【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料加工工程中的增材制造领域，涉及一种专用于在钢基体上熔敷铜的药芯带材。
技术介绍
1、铜合金以其优异的塑性以及导电性等特性在工业中广泛应用，但其固有的结构强度低，价格昂贵等因素限制了其使用；而钢以其高强度，低价格在工程种可以适用于很多场合。因此将铜和钢按照使用需要进行复合，可以综合两种金属的优异性能。异种金属的连接有其复杂性，其连接的强度限制了复合金属结构的使用，而通过金属增材可以实现有效的异种金属复合结构的制造。
2、查找现有的铜钢异种金属增材制造技术的相关报道，铜钢异种金属增材制造一般是使用爆炸焊或者机械连接形成复合板，不能直接成形具有特定形状的零件。通过机械连接的方式及板材状的复合材料实现异种金属增材，意味着其增材产品几何形状有限，且组织不可控，质量无法保证。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种专用于在钢基体上熔敷铜的药芯带材，具备适用于在钢基体上熔敷铜合金的功能，适用于金属材料的修复、表面处理和增材制造等。
2、实现本专利技术目的的技术方案为：
3、一种专用于在钢基体上熔敷铜的药芯带材，其铜合金金属外壳的化学成分按质量百分数包括0.05％～0.5％的pb，0.01％～0.5％的mos2，0.01％～0.5％的nd，0.01％～0.1％的c，1％～2％的in，余量为cu。药芯的化学成分按质量百分数包括10％～12％的硼砂(na2b4o7·10h2o)，5％的zncl2，余量为缓蚀剂(羧甲基纤维素)颗粒包裹的盐
4、以市售的cu、铅锭、二硫化钼、金属nd、石墨、金属in为原料，采用常规冶炼方式按设计成分配比，冶炼时加入经优化筛选确定的“覆盖剂”、“除气剂”冶炼、水平连铸，可得到棒(线)材。通过退火、剥皮拉拔，即得到丝材。经过清洗、上盘，即得到可用于自动焊接的焊丝。也可经过校直、切断，得到直丝。
5、本专利技术产品可采用感应熔敷增材、等离子增材、激光增材以及复合热源增材方法，用于钢基体尚熔敷铜合金的自动或半自动增材。
6、本专利技术与现有技术相比其显著优点是：
7、1、本专利技术所提供的带材进行熔敷增材，无需增材前对钢基体进行前期处理，去除氧化膜等操作，直接通过增材过程中药芯保护剂对钢材表面进行去除氧化膜并提高液态铜的润湿性，使铜与钢进行有效的结合，节约前处理能耗，提高制造效率。
8、2、研究发现并证明了微量元素in和nd的“抗渗透”能力，解决了铜钢异种金属焊接过程中fe向铜侧渗透形成金属间化合物的问题，可在铜钢界面形成第三相，阻挡fe原子的渗透，从而确保了铜钢结合界面品质优良，无裂纹与孔隙。采用感应熔敷增材、等离子增材、激光增材以及复合热源增材方法进行增材制造铜钢复合结构时，增材件无气孔裂纹等缺陷产生。
9、3、研究发现了在本专利技术的铜合金药芯带材中，其pb、mos2、nd和c的加入量(质量百分数)必须控制在0.01％～0.5％范围。在上述成分范围内，本专利技术的铜合金药芯带材，具有最佳的抗金属间化合物生成性能，增材件的力学性能才能满足要求。本专利技术过程中，对15组150个合金配方的试验数据分析发现，当成分比例偏离幅度在5％～200％的情况，增材过程中裂纹生成倾向提高了60％以上，等离子增材等方法增材时构件力学性能也会发生大幅度下降(下降幅度为10％～40％)，增材件裂纹发生率以及裂纹数量提高50％～100％。
10、4、研究发现，in和nd在铜合金中，均作为界面活性元素，游离在晶界。冶炼、增材时，它们一方面会发生氧化，另一方面，会与铁原子结合，使得游离态fe大大减少，起到“固fe”的作用，从而达到消除金属间化合物生成脆性相的危害的目的。所以，本专利技术在添加in和nd的同时，等量添加pb和mos2，可以显著提高熔敷态铜合金的润滑性，减少铜合金工作情况下的摩擦，使得熔敷态的铜钢合金构件能够减少与摩擦副的摩擦力，达到构件延长寿命的目的。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种专用于在钢基体上熔敷铜的药芯带材，其特征在于，其铜合金金属外壳的化学成分按质量百分数包括0.05％～0.5％的Pb，0.01％～0.5％的MoS2，0.01％～0.5％的Nd，0.01％～0.1％的C，1％～2％的In，余量为Cu；药芯的化学成分按质量百分数包括10％～12％的硼砂Na2B4O7·10H2O，5％的ZnCl2，余量为缓蚀剂羧甲基纤维素包裹的盐酸。
2.根据权利要求1所述的专用于在钢基体上熔敷铜的药芯带材，其特征在于，带材的结构具体为：中空结构的矩形铜合金外壳及内部保护剂药芯。
3.根据权利要求1所述的专用于在钢基体上熔敷铜的药芯带材，其特征在于，包裹药芯的铜合金外壳，其横截面为矩形。
4.根据权利要求1-3任一项所述的专用于在钢基体上熔敷铜的药芯带材，其特征在于，其带材内部为空心矩形结构，其中空心矩形的高h由以下公式确定，h＝ηv/v0·H，其中，v为增材速度,v0为标准增材速度，其值为2m/min，η为截面比例系数，取值为0.1-0.3，H为带材矩形截面外部高。
5.根据权利要求1-3任一项所述的专用于在钢
6.根据权利要求1-3任一项所述的专用于在钢基体上熔敷铜的药芯带材，其特征在于，带材横截面药芯矩形宽度d由以下公式确定，d＝θ·W·v/v0，其中，W为横截面外部宽，v为增材速度，v0为标准增材速度，θ为形状调整系数，取0.5-0.9。
...【技术特征摘要】
1.一种专用于在钢基体上熔敷铜的药芯带材，其特征在于，其铜合金金属外壳的化学成分按质量百分数包括0.05％～0.5％的pb，0.01％～0.5％的mos2，0.01％～0.5％的nd，0.01％～0.1％的c，1％～2％的in，余量为cu；药芯的化学成分按质量百分数包括10％～12％的硼砂na2b4o7·10h2o，5％的zncl2，余量为缓蚀剂羧甲基纤维素包裹的盐酸。
2.根据权利要求1所述的专用于在钢基体上熔敷铜的药芯带材，其特征在于，带材的结构具体为：中空结构的矩形铜合金外壳及内部保护剂药芯。
3.根据权利要求1所述的专用于在钢基体上熔敷铜的药芯带材，其特征在于，包裹药芯的铜合金外壳，其横截面为矩形。
4.根据权利要求1-3任一项所述的专用于在钢基体上熔敷铜的药芯带材，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李聪，杨子威，王克鸿，吴统立，周琦，彭勇，章晓勇，
申请(专利权)人：江苏烁石焊接科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。