[發明專利]一種電弧堆焊錫青銅滲透裂紋的抑制方法

在審

• 申請號: 202310037240.8
• 申請日: 2023-01-10
• 公開（公告）號: CN116329705A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 陳晨;于金程;張鎣;樊博聞;王錦怡
• 申請（專利權）人: 無錫職業技術學院
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/235;B23K9/133;B23K9/28;C23C4/08;C23C4/134;C23C4/18
• 代理公司: 無錫承果知識產權代理有限公司 32373
• 代理人: 肖昂

本申請關于一種電弧堆焊錫青銅滲透裂紋的抑制方法，涉及電弧堆焊領域。該方法包括：清洗鋼板表面的油污并烘干，對鋼板進行噴砂處理，然后清洗鋼板表面浮砂；通過等離子噴涂的方式將Sn粉噴涂到鋼板表面，在鋼板表面制備厚度為20?30μm的Sn涂層；將含有Sn涂層的鋼板放入真空爐中進行熱處理；將熱處理之后的含有Sn涂層的鋼板固定在堆焊夾具上，通過電弧堆焊的方式把錫青銅絲材堆焊到含有Sn涂層的鋼板表面，制備出錫青銅堆焊層。解決了錫青銅堆焊時，如何在不添加其它元素、且堆焊工藝窗口較大的條件下消除滲透裂紋的問題。

技術領域

本申請涉及電弧堆焊技術領域，特別涉及一種電弧堆焊錫青銅滲透裂紋的抑制方法。

背景技術

錫青銅/鋼雙金屬材料在汽車、船舶領域具有廣泛的應用。制備錫青銅/鋼復合材料的工藝有粉末冶金，連鑄連軋，激光熔覆，等離子噴涂，超音速火焰噴涂，電弧堆焊等。其中電弧堆焊具有效率高，成本低的特點，通過堆焊的方式在鋼板表面制備錫青銅沉積層從而得到錫青銅/鋼復合材料。在鋼板表面堆焊錫青銅時，錫青銅會滲透到鋼板的晶界中，產生滲透裂紋，嚴重降低了鋼板的強度和塑性，導致鋼板的失效。

相關技術中，通過優化堆焊工藝參數可以一定程度上降低錫青銅滲透裂紋的傾向，減少滲透裂紋的長度和數量。然而，該方案工藝要求苛刻，工藝窗口較窄，且該方案無法完全消除滲透裂紋，鋼板中殘余的滲透裂紋在服役過程中會進一步擴展。

相關技術中，在錫青中加入大量鋁元素和鎳元素，或者在錫青銅和鋼板中間加入鋁或鎳的過渡層，可以抑制滲透裂紋。然而，此工藝改變了錫青銅的成分和性能。

因此，在不改變錫青銅成分的情況下抑制滲透裂紋是錫青銅堆焊的難點。

發明內容

本申請的目的是提供一種電弧堆焊錫青銅滲透裂紋的抑制方法，以解決錫青銅堆焊時，如何在不添加其它元素、且堆焊工藝窗口較大的條件下消除滲透裂紋的問題。

為實現上述目的，本申請采用的技術方案為：

一種電弧堆焊錫青銅滲透裂紋的抑制方法，包括：

S1、清洗鋼板表面的油污并烘干，對鋼板進行噴砂處理，然后清洗鋼板表面浮砂；

S2、通過等離子噴涂的方式將Sn粉噴涂到鋼板表面，在鋼板表面制備厚度為20-30μm的Sn涂層；

S3、將含有Sn涂層的鋼板放入真空爐中進行熱處理；

S4、將熱處理之后的含有Sn涂層的鋼板固定在堆焊夾具上，通過電弧堆焊的方式把錫青銅絲材堆焊到含有Sn涂層的鋼板表面，制備出錫青銅堆焊層。

在一種可能的實現方式中，所述步驟S2中，所述等離子噴涂的工藝參數包括：送粉電流為650-700A、主氣為80-90scfh、輔氣為30-40scfh、載氣為8-10scfh；其中，所述主氣以及所述載氣為氬氣，所述輔氣為氦氣。

在一種可能的實現方式中，所述步驟S3中，所述將含有Sn涂層的鋼板放入真空爐中進行熱處理時的溫度為300-400℃、保溫時間為2-4h。

在一種可能的實現方式中，所述步驟S4中，所述電弧堆焊的工藝參數包括：鋼板預熱溫度為80-100℃、電流為100-130A、電壓為15-17V、擺動幅度為9-12mm、擺動頻率為1.5-2.5Hz、沉積速度為15-25mm/min。

在一種可能的實現方式中，所述步驟S4中，所述電弧堆焊的工藝參數包括：電流為110-120A，電壓為15.5-16.5V、擺動幅度為10-11mm。

在一種可能的實現方式中，所述步驟S4中，所述堆焊夾具包括用于固定鋼板的固定機構以及用于冷卻鋼板的冷卻機構。