无镀铜实心焊丝国内外生产现状

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焊丝作为焊接材料的主要品种之一，在我国焊接领域得到越来越广泛的应用。焊丝(包括气体保护实心焊丝、埋弧焊丝、药芯焊丝) 产量从2000年的20万t发展到2013年的230万t，在焊接材料中的占比超过50%，已成为焊接材料中的主力材料。传统实心焊丝是在半成品钢丝表面镀上一层铜，可增强焊丝与焊嘴接触处的导电性能、防腐能力，以及减少与送丝软管、焊嘴的摩擦力。随着对环境保护的要求越来越高，以及镀铜焊丝市场的激烈竞争，降低生产成本的压力也越来越大。无镀铜焊丝就是一种既环保、又可降低生产成本，满足焊接要求的新产品，该产品出现后，受到行业广泛关注。

1 镀铜焊丝缺点

镀铜焊丝在拉至成品时，镀铜层厚度仍保留在0.2～0.8μm。施焊过程中，一部分铜会熔入焊缝，降低焊缝的力学性能，尤其是降低低温冲击韧性和延伸率; 另一部分铜会氧化成铜微粒，散逸于空气中，操作工吸入后，对人体健康造成危害。镀铜焊丝生产过程还会产生废酸，处理不好会污染环境，并增加治污成本。基于这些原因，业内人士尝试了许多方法来研究无镀铜焊丝生产技术。

2 国内外无镀铜焊丝生产技术

2.1 国内无镀铜焊丝生产技术

（1）用添加金属粉末的硬脂肪酸皂润滑剂生产无镀铜焊丝

国内有企业使用带有防锈剂的硬脂酸盐型润滑剂，采用特殊工艺，用金属皂极压剂，再添加一定量的金属粉末如锌、铜、铝、钛等，混合形成“核”状的润滑颗粒，将组成的润滑剂用于焊丝拉拔。金属粉末的粒度不大于325#，质量分数最高为30%，一般约为10%，使附着在焊丝表面的润滑剂总质量约为焊丝质量的0.01%～0.25%，金属粉末质量约为丝材质量的0.001%～0.10%，这样对焊接后金属的力学性能不会产生太大的影响。但是应当注意，润滑剂附着物的含量与熔焊金属扩散氢的含量有密切的关系。

（2）采用水溶性液体润滑剂生产无镀铜焊丝

当用于制造低氢含量焊丝时，最宜使用水溶性液体润滑剂。其生产工艺:

首先，将拉至接近成品的焊丝，用质量分数为15%～25%的H2SO4溶液进行电解酸洗。

其次，将清洗后的丝材，采用5%～25%的压缩率，进行1～2 道次拉拔。用水溶性钠皂和水溶性无机防锈剂组成的润滑液作拉拔润滑剂，其典型配方: 甘油三硬脂肪酸钠质量分数为0.75% ，铬酸钠质量分数为0.75%，其余为水。

润滑剂使用时要严格控制浓度，不能在丝材表面留有过量的润滑剂。润滑剂中的防锈剂体积分数控制在0.3%～1.5%，这样拉拔后的焊丝表面洁净、光亮，几乎没有润滑剂附着。

（3）采用在焊丝表面涂层工艺生产无镀铜焊丝

在焊丝表面采用涂层工艺生产无镀铜焊丝时，涂层应防锈、防潮，且不损害电弧的稳定性和焊接冶金性能。采用超微粒的石墨、二硫化钼和不含氢的氟树脂作为焊丝表面处理剂，并可根据需要在其中加入少量的CeO2、K2CO2、CsCO3等作稳弧剂，以改善焊丝性能。

可使用2 种涂敷工艺:
第一种，用三氯乙烯或四氯化碳作溶媒，使焊丝在上述3 种物质的混合溶液中快速通过，溶液挥发后就在焊丝表面形成一层薄膜。

第二种，焊丝绕卷前经特制的模具，使石墨、二硫化钼与氟树脂的混合物涂敷在焊丝表面形成薄膜，薄膜质量只占焊丝总质量的0.0007%。这种薄膜可同时起防锈、防潮和送丝润滑作用。

（4）采用纳什克阻锈剂涂层生产无镀铜焊丝技术

无镀铜焊丝的表面防锈处理是该工艺的核心技术。它既不是表面涂油又不在表面镀其他金属或非金属，除要求经防锈处理的焊丝完全满足焊接工艺要求以外，还要求在规定期限内、规定的环境条件中具有比镀铜层更好的耐蚀性。其防锈机制是单分子沉积层吸咐在金属表面，阻断金属表面在大气环境中发生微电池作用，抑制电解腐蚀的发生。单分子沉积层形成的保护膜具有自我修补及自愈功能，防止了局部腐蚀和点蚀的发生。保护膜是一种极薄的不可见单分子层，可保持金属表面的加工本色，因而不需去除。在不同环境条件下，可通过选用不同型号的纳什克阻锈剂和包装形态，其储存耐蚀性可达到3个月至2年。这一技术在工业发达国家已广泛应用于冷加工和机加工金属新鲜表面的防锈处理，使产品在加工、运输、仓储过程中具有防锈保护能力，且具有省工、省时、无污染、综合节约成本等显著优点。如德国大众汽车有限公司，美国通用汽车有限公司、日本丰田株式会社等著名公司的零部件已全部采用这种技术防锈而淘汰了传统的涂油防锈。纳什克阻锈剂是郑州豫雄科技有限公司开发研制的一种水溶性液体，用户可依据防锈期限的要求，选用不同型号的纳什克阻锈剂，均匀涂覆于清洁的焊丝表面，形成干燥透明的薄膜，采用热塑密封包装即可达到预期防锈效果。

2.2 国外无镀铜焊丝生产技术

（1）AristoＲodTM无镀铜实心焊丝

2010年11月23日，伊萨焊接切割器材( 上海)管理有限公司( 以下称伊萨) 对其AristoＲodTM无镀铜实心焊丝产品在中国市场进行重新发布。伊萨OKAristoＲodTM是适用于手工焊、自动焊和机器人焊接等的高性能无镀铜MAG 焊焊丝，其先进的表面处理工艺( ASC) 能提高用户的生产效率，降低焊接成本，并为用户营造更清洁的工作环境。伊萨的无镀铜实心焊丝代表了该公司焊接材料发展的又一新阶段。

相对于传统的镀铜气保焊焊丝，伊萨AristoＲodTM无镀铜实心焊丝具有一系列优异特点:
由于表面没有金属铜镀层，因而不会在导丝管内残留铜屑;
在确保良好送丝性能的前提下，减少导电嘴等易损件的磨损，降低了备件的消耗量;
采用先进的ASC 表面处理工艺，降低送丝阻力，起弧性能完美，电流可操作性高且电弧稳定，极大地提高了用户的生产力;
无镀铜焊丝在实际生产过程中飞溅量低，能保证用户获得始终如一的高品质焊接，降低焊后清理工作量;
极少量的焊接烟尘排放使工作环境较为清洁，加之没有金属铜镀层，不会产生有毒的物质，环保可靠。

AristoＲodTM无镀铜实心焊丝，除提供传统的盘装包装外，还提供各种不同规格的马拉松桶包装( Marathon PacTM)形式。作为一项伊萨独创的八角形硬纸桶包装形式，自从面世以来，广受客户好评。马拉松桶桶装( Marathon PacTM)焊丝搬运快速、高效，安装设定时间短，大大降低了操作工人更换焊丝盘的时间，实现更为高效的生产操作。具有专利技术的八角桶包装，使用后可折叠存放和完全回收，既环保又能降低用户仓储成本。

（2）采用独特表面处理技术开发的无镀铜焊丝

日本神户制钢株式会社(以下称神户制钢)于2000年开始生产销售的一种焊丝(以下简称SE焊丝) ，颠覆了传统焊丝必须镀铜的理念。生产中省略了镀铜工艺，不但环境得到了极大改善，而且生产的焊丝焊接性能也受到市场的高度评价。SE 焊丝已成为神户制钢生产的焊接材料主要品种之一，2007年神户制钢该产品的比率已经占到该公司焊接材料的32%。

3 结语

由于无镀铜焊丝有诸多优点，可以认为是实心焊丝的发展方向。近年来该产品得到了国内焊丝行业的广泛关注并进行了多种尝试。但由于缺乏系统性、连续性的试验研究，国内一些焊丝企业开发的无镀铜焊丝并未得到用户的广泛认可。为了赢得了用户的好评，焊丝厂开发焊丝之后，应对该产品焊接时的导电性能、飞溅性能、与焊接电流的关系、焊接时熔滴的过渡情况、焊缝的气孔夹杂含量、焊缝的成形等情况都进行了系统研究，并对出现的影响焊丝应用的问题研究出了可行办法，进一步完善开发出一系列无镀铜产品。

文章来源：《金属制品》，2014年10月，第5期（40卷）。

作者简介：陈金晟，中钢集团郑州金属制品研究院有限公司；王玉杰，河南鼎力杆塔股份有限公司；郭忠凯，中国电子科技集团公司第二十七研究所。