[發明專利]一種錫基合金MIG焊材

在審

• 申請號: 201711292290.1
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108032000A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 薛山;周健;張小立;穆開洪
• 申請（專利權）人: 蘇州虎伏新材料科技有限公司
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26
• 代理公司: 無錫中瑞知識產權代理有限公司 32259
• 代理人: 張倪濤

本發明提供一種錫基合金MIG焊材，包括錫，還包括以下重量百分比的各組分：4～12％的銻，0.1～0.5％的鋁，0.6～1％的鎳，0.2～0.5％的磷；采用這種錫基合金，減少焊材MIG焊過程中容易出現的飛濺物多、焊縫表面外觀不良等問題，同時焊縫結合強度高并且穩定可靠，該合金尤其適用于鋼基和/或銅基母材表面的MIG焊。

技術領域

本發明涉一種焊材，尤其是用于MIG焊的錫基合金材料。

背景技術

錫基合金是廣泛應用于低速重載滑動摩擦部件的耐磨層材料。傳統工藝是將錫基巴氏合金進行鑄造，再嵌套和固定在構件摩擦部位形成耐磨層。這種方法需要大量的后續機械加工，材料損耗大。近年來，采用堆焊方法進行錫基合金耐磨層直接涂覆或局部修復已經成為一種新的軸瓦加工方法，其特點是效率高，加工簡便。

MIG焊(熔化極氣保護焊)相對火焰釬焊和TIG焊(非熔化極氣保護焊)，效率更高。更為重要的是，焊絲作為熔化電極，焊透性好，接頭結合強度高，因此代表了巴氏合金堆焊最新的發展方向。然而，MIG焊的難點在于電弧的穩定性控制，以及熔池溫度高，這會給焊接飛濺及焊縫表面質量帶來一定影響，是目前運用MIG焊進行巴氏合金堆焊的難點。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種堆焊性能優良的錫基合金焊材配方，減少焊材MIG焊過程中容易出現的飛濺物多、焊縫表面外觀不良等問題，同時焊縫結合強度高并且穩定可靠。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

提供一種用于在鋼基、銅基母材表面進行MIG焊的焊接材料，除了金屬錫，所述材料還含有以下重量百分比的各組分：4～12％的銻(Sb)，0.1～0.5％的鋁(Al)，0.6～1％的鎳(Ni)，0.2～0.5％的磷(P)。

本發明的益處體現在如下方面：

1.本發明的錫基合金相對傳統錫基巴氏合金，去除了銅(Cu)，增加了鋁(Al)。銅在鑄造巴氏合金中能夠形成中間硬質相，起到提高耐磨性的作用。本發明采用極為少量的Al元素取代了Cu，發現在鋼基母材焊接時能形成多種Fe-Al硬質相，同樣可以起到提高耐磨性的作用。同時，這種材料還特別適合銅基母材的焊接特別是采用MIG焊。發現了含銅巴氏合金在銅基母材焊接時，由于母材中的銅元素很容易溶入焊縫而導致焊縫中的銅含量過高，材料脆性傾向增大，耐疲勞性能降低，因此本方案中不含Cu且含有鋁，Cu在熔池中的溶解度下降，可大幅度改善堆焊層的脆性和耐疲勞性能。Al含量對材料的耐磨性影響很大。當Al含量低于0.1％時，焊縫中少有Fe-Al硬質相，在鋼基母材上焊接形成的堆焊層耐磨性明顯降低，優化的Al含量為0.21～0.25％，此時形成了Fe-Al相數量多，且彌散細小，可提高材料的耐磨性(見實施例2)。當Al含量超過0.5％時，長條形的Fe-Al相會粗化，對堆焊層的耐磨性起到不利影響。

2.本發明發現了加入Ni和P可以有效解決MIG焊飛濺問題，并且飛濺降低的原因是熔滴粘度的增加。當Ni含量為0.65～0.75％，同時P含量為0.25～0.35％時，獲得的焊縫飛濺最小，外觀均勻平整。對比發現，當Ni含量低于0.5％，Ni元素基本固溶于焊縫中，不能形成Ni-Sn化合物，P元素含量低于0.2％時也無含P化合物，此時焊縫飛濺明顯。當Ni含量在超過1％時，形成了過多的化合物導致材料的硬度偏高。Ni是高熔點元素，在錫中加入Ni可以形成Ni-Sn高熔點化合物。同樣，P也可以與Sn-P化合物。這些化合物的存在可以增加MIG焊熔滴的熔程和粘度，降低錫基合金MIG焊時流動性，提高了MIG焊熔滴過渡時的穩定性，從而保證了焊縫質量及外觀。由于P同時具有抗氧化作用，表面無黑色氧化物而具有金屬光澤。當Ni含量低于0.65％時，通過提高P含量可以保持飛濺控制的效果；當Ni含量高于0.75％時，可適度降低P含量控制飛濺效果。

附圖說明

圖1為Sn11Sb6Cu巴氏合金/Fe熔覆層的金相圖；