合金焊材的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)～(4)中的至少一种：(1)所述铝合金粉末的材质包括铝硅系、铝镁系、铝铜系和铝锰系的至少一种；(2)所述精炼剂粉末包括第一精炼剂和/或第二精炼剂；(3)以质量百分比计，所述第一精炼剂包括KCl 47％、NaCl 30％和Na3AlF
6 23％；(4)以质量百分比计，所述第二精炼剂包括KCl 8％、MgCl
2 67％、CaF210％和MgF215％。5.根据权利要求1所述的自净化铝合金焊材的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(2)中的至少一种：(1)所述冷压坯料的直径为50～100mm；(2)所述冷压坯料的高径比为(1.8～2.2)：1。6.根据权利要求1所述的自净化铝合金焊材的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(4)中的至少一种：(1)所述热压处理，具体包括：分别对所述冷压坯料以及热...

【专利技术属性】
技术研发人员：王博，林中强，窦思忠，费文潘，娄银斌，郝庆乐，龙伟民，张永冲，王水庆，
申请(专利权)人：浙江宇光铝材有限公司浙江新锐焊接科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：