CN110952104A - 一种深窄间隙熔化极气体保护焊接导电嘴的制备方法 - Google Patents

一种深窄间隙熔化极气体保护焊接导电嘴的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种深窄间隙熔化极气体保护焊接导电嘴的制备方法，以铜导电嘴为基体；采用溶剂法热浸镀铝处理铜导电嘴，使铜导电嘴表面镀得铝层；然后在电解液中，微弧氧化铜导电嘴的铝层，获得外层具有耐高温、绝缘的陶瓷涂层的焊接导电嘴。本发明的导电嘴膜层具有厚度薄、电阻率高、耐磨性好、耐高温的优点，突破了传统窄间隙熔化极气体保护焊接导电嘴绝缘处理的尺寸限制，可应用于深窄间隙坡口接头的焊接，提高焊接效率。

Description

一种深窄间隙熔化极气体保护焊接导电嘴的制备方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种深窄间隙熔化极气体保护焊接导电嘴的制备方法。
背景技术
窄间隙焊接已经在一些大型重要结构上得到了成功应用，如高速列车车体、厚壁压力容器、锅炉、大型机械设备、海洋结构、船体建造和压力管道等。传统的MIG焊热输入大，成本高。窄间隙焊接减少了填充金属用量，降低了成本；焊接热输入量低，焊缝力学性能良好；变形小，易控制。
在深窄坡口中焊接时，常需要将焊丝前端深入坡口中，导电嘴的作用是保证送出焊丝直度，在焊丝端头产生电弧，所以要将导电嘴深入坡口如导电嘴陶瓷涂层示意图，而由于坡口角度、位置偏差，导电嘴外侧容易与坡口侧壁发生接触而放电，高温容易烧损导电嘴而且影响焊接过程稳定性，从而影响焊接效率。同时由于窄间隙坡口宽度限制，导电嘴要求直径尽可能小。
为了解决导电嘴存在的上述问题，发明专利申请公布号CN 106031959 A设计了一种导电嘴，在导电嘴前端的外壁喷涂一层高硬度材料，有效延长导电嘴的使用寿命。发明专利申请公布号CN 10428799 A同样发明一种具有氧化铝绝缘涂层的窄间隙焊接导电嘴，通过火焰喷涂氧化铝涂层的方式，在导电嘴深入工件坡口的部分的外侧获得一定厚的的绝缘层，使得导电嘴外壁与坡口内侧壁发生接触也不至于发生放电现象，从而大大提高窄间隙坡口的焊接效率及稳定性。实用新型专业授权公告号CN 203918196设计了一种导电嘴，在导电嘴出口端外设金属陶瓷外壳，使导电嘴具有耐磨性好、抗高温、硬度高的优点，因此无需频繁更换，从而延长了导电嘴的使用寿命，提高了工作效率，降低了生产成本。可以看出上述专利一方面主要通过热喷涂来获得Al2O3涂层，然而铜导电嘴导热性能良好，热喷涂Al2O3涂层难度较大，而且涂层与铜基体结合力较小，容易出现局部脱落或开裂，对焊接稳定性有一定影响；另一方面在导电嘴采用外加陶瓷外壳的方式使导电嘴表面绝缘，但是此方法的绝缘层太厚，加大电极尺寸，导致坡口宽度增加不利于深窄间隙坡口焊接。
发明专利申请公布号CN 108004576发明一种微弧氧化工艺，可获得一层薄18μm-32μm的氧化铝陶瓷绝缘层涂层，最低电压需要达到200V才可击穿氧化铝陶瓷绝缘层涂层，而焊接电压通常低于50V，因此本专利氧化铝陶瓷绝缘层涂层可隔绝导电嘴与坡口内侧壁，不会发生接触放电现象。氧化铝熔点约为铜导电嘴基体熔点的两倍，而且硬度越大越耐磨损，氧化铝陶瓷涂层硬度约890HV远大于铜基体硬度约180HV。
综上，如何在导电嘴表面获得厚度较薄结合极强的氧化铝陶瓷绝缘层，隔绝导电嘴与坡口内侧壁，不会发生接触放电现象，而且提高导电嘴的抗摩擦磨损及耐高温性能是目前亟待解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种深窄间隙熔化极气体保护焊接导电嘴的制备方法，本发明通过热浸镀加微弧氧化工艺，使得本发明制备的导电嘴，其膜层具有电阻率高、耐磨性好、抗高温的优点；同时可在任意形状铜导电嘴上获得氧化铝涂层，因此本发明可以随意改变导电嘴直径，应用于任意深窄坡口焊缝，解决导电嘴因与工件接触打火造成烧损的问题，优化导电嘴工作环境。
为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案是：
一种深窄间隙熔化极气体保护焊接导电嘴的制备方法，对铜导电嘴进行镀铝处理，然后在电解液中，微弧氧化铜导电嘴的铝层；所述镀铝处理的方式为溶剂法热浸镀铝。
进一步的，所述铜导电嘴为实心铜导电嘴；所述铜导电嘴用于焊缝窄间隙坡口，所述窄间隙坡口宽度为4mm。焊缝是将铜导电嘴放入窄间隙坡口内，于铜导电嘴和窄间隙坡口的接触间隙使之相互焊接。
进一步的，所述溶剂法热浸镀铝处理铜导电嘴，包括以下步骤：
A.预处理铜导电嘴：将铜导电嘴表面处理光滑平整，用去离子水洗净；然后，用酒精或丙酮浸泡铜导电嘴，用去离子水洗净；最后，将铜导电嘴浸入酸性溶液中酸洗，迅速用去离子水洗净；
B.溶剂法处理铜导电嘴：将步骤A制得的铜导电嘴放入助镀剂溶液中，随后取出快速干燥后保温；
C.热浸镀铝：将步骤B制得的铜导电嘴，在无氧条件下浸入熔融铝液中，使铜导电嘴表面镀上铝层。
熔剂法是用特定熔剂或溶剂的水溶液来保护预处理后的铜基体表面。溶剂的作用是防止基体表面被二次氧化，同时当铜片浸入铝液中时，提高铜表面活性及与铝液的润湿性。
进一步的，步骤A中采用酒精或丙酮浸泡铜导电嘴的时间为6-15min，去离子水冲洗时间为0-20s，所述酸洗溶液浓度为10-50g/L，温度为30-50℃，浸泡时间为1-5min。
进一步的，步骤B中所述助镀剂溶液浓度为1％-10％，助镀剂为KF、NH4Cl和ZnCl2中的一种，助镀剂溶液的起始温度为70-80℃，助镀剂溶液处理时间为1-5min。助渡目的是防止铜表面再次被空气氧化，其次提高热浸镀时铜表面活性，时间过短或者温度较低则助镀剂表面铺展不完整，时间过长或温度较高则影响助镀剂活性。
进一步的，步骤C中所述熔融铝液温度为660-750℃，铜导电嘴热浸镀时间为6-30s，时间过短铜铺展不均匀，会出现漏镀情况，时间过长铜则会部分熔化，影响工件成型。
进一步的，所述电解液包括Na2SiO3-9H2O、KOH、30％H2O2、EDTA-2Na、Na2WO4·2H2O、NH4VO3、(NaPO3)6和水，所述电解液中Na2SiO3-9H2O的浓度为10-30g/L，KOH的浓度为1-5g/L，30％H2O2的浓度为1-12g/L，EDTA-2Na的浓度为0.5-3g/L，Na2WO4·2H2O的浓度为0.5-4g/L，NH4VO3的浓度为0.5-4g/L，(NaPO3)6的浓度为1-16g/L。碱性电解液体系于酸性电解液相比，更环保、膜质量更容易控制，所以本发明采用碱性电解液体系，其中硅酸盐体系可在较宽的电解液温度及氧化电流范围内，促进铝合金表面钝化，形成耐蚀性能较优的含硅氧化膜，是目前应用最广泛的主盐溶液。
进一步的，在电解液中微弧氧化铜导电嘴的铝层，采用的是正负脉冲电源。
进一步的，所述正负脉冲电源的电压为400-700V，电流密度为1-6A/dm2，脉冲频率为300-800Hz，占空比为10％-80％。
进一步的，微弧氧化时间为10-50min，小于10min微弧氧化膜厚度较薄，而超过50min微弧氧化膜基本无变化，工件温度越来越高。
本发明的目的在于制备一种导电嘴，其膜层具有电阻率高、耐磨性好、抗高温的优点。窄间隙焊就是厚板对接接头在焊前不开坡口或只开小角度坡口，并留有窄而深的间隙，采用熔化极气体保护焊或埋孤焊完成整条焊缝的高效焊接方法。窄间隙焊焊缝窄而深，要求导电嘴深入焊缝底部，而且不与侧壁导电，本发明通过热浸镀加微弧氧化工艺，可在任意形状铜导电嘴上获得氧化铝涂层，因此本发明可以随意改变导电嘴直径，应用于略大于铜导电嘴尺寸的深窄坡口焊缝，解决导电嘴因与工件接触打火造成烧损的问题，优化导电嘴工作环境。
本发明选择窄间隙坡口焊缝所需的导电嘴规格和结构形式，在导电嘴外层采用热浸镀技术，表面镀一层铝涂层，然后将镀铝导电嘴放入电解槽中，采用微弧氧化技术将铝涂层生成氧化铝陶瓷层，使铜导电嘴具有电阻率高、耐磨性好、抗高温的优点。
本发明的有益效果：
1)本发明采用溶剂法热浸镀和微弧氧化技术，在导电嘴表面获得厚度较薄结合极强的氧化铝陶瓷绝缘层，隔绝导电嘴与坡口内侧壁，不会发生接触放电现象，而且提高导电嘴的抗摩擦磨损及耐高温性能；
2)本发明通过溶剂法热浸镀加微弧氧化工艺，可在任意形状铜导电嘴上获得氧化铝涂层，因此本发明可以随意改变导电嘴直径，应用于任意深窄坡口焊缝，解决导电嘴因与工件接触打火造成烧损的问题，优化导电嘴工作环境。
附图说明
图1为本发明中导电嘴陶瓷涂层示意图；
图2为本发明中导电嘴微弧氧化示意图；
1-焊接工件，2-焊丝，3-铜导电嘴，4-Cu-Al层，5-Al2O3，6-MAO30微弧氧化电源，7-电解槽，8-热交换器，9-冷却装置，10-电解液，11-热浸镀铝导电嘴，12-微弧氧化后导电嘴。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的技术效果，下面通过实施例对本发明进行具体描述。
实施例1
1)通过机械加工的方法获得匹配窄间隙坡口焊缝的实心铜导电嘴，本发明可对直径为3.2mm的铜导电嘴镀氧化铝涂层。
2)采用溶剂法热浸镀铝处理步骤1)中的铜导电嘴：
先用砂纸打磨铜表面至光亮，再用去离子水清洗，然后用酒精浸泡铜表面10分钟后，去离子水清洗干净，最后，将铜表面浸入40℃、15g/L的H2SO4溶液中2分钟，然后迅速用去离子水冲洗；并放入80℃、3％KF的助镀剂溶液中3分钟，随后取出快速吹干，保温一定时间后，浸入熔融铝液中，热浸镀温度700℃左右，热浸镀时间为8s，使铜表面镀一层密封铝层，厚度约为10μm，铝涂层必须无漏镀。
3)采用微弧氧化处理步骤2)制得的铜导电嘴铝层，配制微弧氧化电解液。在选定Na2SiO3和KOH作为微弧氧化基础溶液后，为电解液体系选择合理添加剂。电解液由下述浓度的组分组成：24g/LNa2SiO3-9H2O，3g/LKOH、6g/LH2O2，1g/L EDTA-2Na，2g/L Na2WO4·2H2O，2g/L NH4VO3，8g/L(NaPO3)6，其余为去离子水。添加剂的引入主要有以下几个方面考虑：为促进7N01铝合金钝化，选择(NaPO3)6作为钝化剂同时，(NaPO3)6也具有络合作用而可以提高膜生长效率；为抑制膜表面尖端放电，提高电解液稳定性，选择EDTA-2Na作为稳定剂；为提高溶液含氧量，降低起弧电压，促进微弧放电作用，添加H2O2作为供氧剂；为提高膜颜色深度，选择NH4VO3作为主要着色剂，选择Na2WO4作为辅助着色剂。
4)采用微弧氧化处理步骤2)制得的铜导电嘴铝层：在上述配置好的电解液中微弧氧化铜导电嘴铝层，采用正负脉冲电源，脉冲频率500Hz，正电压400V，电流密度3A/dm2左右，占空比20％，微弧氧化时间20min，获得Al2O3涂层，涂层厚度约为30μm。
5)对微弧氧化后的铜导电嘴中心钻孔，符合送丝直径，铜导电嘴后端套螺纹。
处理后的铜导电嘴结合力强度约40N左右，具有极强的结合力，硬度600HV，而且根据所处理导电嘴直径，可对窄间隙坡口底部宽度4mm左右的坡口进行焊接，提高了工作效率，降低了生产成本。
实施例2
1)通过机械加工的方法获得匹配窄间隙坡口焊缝的实心铜导电嘴，本发明可对直径为3.2mm的铜导电嘴镀氧化铝涂层。
2)采用溶剂法热浸镀铝处理步骤1)中的铜导电嘴：
先用砂纸打磨铜表面至光亮，再用去离子水清洗，然后用酒精浸泡铜表面6分钟后，去离子水冲洗10s清洗干净，最后，将铜表面浸入30℃、10g/L的H2SO4溶液中1分钟，然后迅速用去离子水冲洗；并放入70℃、1％的KF助镀剂溶液中1分钟，随后取出快速吹干，保温一定时间后，浸入熔融铝液中，热浸镀温度660℃左右，热浸镀时间为6s，使铜表面镀一层密封铝层，厚度约为7μm，铝涂层必须无漏镀。
3)采用微弧氧化处理步骤2)制得的铜导电嘴铝层，配制微弧氧化电解液。在选定Na2SiO3和KOH作为微弧氧化基础溶液后，为电解液体系选择合理添加剂。电解液由下述浓度的组分组成：10g/L Na2SiO3-9H2O、1g/L KOH、1g/L H2O2、0.5g/L EDTA-2Na、0.5g/LNa2WO4·2H2O、0.5g/LNH4VO3、1g/L(NaPO3)6、其余为去离子水。添加剂的引入主要有以下几个方面考虑：为促进7N01铝合金钝化，选择(NaPO3)6作为钝化剂同时，(NaPO3)6也具有络合作用而可以提高膜生长效率；为抑制膜表面尖端放电，提高电解液稳定性，选择EDTA-2Na作为稳定剂；为提高溶液含氧量，降低起弧电压，促进微弧放电作用，添加H2O2作为供氧剂；为提高膜颜色深度，选择NH4VO3作为主要着色剂，选择Na2WO4作为辅助着色剂。
4)采用微弧氧化处理步骤2)制得的铜导电嘴铝层：在上述配置好的电解液中微弧氧化铜导电嘴铝层，采用正负脉冲电源，脉冲频率800Hz，正电压400V，电流密度1A/dm2左右，占空比10％，微弧氧化时间10min，获得Al2O3涂层，涂层厚度约为30μm。
5)对微弧氧化后的铜导电嘴中心钻孔，符合送丝直径，铜导电嘴后端套螺纹。
处理后的铜导电嘴结合力强度约27N左右，具有极强的结合力，硬度600HV，而且根据所处理导电嘴直径，可对窄间隙坡口底部宽度4mm左右的坡口进行焊接，提高了工作效率，降低了生产成本。
实施例3
1)通过机械加工的方法获得匹配窄间隙坡口焊缝的实心铜导电嘴，本发明可对直径为3.2mm的铜导电嘴镀氧化铝涂层。
2)采用溶剂法热浸镀铝处理步骤1)中的铜导电嘴：
先用砂纸打磨铜表面至光亮，再用去离子水清洗，然后用酒精浸泡铜表面15分钟后，去离子水冲洗10s清洗干净，最后，将铜表面浸入50℃、50g/L的H2SO4溶液中5分钟，然后迅速用去离子水冲洗；并放入80℃、10％KF的助镀剂溶液中5分钟，随后取出快速吹干，保温一定时间后，浸入熔融铝液中，热浸镀温度750℃左右，热浸镀时间为30s，使铜表面镀一层密封铝层，厚度约为9μm，铝涂层必须无漏镀。
3)采用微弧氧化处理步骤2)制得的铜导电嘴铝层，配制微弧氧化电解液。在选定Na2SiO3和KOH作为微弧氧化基础溶液后，为电解液体系选择合理添加剂。电解液由下述浓度的组分组成：30g/LNa2SiO3-9H2O、5g/L KOH、12g/L H2O2、2g/L EDTA-2Na、4g/LNa2WO4·2H2O、4g/LNH4VO3、16g/L(NaPO3)6、其余为去离子水。添加剂的引入主要有以下几个方面考虑：为促进7N01铝合金钝化，选择(NaPO3)6作为钝化剂同时，(NaPO3)6也具有络合作用而可以提高膜生长效率；为抑制膜表面尖端放电，提高电解液稳定性，选择EDTA-2Na作为稳定剂；为提高溶液含氧量，降低起弧电压，促进微弧放电作用，添加H2O2作为供氧剂；为提高膜颜色深度，选择NH4VO3作为主要着色剂，选择Na2WO4作为辅助着色剂。
4)采用微弧氧化处理步骤2)制得的铜导电嘴铝层：在上述配置好的电解液中微弧氧化铜导电嘴铝层，采用正负脉冲电源，脉冲频率800Hz，正电压700V，电流密度6A/dm2左右，占空比80％，微弧氧化时间50min，获得Al2O3涂层，涂层厚度约为19μm。
5)对微弧氧化后的铜导电嘴中心钻孔，符合送丝直径，铜导电嘴后端套螺纹。
处理后的铜导电嘴结合力强度约42N左右，具有极强的结合力，硬度600HV，而且根据所处理导电嘴直径，可对窄间隙坡口底部宽度4mm左右的坡口进行焊接，提高了工作效率，降低了生产成本。
实施例4
1)通过机械加工的方法获得匹配窄间隙坡口焊缝的实心铜导电嘴，本发明可对直径为3.2mm的铜导电嘴镀氧化铝涂层。
2)采用溶剂法热浸镀铝处理步骤1)中的铜导电嘴：
先用砂纸打磨铜表面至光亮，再用去离子水清洗，然后用酒精浸泡铜表面10分钟后，去离子水冲洗10s清洗干净，最后，将铜表面浸入40℃、30g/L的H2SO4溶液中2分钟，然后迅速用去离子水冲洗；并放入80℃、3％KF的助镀剂溶液中3分钟，随后取出快速吹干，保温一定时间后，浸入熔融铝液中，热浸镀温度700℃左右，热浸镀时间为8s，使铜表面镀一层密封铝层，厚度约为10μm，铝涂层必须无漏镀。
3)采用微弧氧化处理步骤2)制得的铜导电嘴铝层，配制微弧氧化电解液。在选定Na2SiO3和KOH作为微弧氧化基础溶液后，为电解液体系选择合理添加剂。电解液由下述浓度的组分组成：15g/LNa2SiO3-9H2O、2g/LKOH、3g/LH2O2、1g/L EDTA-2Na、2g/L Na2WO4·2H2O、2g/L NH4VO3、8g/L(NaPO3)6、其余为去离子水。添加剂的引入主要有以下几个方面考虑：为促进7N01铝合金钝化，选择(NaPO3)6作为钝化剂同时，(NaPO3)6也具有络合作用而可以提高膜生长效率；为抑制膜表面尖端放电，提高电解液稳定性，选择EDTA-2Na作为稳定剂；为提高溶液含氧量，降低起弧电压，促进微弧放电作用，添加H2O2作为供氧剂；为提高膜颜色深度，选择NH4VO3作为主要着色剂，选择Na2WO4作为辅助着色剂。
4)采用微弧氧化处理步骤2)制得的铜导电嘴铝层：在上述配置好的电解液中微弧氧化铜导电嘴铝层，采用正负脉冲电源，脉冲频率500Hz，正电压400V，电流密度2A/dm2左右，占空比20％，微弧氧化时间20min，获得Al2O3涂层，涂层厚度约为32μm。
5)对微弧氧化后的铜导电嘴中心钻孔，符合送丝直径，铜导电嘴后端套螺纹。
处理后的铜导电嘴结合力强度约40N左右，具有极强的结合力，硬度600HV，而且根据所处理导电嘴直径，可对窄间隙坡口底部宽度4mm左右的坡口进行焊接，提高了工作效率，降低了生产成本。
实施例5
1)通过机械加工的方法获得匹配窄间隙坡口焊缝的实心铜导电嘴，本发明可对直径为3.2mm的铜导电嘴镀氧化铝涂层。
2)采用溶剂法热浸镀铝处理步骤1)中的铜导电嘴：
先用砂纸打磨铜表面至光亮，再用去离子水清洗，然后用酒精浸泡铜表面10分钟后，去离子水冲洗10s清洗干净，最后，将铜表面浸入40℃、50g/L的H2SO4溶液中2分钟，然后迅速用去离子水冲洗；并放入80℃、3％KF的助镀剂溶液中3分钟，随后取出快速吹干，保温一定时间后，浸入熔融铝液中，热浸镀温度700℃左右，热浸镀时间为8s，使铜表面镀一层密封铝层，厚度约为10μm，铝涂层必须无漏镀。
3)采用微弧氧化处理步骤2)制得的铜导电嘴铝层，配制微弧氧化电解液。在选定Na2SiO3和KOH作为微弧氧化基础溶液后，为电解液体系选择合理添加剂。电解液由下述浓度的组分组成：27g/LNa2SiO3-9H2O、4g/LKOH、9g/LH2O2、1g/L EDTA-2Na、2g/L Na2WO4·2H2O、2g/L NH4VO3、8g/L(NaPO3)6、其余为去离子水。添加剂的引入主要有以下几个方面考虑：为促进7N01铝合金钝化，选择(NaPO3)6作为钝化剂同时，(NaPO3)6也具有络合作用而可以提高膜生长效率；为抑制膜表面尖端放电，提高电解液稳定性，选择EDTA-2Na作为稳定剂；为提高溶液含氧量，降低起弧电压，促进微弧放电作用，添加H2O2作为供氧剂；为提高膜颜色深度，选择NH4VO3作为主要着色剂，选择Na2WO4作为辅助着色剂。
4)采用微弧氧化处理步骤2)制得的铜导电嘴铝层：在上述配置好的电解液中微弧氧化铜导电嘴铝层，采用正负脉冲电源，脉冲频率500Hz，正电压400V，电流密度5A/dm2左右，占空比20％，微弧氧化时间20min，获得Al2O3涂层，涂层厚度约为21μm。
5)对微弧氧化后的铜导电嘴中心钻孔，符合送丝直径，铜导电嘴后端套螺纹。
处理后的铜导电嘴结合力强度约40N左右，具有极强的结合力，硬度600HV，而且根据所处理导电嘴直径，可对窄间隙坡口底部宽度4mm左右的坡口进行焊接，提高了工作效率，降低了生产成本。
实施例6
1)通过机械加工的方法获得匹配窄间隙坡口焊缝的实心铜导电嘴，本发明可对直径为3.2mm的铜导电嘴镀氧化铝涂层。
2)采用溶剂法热浸镀铝处理步骤1)中的铜导电嘴：
先用砂纸打磨铜表面至光亮，再用去离子水清洗，然后用酒精浸泡铜表面10分钟后，去离子水冲洗10s清洗干净，最后，将铜表面浸入40℃、15g/L的H2SO4溶液中2分钟，然后迅速用去离子水冲洗；并放入80℃、3％NH4Cl的助镀剂溶液中3分钟，随后取出快速吹干，保温一定时间后，浸入熔融铝液中，热浸镀温度700℃左右，热浸镀时间为8s，使铜表面镀一层密封铝层，厚度约为6μm，铝涂层必须无漏镀。
3)采用微弧氧化处理步骤2)制得的铜导电嘴铝层，配制微弧氧化电解液。在选定Na2SiO3和KOH作为微弧氧化基础溶液后，为电解液体系选择合理添加剂。电解液由下述浓度的组分组成：24g/LNa2SiO3-9H2O、4g/LKOH、9g/LH2O2、1g/L EDTA-2Na、2g/L Na2WO4·2H2O、2g/L NH4VO3、8g/L(NaPO3)6、其余为去离子水。添加剂的引入主要有以下几个方面考虑：为促进7N01铝合金钝化，选择(NaPO3)6作为钝化剂同时，(NaPO3)6也具有络合作用而可以提高膜生长效率；为抑制膜表面尖端放电，提高电解液稳定性，选择EDTA-2Na作为稳定剂；为提高溶液含氧量，降低起弧电压，促进微弧放电作用，添加H2O2作为供氧剂；为提高膜颜色深度，选择NH4VO3作为主要着色剂，选择Na2WO4作为辅助着色剂。
4)采用微弧氧化处理步骤2)制得的铜导电嘴铝层：在上述配置好的电解液中微弧氧化铜导电嘴铝层，采用正负脉冲电源，脉冲频率500Hz，正电压400V，电流密度3A/dm2左右，占空比20％，微弧氧化时间20min，获得Al2O3涂层，涂层厚度约为30μm。
5)对微弧氧化后的铜导电嘴中心钻孔，符合送丝直径，铜导电嘴后端套螺纹。
处理后的铜导电嘴结合力强度约25N左右，具有极强的结合力，硬度600HV，而且根据所处理导电嘴直径，可对窄间隙坡口底部宽度4mm左右的坡口进行焊接。
表1实验数据
Figure BDA0002326370270000101
Figure BDA0002326370270000111
从上述图表看出，本发明采用溶剂法热浸镀和微弧氧化技术，在导电嘴表面获得厚度较薄结合极强的氧化铝陶瓷绝缘层，处理后的铜导电嘴具有极强的结合力，而且根据所处理导电嘴直径，可对窄间隙坡口底部宽度4mm左右的坡口进行焊接，同时氧化铝陶瓷绝缘层隔绝导电嘴与坡口内侧壁，不会发生接触放电现象，而且提高导电嘴的抗摩擦磨损及耐高温性能。
最后需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种深窄间隙熔化极气体保护焊接导电嘴的制备方法，其特征在于，对铜导电嘴进行镀铝处理，然后在电解液中，微弧氧化铜导电嘴的铝层；所述镀铝处理的方式为溶剂法热浸镀铝。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜导电嘴为实心铜导电嘴；所述铜导电嘴用于焊缝窄间隙坡口，所述窄间隙坡口宽度大于等于4mm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂法热浸镀铝处理铜导电嘴，包括以下步骤：
A.预处理铜导电嘴：将铜导电嘴表面处理光滑平整，用去离子水洗净；然后，用酒精或丙酮浸泡铜导电嘴，用去离子水洗净；最后，将铜导电嘴浸入酸性溶液中酸洗，迅速用去离子水洗净；
B.溶剂法处理铜导电嘴：将步骤A制得的铜导电嘴放入助镀剂溶液中，随后取出快速烘干；
C.热浸镀铝：将步骤B制得的铜导电嘴，在无氧条件下浸入熔融铝液中，使铜导电嘴表面镀上铝层。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤A中采用酒精或丙酮浸泡铜导电嘴的时间为6-15min，酒精或丙酮浸泡后铜导电嘴的去离子水冲洗时间为0-20s；所述酸洗溶液浓度为10-50g/L，温度为30-50℃，浸泡时间为1-5min。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤B中所述助镀剂溶液中助镀剂的质量百分比为1％-10％，助镀剂为KF、NH4Cl和ZnCl2中的一种，助镀剂溶液的起始温度为70-80℃，助镀剂溶液处理时间为1-5min。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤C中所述熔融铝液温度为660-750℃，铜导电嘴热浸镀时间为6-30s。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电解液包括Na2SiO3-9H2O、KOH、30％H2O2、EDTA-2Na、Na2WO4·2H2O、NH4VO3、(NaPO3)6和水；
所述电解液中Na2SiO3-9H2O的浓度为10-30g/L，KOH的浓度为1-5g/L，30％H2O2的浓度为1-12g/L，EDTA-2Na的浓度为0.5-3g/L，Na2WO4·2H2O的浓度为0.5-4g/L，NH4VO3的浓度为0.5-4g/L，(NaPO3)6的浓度为1-16g/L。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在电解液中微弧氧化铜导电嘴的铝层，采用的是正负脉冲电源。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述正负脉冲电源的电压为400-700V，电流密度为1-6A/dm2，脉冲频率为300-800Hz，占空比为10％-80％。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，微弧氧化时间为10-50min。
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