一種鋁銅合金接地材料焊接用焊絲及其制備方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種鋁銅合金接地材料焊接用焊絲及其制備方法，該焊絲的質(zhì)量百分比組成為：硅1%～3%，銅1%～3%，鐵≤0.3%，鋯0.001?0.05%，稀土0.001%～0.5%，余量為鋁。本發(fā)明專利技術的鋁銅合金接地材料用焊絲可實現(xiàn)鋁銅合金接地材料的焊接，焊縫區(qū)組織細密，成分與母材相近，電位差小，具有較好的耐土壤腐蝕性能。

An aluminum alloy grounding material welding wire and preparation method

The invention discloses an aluminum alloy grounding material welding wire and preparation method, the quality of the wire is composed of: the percentage of silicon 1% ~ 3%, 1% ~ 3% copper, iron is less than or equal to 0.3%, 0.001 zirconium 0.05%, rare earth 0.001% ~ 0.5%, the other is aluminum. The welding of Al Cu alloy of the invention can realize the grounding wire materials of Al Cu alloy grounding material, weld zone is very fine, and the parent material of similar composition, the potential difference is small, has good resistance to soil corrosion.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種鋁銅合金接地材料焊接用焊絲及其制備方法
本專利技術涉及一種焊接材料，特別是用于鋁銅合金接地材料焊接的鋁合金焊絲及其制備方法。
技術介紹
變電站接地網(wǎng)是維護電力系統(tǒng)安全可靠運行、保證人員和設備安全的關鍵構件。接地網(wǎng)用鋁銅合金材料是目前較為理想的接地網(wǎng)材料，其具有以下優(yōu)點：能夠承受強大的接地電流；對于變電站所處地區(qū)的土壤環(huán)境具有良好的耐腐蝕性，滿足對接地網(wǎng)使用壽命的要求等。GB50169-2006《電器裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(guī)范》中3.41規(guī)定接地體(線)的連接應采用焊接，焊接必須牢固無虛焊。由于鋁合金材料本身的物理特性與其他金屬不同，例如比熱容、電導率、熱導率比鋼大，焊接時的熱輸入將向母材迅速流失，需采用高度集中的熱源，使得鋁銅合金材料的焊接相比于其他合金材料(比如鋼)具有很大的焊接難度。針對鋁銅合金接地材料的焊接，采用的是常規(guī)的Al-Si系焊絲和Al-Cu系焊絲，其中，Al-Si系焊絲是指ER4047、ER4043，Al-Cu系焊絲是指ER2319、ER4145，采用這些焊絲對鋁銅合金接地材料進行焊接，盡管接頭的力學性能均能滿足要求，但由于焊絲的成分與母材不匹配，使得接頭成分、組織與母材差異較大，導致接頭區(qū)域的耐腐蝕性差。在復雜的土壤環(huán)境中，焊接接頭耐蝕性不好會導致接地網(wǎng)中斷，這會給電力系統(tǒng)的安全運行造成很大的威脅和安全隱患，所以要求接地網(wǎng)焊接接頭具有良好的耐土壤腐蝕性能。綜上所述，現(xiàn)有技術中對于鋁銅合金接地材料焊接用焊絲形成焊接接頭后存在的耐土壤腐蝕性差的問題，尚缺乏有效的解決方案。
技術實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術中的不足，本專利技術提供一種鋁銅合金接地材料焊接用焊絲，采用該焊絲焊接的鋁銅合金接頭焊縫組織細密、成分與母材相近、耐土壤腐蝕性能好。本專利技術采用的技術方案如下：本專利技術提供了一種鋁銅合金接地材料焊接用焊絲，其質(zhì)量百分比組成為：硅1％～3％，銅1％～3％，鐵≤0.3％，鋯0.001-0.05％，稀土0.001％～0.5％，余量為鋁。優(yōu)選的，所述的稀土為鑭、鈰、釹、釔中的至少一種。為進一步提高鋁銅合金接頭焊縫組織細密性和耐土壤腐蝕性，優(yōu)選的，所述鋁銅合金接地材料焊接用焊絲，其質(zhì)量百分比組成為：硅1％～1.5％，銅2.5％～3％，鐵0.1-0.3％，鋯0.002-0.003％，稀土0.05％～0.08％，余量為鋁。從制備得到的焊接接頭的耐土壤腐蝕性和具有較優(yōu)異的力學性能來講，尤其是突出其耐土壤腐蝕性，最優(yōu)選的，所述鋁銅合金接地材料焊接用焊絲，其各組分質(zhì)量百分比為：硅1.5％，銅2.5％，鐵0.3％，鋯0.002％，稀土0.08％，余量為鋁。優(yōu)選的，所述鋁銅合金接地材料，其質(zhì)量百分比組成為：銅Cu3～5％，剩余為鋁。進一步，其還包含稀土0.1～0.3％，以及不可避免的雜質(zhì)鐵和硅，其中鐵≤0.5％，Si≤0.2％。本專利技術還提供一種鋁銅合金接地材料焊接用焊絲的制備方法，包括以下步驟：將鋁錠加熱熔化，按比例加入其它各原材料的母合金，當原料在熔池里充分熔化，進行扒渣攪拌，然后取樣檢測調(diào)整成分，精煉，再澆注成棒狀鋁合金鑄錠；采用熱擠壓工藝對棒狀鋁合金鑄錠進行擠壓，加工成鋁合金線坯；采用拉制工藝將鋁合金線坯拉制成一定規(guī)格的鋁銅合金接地材料焊接用焊絲。優(yōu)選的，所述澆注溫度為680～730℃。優(yōu)選的，所述熱擠壓工藝中的加熱溫度為440～460℃。采用此溫度對澆注后形成的合金的各項力學性能影響較小，保證后續(xù)焊縫接頭的耐腐蝕性能。為了便于熱擠壓工藝的進行，優(yōu)選的，澆注成直徑為110mm的棒狀鋁合金鑄錠，澆注成特定直徑的棒狀鋁合金鑄錠有利于熱擠壓工藝的順利進行。為了更為容易的生產(chǎn)出不同規(guī)格的鋁銅合金接地材料焊接用焊絲，優(yōu)選的，加工成直徑為12mm的鋁合金線坯。優(yōu)選的，所述一定規(guī)格的的鋁銅合金接地材料焊接用焊絲的直徑為1.0mm或1.2mm或1.6mm。本專利技術還提供一種采用鋁銅合金接地材料焊接用焊絲的焊接方法，包括采用上述鋁銅合金接地材料焊接用焊絲進行熔化極脈沖氬弧焊的過程，所述熔化極脈沖氬弧焊的工藝參數(shù)為：焊接電壓為20～25V，焊接電流為120～140A，氣體流量為10～15L/min。在本專利技術中，可以主要控制熔化極脈沖氬弧焊的焊接電壓、焊接電流為和氣體流量，為了能夠保證焊接接頭組織細密以及與基體具有良好的結合力，經(jīng)過工藝參數(shù)優(yōu)化，所述焊接電壓為21V，焊接電流為140A，氣體流量為12L/min。除了焊絲的元素成分和其配比以外，影響焊縫接頭的力學性能和耐腐蝕性能的因素還包括焊接方法，焊接方法包括焊接的種類以及其工藝參數(shù)。本專利技術針對該焊絲組分，篩選優(yōu)化得到采用熔化極脈沖氬弧焊能夠得到理想性能的焊縫接頭，其可有效控制熔滴過渡和熔池尺寸，有效的控制熱輸入量，從而改善焊縫接頭的性能，進而獲得耐腐蝕性能優(yōu)異的焊縫接頭。本專利技術還提供一種焊縫金屬，該焊縫金屬由上述任一項技術方案所述的鋁銅合金接地材料焊接用焊絲經(jīng)過上述任一項技術方案所述的焊接方法，進行焊接后得到。該焊縫金屬具有突出的耐土壤腐蝕性能。與現(xiàn)有技術相比，本專利技術的有益效果是：本專利技術的鋁銅合金接地材料用焊絲采用與被焊接金屬成分相近的基體元素，減小了焊縫與母材的成分差異，獲得耐土壤腐蝕性能良好的焊接接頭。同時焊絲中加入了稀土元素，稀土元素起到了細化焊縫晶粒的作用，使焊縫組織細密，增加了接頭的耐腐蝕性能。與現(xiàn)有技術比較，本專利技術的鋁銅合金接地材料用焊絲可實現(xiàn)鋁銅合金接地材料的焊接，焊縫區(qū)組織細密，成分與母材相近，電位差小，具有優(yōu)異的耐土壤腐蝕性能。本專利技術中的焊絲成本低廉，而且其制備方法簡單易行。具體實施方式應該指出，以下詳細說明都是示例性的，旨在對本專利技術提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本專利技術所屬
的普通技術人員通常理解的相同含義。需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本專利技術的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復數(shù)形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟和/或它們的組合。本專利技術實施中所使用的材料介紹：鋁銅合金(AlCu4.5RE)，其各組分質(zhì)量百分比為：Cu3～5％、RE0.1～0.3％、Fe≤0.5％、Si≤0.2％，剩余為鋁。Al-Si系ER4047，其各組分質(zhì)量百分比為：Si12％、Mg≤0.10％、Fe≤0.80％、Cu≤0.03％、Zn≤0.20％、Mn≤0.15％，Al余量。Al-Cu系ER2319，其各組分質(zhì)量百分比為：Cu5.8-6.8％、Mg0.2-0.4％、Si0.2％、Fe0.3％、V0.05-0.15％、Zr0.1-0.2％、Zn0.10％、Mn0.2-0.4％、Ti0.1-0.2％，Al余量。本專利技術所用原料，對其來源沒有特別限制，可通過商業(yè)途徑進行購買。本專利技術對所有原料的純度沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的純度即可。正如
技術介紹
中所介紹的，現(xiàn)有技術中的鋁銅合金接地材料焊接用焊絲存在耐土壤腐蝕性差的問題，為了解決如上的技術問題，本專利技術的第一個方面，提出了一種鋁銅合金接地材料焊接用焊絲，其質(zhì)量百分比組成為：硅1％～3％，銅1％～3％，鐵≤0.3％，鋯0.001-0.05％，稀土本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種鋁銅合金接地材料焊接用焊絲，其特征是，其質(zhì)量百分比組成為：硅1%～3%，銅1%～3%，鐵≤0.3%，鋯0.001?0.05%，稀土0.001%～0.5%，余量為鋁。

【技術特征摘要】
1.一種鋁銅合金接地材料焊接用焊絲，其特征是，其質(zhì)量百分比組成為：硅1%～3%，銅1%～3%，鐵≤0.3%，鋯0.001-0.05%，稀土0.001%～0.5%，余量為鋁。2.一種鋁銅合金接地材料焊接用焊絲，其特征是，其質(zhì)量百分比組成為：硅1%～1.5%，銅2.5%～3%，鐵0.1-0.3%，鋯0.002-0.003%，稀土0.05%～0.08%，余量為鋁。3.一種鋁銅合金接地材料焊接用焊絲，其特征是，其質(zhì)量百分比組成為：硅1.5%，銅2.5%，鐵0.3%，鋯0.002%，稀土0.08%，余量為鋁。4.如權利要求1~3中任一項所述的焊絲，其特征是：所述稀土為鑭、鈰、釹、釔中的至少一種。5.權利要求1~4中任一項所述的鋁銅合金接地材料焊接用焊絲的制備方法，其特征是，包括以下步驟：將鋁錠加熱熔化，按比例加入其它各原材料的母合金，當原料在熔池里充分熔化，進行扒渣攪拌，然后取樣檢測調(diào)整成分，精煉，再澆注成棒狀鋁合金鑄錠；采...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：閆風潔，李辛庚，岳增武，王曉明，樊志彬，郭凱，傅敏，孫偉，翟季青，劉延華，
申請(專利權)人：國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院，國家電網(wǎng)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山東,37