[發明專利]一種高熔點銅包鋼/銅質接地網放熱焊劑

無效

• 申請號: 200910092153.2
• 申請日: 2009-09-01
• 公開（公告）號: CN101637852A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 聶京凱;馬光;韓鈺;陳玉成;李現兵;陳新;徐德錄;王立全
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院
• 主分類號: B23K35/34
• 分類號: B23K35/34
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 沈 波

技術領域

本發明屬于金屬焊接領域，具體涉及一種高熔點銅包鋼/銅質接地網放熱焊劑。

背景技術

隨著經濟發展的穩步前進，對于能源的需求逐年遞增，電力建設的進程也逐漸加快，電力建設的發展體現在基礎設施建設數量與質量的雙重發展。

在電網的接地領域，人們對于接地網可靠性的關注越來越多，以往的鍍鋅鋼接地網經濟性優良，但使用溫度低，尤其鍍鋅層，在420℃下即發生熔化，如鋅層發生熔化，則失去保護層的碳鋼極易發生腐蝕，隨著接地體的腐蝕，用于導通故障電流的道題截面積逐漸減小，對于接地網的可靠性極為不利，因此鍍鋅鋼接地網的服役溫度規定在350℃以下。因此，以鍍鋅層作為耐蝕保護層有其局限性。而銅質或銅包鋼接地網其熔點以銅材熔點記，其服役溫度可達到1083℃，故采用銅質或銅包鋼接地網可大幅提高接地網的服役溫度，增加服役可靠性，但銅質或銅包鋼接地網的連接需有和母材相同或相近的熔點，以保證接地網整體的服役溫度。

由于接地網布設環境較多處于野外偏遠地區，環境較為惡劣，傳統的電弧焊、氣焊多受制于焊接設備運輸攜帶的限制。放熱熔焊技術(又稱鋁熱焊)因具有設備簡單、投資少，焊接作業快、不需要大功率電源、操作簡單等特點，而適用于接地網接頭的焊接。

針對特定的銅質或銅包鋼材料，采用放熱焊進行焊接，接頭的熔點高低取決于接頭成分。而接頭成分取決于放熱焊焊劑成分。焊劑中主要由三部分構成，氧化劑、還原劑、其它添加劑。現有的銅質/銅包鋼材料用放熱焊劑，焊接后接頭成分復雜，組織均一性差，熔點難以接近母材熔點。

達到高熔點需滿足兩個條件，首先，接頭金屬應具有高熔點；其次組織應均勻。

為滿足第一個條件，材料的成分應嚴格控制，反應完畢后接頭組織中Cu元素所占比例應較高，可通過減少鋁含量、提高金屬銅粉末添量加或氧化銅粉末添加量調節，此外也可添加其它高熔點合金，如Ni、Co、Mo、Fe、W等。但應注意添加元素需與Cu形成固溶體或金屬間化合物。此外，高熔點元素的添加后產生的金屬間化合物易引起組織脆性上升，導致接頭開裂。故添加種類及添加數量需嚴格控制。

滿足第二個條件，各種材料成分的百分比應嚴格控制，形成接頭后的組織應有好的均勻性，即在高溫狀態下各部分熔化過熱度相當。表現在DTA曲線上為在熔點附近出現單一的放熱峰，而非出現起伏的連續放熱峰

發明內容

本發明的目的在于提供一種高熔點銅包鋼/銅質接地網放熱焊劑。

本發明所提供的放熱焊劑的組分及其重量百分比為：氧化銅50～60％、金屬鋁粉末9～10％、金屬銅粉末20～35％、螢石粉末3～4％、金屬錫粉末2～3％、金屬鎳粉末0～5％，余量為合金粉末；其中，所述的氧化銅的氧化度≤85％，粒度為200～300目；所述的金屬鋁粉末的粒度為200～300目；所述的金屬銅粉末的純度≤99.5％，粒度為200～300目；所述的螢石粉末的粒度為150～200目；所述的金屬錫粉末的粒度為200～300目；所述的合金粉末組成為Ca：8～10％、Si：40～45％、Mg：2～3％、Ba：28～30％，Al：1～2％，剩余為雜質，粒度為80～150目。

放熱焊技術的原理是應用金屬鋁與氧化銅之間發生氧化還原反應(3CuO+2Al＝3Cu+Al₂O₃)，放出大量熱量，產生足夠高的溫度，使焊接部位金屬及相關輔料熔融達到焊接效果。

氧化銅(CuO)與金屬鋁粉末(Al)：是起氧化還原反應的關鍵配料，是反應中的熱源，放熱焊(鋁熱焊)劑中二者所占重量百分比起到調節反應溫度的作用。

氧化銅：是主要的氧化劑，小粒度(200～300目)的氧化銅處于高能量狀態，大的比表面積在反應中同時發生反應的面積大，即釋放能量相同情況下，反應周期短，熱量集中。

金屬鋁粉末：作為還原劑還原氧化銅外，還起到清除焊接點處表面氧化物的作用，故金屬鋁粉末略微過量。此外金屬鋁粉末的粒度同樣影響著反應的速度，大的比表面積的鋁粉配合大比表面積的氧化銅共同起到提高反應活性的作用。

金屬銅粉末：是焊縫金屬的主要成分，在銅包鋼接地網焊接中，主要起導通作用，在放熱過程中金屬銅粉末全部熔化。大比表面積的銅粉末處于高能量狀態，在熔化中消耗氧化還原的能量小，利于提高反應溫度，同時，接頭中高熔點Cu或其它高熔點元素比例越高，接頭合金的熔點越高，如接頭金屬中Cu比例達到98％以上，由于金屬熔化時的過熱，金屬接頭熔點可達到1080℃左右。