本發明涉及焊接材料技術領域，具體涉及一種環保型焊接合金材料及其制備方法。
背景技術：
焊接，也可寫作“焊接”或稱熔接、镕接，是兩種或兩種以上材質(同種或異種)通過加熱、加壓，或兩者并用，使兩工件產生原子間結合的加工工藝和聯接方式，焊接應用廣泛，既可用于金屬，也可用于非金屬。焊絲是作為填充金屬或同時作為導電用的金屬絲焊接材料，包括碳鋼焊絲、低合金結構鋼焊絲、合金結構鋼焊絲、不銹鋼焊絲和有色金屬焊絲等。但是現有技術為提升焊絲的性能，添加有害元素，如鉻、鋯、鉬等，對人體健康和環境的危害較大。
技術實現要素：
針對上述存在的問題，本發明提出了一種具有優異硬度和強度的環保型焊接合金材料及其制備方法。
為了實現上述的目的，本發明采用以下的技術方案：
一種環保型焊接合金材料，由以下質量份數制成：大理石6-10份、低碳錳鐵12-16份、鋁-鈧合金20-25份、電解銅6-8份、蛇紋石5-9份、絹云母粉8-10份、硬脂酸鋇4-7份、硼酸鋁晶須6-12份、鈦鐵7-14份、氧化鈰1-3份、焦磷酸鈉0-4份、乙烯基雙硬脂酸酰胺6-9份。
優選的，環保型焊接合金材料由以下質量份數制成：大理石8-10份、低碳錳鐵14-16份、鋁-鈧合金22-25份、電解銅7-8份、蛇紋石8-9份、絹云母粉9-10份、硬脂酸鋇6-7份、硼酸鋁晶須10-12份、鈦鐵9-14份、氧化鈰2-3份、焦磷酸鈉2-4份、乙烯基雙硬脂酸酰胺8-9份。
優選的，環保型焊接合金材料的制備方法，其制備步驟如下：
1)原料準備
按重量份稱取原料，將大理石、蛇紋石研磨過20目篩；
2)合金熔煉、鑄造
將低碳錳鐵、鈦鐵、電解銅加入中頻感應電爐中，升溫至完全熔融，然后降溫至350-480℃，加入鋁-鈧合金、氧化鈰和焦磷酸鈉繼續升溫冶煉至熔融，再加入步驟1)中研磨后的大理石和蛇紋石、絹云母粉、硬脂酸鋇和硼酸鋁晶須，調節溫度為840-850℃保溫30-35min，扒渣，然后降溫至720℃出鋼包進行澆注，出鋼包的過程中隨鋼包水加入乙烯基雙硬脂酸酰胺，澆注得Φ50mm的合金鑄錠。
3)軋制盤條、壓制
將步驟2)制得的合金鑄錠置于退火爐中加熱至380-430℃，保溫5-6h，退火2-2.5h，再用油壓型擠壓機擠壓成Φ3-4mm的合金焊絲；
4)焊絲拉拔
將步驟4)制得的合金焊絲用活套式拉絲機以25m/min的速度拉拔，最終得的合金焊絲。
優選的，步驟2)中升溫速度為0.5℃/s,降溫速度為0.6℃/s。
優選的，步驟4)合金焊絲直徑每減小0.5mm進行一次退火，退火溫度為400℃，退火時間為2h。
優選的，步驟4)中合金焊絲最終尺寸為Φ1.2mm。
由于采用上述的技術方案，本發明的有益效果是：
鋁-鈧合金具有優異的高溫強度、抗腐蝕性能以及結構穩定性，有利于避免高溫焊接過程中的脆化現象，且鈧元素與氧化鈰共同作用細化了組織的微晶結構，顯著提升了焊絲的拉伸強度和屈服強度，增強了焊絲的韌性，另外稀土元素的添加有利于脫渣和防止裂紋；蛇紋石和絹云母粉具有良好的抗腐蝕、耐磨性能，硬脂酸鋇作為交聯劑和粘合劑增強了焊絲的結構穩定性，焊接滲透性好；硼酸鋁晶須具有優良的力學性能，為焊絲的強度和韌性的增強體；乙烯基雙硬脂酸酰胺具有潤滑、防蝕性，有利于避免焊絲拉拔的的劃傷現象。本發明環保無毒，具有優異的硬度和強度，焊縫金屬抗拉強度≥786MPa，屈服強度≥693MPa，伸長率≥24.6％，沖擊功(0℃)≥208J，焊絲表面潔凈易于清潔，焊接時鋪展性能好，氣密性強。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
實施例1：
一種環保型焊接合金材料由以下質量份數制成：大理石6份、低碳錳鐵14份、鋁-鈧合金22份、電解銅6.8份、蛇紋石5份、絹云母粉8份、硬脂酸鋇4份、硼酸鋁晶須10份、鈦鐵14份、氧化鈰3份、焦磷酸鈉3.5份、乙烯基雙硬脂酸酰胺6份。
環保型焊接合金材料的制備方法，其制備步驟如下：
1)原料準備
按重量份稱取原料，將大理石、蛇紋石研磨過20目篩；
2)合金熔煉、鑄造
將低碳錳鐵、鈦鐵、電解銅加入中頻感應電爐中，升溫至完全熔融，然后降溫至380℃，加入鋁-鈧合金、氧化鈰和焦磷酸鈉繼續升溫冶煉至熔融，再加入步驟1)中研磨后的大理石和蛇紋石、絹云母粉、硬脂酸鋇和硼酸鋁晶須，調節溫度為842℃保溫32min，扒渣，然后降溫至720℃出鋼包進行澆注，出鋼包的過程中隨鋼包水加入乙烯基雙硬脂酸酰胺，澆注得Φ50mm的合金鑄錠。
3)軋制盤條、壓制
將步驟2)制得的合金鑄錠置于退火爐中加熱至380℃，保溫5.2h，退火2.4h，再用油壓型擠壓機擠壓成Φ3.5mm的合金焊絲；
4)焊絲拉拔
將步驟3)制得的合金焊絲用活套式拉絲機以25m/min的速度拉拔，最終得的合金焊絲。
實施例2：
一種環保型焊接合金材料由以下質量份數制成：大理石8份、低碳錳鐵12份、鋁-鈧合金25份、電解銅7.2份、蛇紋石6份、絹云母粉9份、硬脂酸鋇6份、硼酸鋁晶須12份、鈦鐵13份、氧化鈰2份、焦磷酸鈉4份、乙烯基雙硬脂酸酰胺9份。
環保型焊接合金材料的制備方法，其制備步驟如下：
1)原料準備
按重量份稱取原料，將大理石、蛇紋石研磨過20目篩；
2)合金熔煉、鑄造
將低碳錳鐵、鈦鐵、電解銅加入中頻感應電爐中，升溫至完全熔融，然后降溫至360℃，加入鋁-鈧合金、氧化鈰和焦磷酸鈉繼續升溫冶煉至熔融，再加入步驟1)中研磨后的大理石和蛇紋石、絹云母粉、硬脂酸鋇和硼酸鋁晶須，調節溫度為845℃保溫34min，扒渣，然后降溫至720℃出鋼包進行澆注，出鋼包的過程中隨鋼包水加入乙烯基雙硬脂酸酰胺，澆注得Φ50mm的合金鑄錠。
3)軋制盤條、壓制
將步驟2)制得的合金鑄錠置于退火爐中加熱至390℃，保溫5.8h，退火2.3h，再用油壓型擠壓機擠壓成Φ3.8mm的合金焊絲；
4)焊絲拉拔
將步驟3)制得的合金焊絲用活套式拉絲機以25m/min的速度拉拔，最終得的合金焊絲。
實施例3：
一種環保型焊接合金材料由以下質量份數制成：大理石7份、低碳錳鐵12.5份、鋁-鈧合金23份、電解銅7份、蛇紋石8份、絹云母粉9.3份、硬脂酸鋇5.5份、硼酸鋁晶須11份、鈦鐵9份、氧化鈰2.5份、焦磷酸鈉2份、乙烯基雙硬脂酸酰胺8份。
環保型焊接合金材料的制備方法，其制備步驟如下：
1)原料準備
按重量份稱取原料，將大理石、蛇紋石研磨過20目篩；
2)合金熔煉、鑄造
將低碳錳鐵、鈦鐵、電解銅加入中頻感應電爐中，升溫至完全熔融，然后降溫至350℃，加入鋁-鈧合金、氧化鈰和焦磷酸鈉繼續升溫冶煉至熔融，再加入步驟1)中研磨后的大理石和蛇紋石、絹云母粉、硬脂酸鋇和硼酸鋁晶須，調節溫度為850℃保溫35min，扒渣，然后降溫至720℃出鋼包進行澆注，出鋼包的過程中隨鋼包水加入乙烯基雙硬脂酸酰胺，澆注得Φ50mm的合金鑄錠。
3)軋制盤條、壓制
將步驟2)制得的合金鑄錠置于退火爐中加熱至420℃，保溫6h，退火2h，再用油壓型擠壓機擠壓成Φ4mm的合金焊絲；
4)焊絲拉拔
將步驟3)制得的合金焊絲用活套式拉絲機以25m/min的速度拉拔，最終得的合金焊絲。
實施例4：
一種環保型焊接合金材料由以下質量份數制成：大理石10份、低碳錳鐵13份、鋁-鈧合金20份、電解銅7.5份、蛇紋石9份、絹云母粉8.6份、硬脂酸鋇7份、硼酸鋁晶須8份、鈦鐵10份、氧化鈰1份、焦磷酸鈉1份、乙烯基雙硬脂酸酰胺7.2份。
環保型焊接合金材料的制備方法，其制備步驟如下：
1)原料準備
按重量份稱取原料，將大理石、蛇紋石研磨過20目篩；
2)合金熔煉、鑄造
將低碳錳鐵、鈦鐵、電解銅加入中頻感應電爐中，升溫至完全熔融，然后降溫至420℃，加入鋁-鈧合金、氧化鈰和焦磷酸鈉繼續升溫冶煉至熔融，再加入步驟1)中研磨后的大理石和蛇紋石、絹云母粉、硬脂酸鋇和硼酸鋁晶須，調節溫度為848℃保溫30min，扒渣，然后降溫至720℃出鋼包進行澆注，出鋼包的過程中隨鋼包水加入乙烯基雙硬脂酸酰胺，澆注得Φ50mm的合金鑄錠。
3)軋制盤條、壓制
將步驟2)制得的合金鑄錠置于退火爐中加熱至400℃，保溫5.5h，退火2.5h，再用油壓型擠壓機擠壓成Φ3.2mm的合金焊絲；
4)焊絲拉拔
將步驟3)制得的合金焊絲用活套式拉絲機以25m/min的速度拉拔，最終得的合金焊絲。
實施例5：
一種環保型焊接合金材料由以下質量份數制成：大理石8份、低碳錳鐵15份、鋁-鈧合金25份、電解銅8份、蛇紋石7份、絹云母粉9.8份、硬脂酸鋇4.3份、硼酸鋁晶須6份、鈦鐵7份、氧化鈰1.8份、焦磷酸鈉0份、乙烯基雙硬脂酸酰胺8.6份。
環保型焊接合金材料的制備方法，其制備步驟如下：
1)原料準備
按重量份稱取原料，將大理石、蛇紋石研磨過20目篩；
2)合金熔煉、鑄造
將低碳錳鐵、鈦鐵、電解銅加入中頻感應電爐中，升溫至完全熔融，然后降溫至450℃，加入鋁-鈧合金、氧化鈰和焦磷酸鈉繼續升溫冶煉至熔融，再加入步驟1)中研磨后的大理石和蛇紋石、絹云母粉、硬脂酸鋇和硼酸鋁晶須，調節溫度為840℃保溫33min，扒渣，然后降溫至720℃出鋼包進行澆注，出鋼包的過程中隨鋼包水加入乙烯基雙硬脂酸酰胺，澆注得Φ50mm的合金鑄錠。
3)軋制盤條、壓制
將步驟2)制得的合金鑄錠置于退火爐中加熱至415℃，保溫5h，退火2.2h，再用油壓型擠壓機擠壓成Φ3mm的合金焊絲；
4)焊絲拉拔
將步驟3)制得的合金焊絲用活套式拉絲機以25m/min的速度拉拔，最終得的合金焊絲。
實施例6：
一種環保型焊接合金材料由以下質量份數制成：大理石9份、低碳錳鐵16份、鋁-鈧合金24份、電解銅6.2份、蛇紋石6.5份、絹云母粉10份、硬脂酸鋇6.8份、硼酸鋁晶須9份、鈦鐵8份、氧化鈰1.2份、焦磷酸鈉3份、乙烯基雙硬脂酸酰胺6.5份。
環保型焊接合金材料的制備方法，其制備步驟如下：
1)原料準備
按重量份稱取原料，將大理石、蛇紋石研磨過20目篩；
2)合金熔煉、鑄造
將低碳錳鐵、鈦鐵、電解銅加入中頻感應電爐中，升溫至完全熔融，然后降溫至480℃，加入鋁-鈧合金、氧化鈰和焦磷酸鈉繼續升溫冶煉至熔融，再加入步驟1)中研磨后的大理石和蛇紋石、絹云母粉、硬脂酸鋇和硼酸鋁晶須，調節溫度為846℃保溫32min，扒渣，然后降溫至720℃出鋼包進行澆注，出鋼包的過程中隨鋼包水加入乙烯基雙硬脂酸酰胺，澆注得Φ50mm的合金鑄錠。
3)軋制盤條、壓制
將步驟2)制得的合金鑄錠置于退火爐中加熱至420℃，保溫5.4h，退火2.4h，再用油壓型擠壓機擠壓成Φ3.5mm的合金焊絲；
4)焊絲拉拔
將步驟3)制得的合金焊絲用活套式拉絲機以25m/min的速度拉拔，最終得的合金焊絲。
實施例7：
一種環保型焊接合金材料由以下質量份數制成：大理石7.5份、低碳錳鐵14份、鋁-鈧合金23份、電解銅6份、蛇紋石8.4份、絹云母粉8.2份、硬脂酸鋇5份、硼酸鋁晶須10份、鈦鐵12份、氧化鈰2.7份、焦磷酸鈉1.5份、乙烯基雙硬脂酸酰胺7份。
環保型焊接合金材料的制備方法，其制備步驟如下：
1)原料準備
按重量份稱取原料，將大理石、蛇紋石研磨過20目篩；
2)合金熔煉、鑄造
將低碳錳鐵、鈦鐵、電解銅加入中頻感應電爐中，升溫至完全熔融，然后降溫至400℃，加入鋁-鈧合金、氧化鈰和焦磷酸鈉繼續升溫冶煉至熔融，再加入步驟1)中研磨后的大理石和蛇紋石、絹云母粉、硬脂酸鋇和硼酸鋁晶須，調節溫度為844℃保溫35min，扒渣，然后降溫至720℃出鋼包進行澆注，出鋼包的過程中隨鋼包水加入乙烯基雙硬脂酸酰胺，澆注得Φ50mm的合金鑄錠。
3)軋制盤條、壓制
將步驟2)制得的合金鑄錠置于退火爐中加熱至410℃，保溫5.6h，退火2h，再用油壓型擠壓機擠壓成Φ3.8mm的合金焊絲；
4)焊絲拉拔
將步驟3)制得的合金焊絲用活套式拉絲機以25m/min的速度拉拔，最終得的合金焊絲。
將本發明實施例產品作為焊接填充材料，對焊縫金屬進行性能測試，數據如下：
以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。