铝及铝合金焊丝化学抛光工艺.docx

铝及铝合金焊丝化学抛光工艺普虎岩,蒋凯歌,李大军(甘肃西脉新材料科技股份有限公司,甘肃兰州730050)[摘要]为了提高焊丝化学抛光后的表面光亮度和焊接性能,获得高质量的焊缝并降低化学抛光成本,采用正交试验法对原有抛光液的配方和工艺参数及添加剂各成分的作用机理进行了探讨,并对抛光液配方作了相应的改进,从而获得一种成本较低的化学抛光液配方。此化学抛光工艺设备投资小,抛光液价格低、寿命长,生产成本低。[关键词]化学抛光;铝镁合金;焊丝[文章编号]1001-1560(2004)08-0017-02[中图分类号]TG174.4[文献标识码]A溶剂、碱性溶液、酸性溶液、电解等。表面活性剂和有机溶剂脱脂很难达到化学清洗的效果,往往残留有薄油层,且成本较高1;碱性脱脂效果较好,但铝抗碱性能力很弱,过度脱脂会使铝表面产生大小不等的火山口似的微观凹坑4,大大影响抛光的光亮度;电解脱脂需通电,对焊丝不易操作。由于油脂在酸性条件下能水解生成甘油和相应的高级脂肪酸1,针对焊丝表面油污较少,同时稀酸液不会因清洗不干净而破坏抛光液的成分,故采用酸性溶液脱脂。具体工艺条件为:硫酸(98%)10%～20%(质量比),温度60～80℃,时间10～12s。1.2抛光铝及铝合金多采用磷酸基溶液进行化学抛光,有时也采用碱性溶液,但因氢氧化钠的存在,反应较难控制。1.2.1抛光液配方的改进采用正交试验方法,综合考虑抛光温度、时间、光亮度等因素,调整配比参数,经过多次试验找出最佳的配比参数及添加剂成分,而后进行批量试生产验证,最终确定其配比参数及添加剂成分。原配方和改进的配方见表。表0前言近两年来,作为焊接材料的铝及铝合金焊丝用量逐年增加。我公司在研发铝及铝合金焊丝过程中遇到的最大难题是焊丝表面的抛光。铝制品表面都不同程度地存在着污垢和缺陷,如灰尘、金属氧化物、残留油污、轻微的划、擦伤等1。铝及铝镁合金焊丝是经铝及铝镁合金棒材轧制和拉拔而成的丝材,在加工过程中表面生成氧化膜。拉拔时不可避免地使用润滑剂,他们多是机油、气缸油等一些混合油性(有时也加一些石墨)物质。焊接试验表明,未抛光的焊丝在焊接过程中产生大量的飞溅,焊缝及周围母材表面有一层黑灰且焊缝成形差。其主要原因是:(1)表面油污在焊接过程中被炭化,在焊缝及周围母材表面形成一层黑灰;(2)油污的存在造成焊接过程中电弧燃烧不稳定,易产生飞溅和焊缝成形差;(3)氧化膜(Al2O3薄膜)的熔点高达2050℃,远远超过铝及其合金的熔点,而且密度大,约为铝的4倍。在焊接过程中,氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合,并易造成夹渣。而且,氧化膜还会吸附水分,焊接时使焊缝生成气孔2。焊丝表面的抛光主要有机械抛光和化学抛光两种。前者抛光设备主要靠进口,价格昂贵;后者抛光生产线可根据化学抛光工艺制造,价格低廉。为此,对铝及铝镁合金焊丝化学抛光工艺进行了开发。原配方组成(质量分数)及工艺参数改进配方组成(质量分数)及工艺参数磷酸(85%)硫酸(98%)硝酸(65%)外购添加剂温度时间磷酸(85%)硫酸(98%)硝酸(65%)自制添加剂温度时间52.0%40.0%4.7%0.6%95～105℃20～30s75.0%11.0%6.7%7.5%100～120℃20～30s1抛光工艺铝及铝镁合金焊丝化学成分、规格及状态见10858—893。GB其工艺流程为:脱脂→水清洗→化学抛光→水清洗→去灰→热水洗→热风吹干。1.1脱脂铝及铝合金表面的脱脂方法主要有表面活性剂、有机自制添加剂的具体组成及配比为:0102%,尿素311%,助剂T4.4%。1.2.2两种配方的对比CuSO4·5H2O(1)改进后的配方比原配方光亮度高,可达镜面效果。(2)改进后配方的使用寿命是原配方的2倍。[收稿日期]2004030717工艺研究铝及铝合金焊丝化学抛光工艺(3)原配方在进行抛光前要溶解一定量的铝丝后才能使焊丝达到最佳的亮度,改进后的配方无需如此。(4)原配方抛光后焊丝表面挂灰现象较严重,必须在生产线上用滤布擦拭浮灰,改进后的配方则不必。(5)原配方为了提高其光亮度及速度而提高温度至105℃时,有浓烈的有刺激性的黄色烟雾出现;改进后的配方提高温度至120℃,无黄色烟雾出现。1.2.3作用机理分析(1)磷酸和硝酸的比例是影响抛光亮度的主要因素,含磷酸和硝酸高的溶液抛光光亮度较高,同时抛光液的寿命也较长,这是因为磷酸和硝酸是抛光主要参与反应(溶解铝)的成分。抛光过程中磷酸不断与铝反应生成化合物,必然逐渐减少磷酸在抛光液中的含量,故增大抛光液中的磷酸含量是提高其寿命的主要途径。(2)硝酸的作用是提高抛光速度,同时去除浮灰及接触铜(硫酸铜),提高抛光后的表面光亮度;但含量过高时,表面过腐蚀后容易出现点状腐蚀,降低光亮度。(3)硫酸的作用是可抑制点状腐蚀。同时硫酸密度大,能提高溶