焊絲作為焊接材料的主要品種之一，在我國焊接領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。焊絲(包括氣體保護實心焊絲、埋弧焊絲、藥芯焊絲) 產(chǎn)量從2000年的20萬t發(fā)展到2013年的230萬t，在焊接材料中的占比超過50%，已成為焊接材料中的主力材料。傳統(tǒng)實心焊絲是在半成品鋼絲表面鍍上一層銅，可增強焊絲與焊嘴接觸處的導(dǎo)電性能、防腐能力，以及減少與送絲軟管、焊嘴的摩擦力。隨著對環(huán)境保護的要求越來越高，以及鍍銅焊絲市場的激烈競爭，降低生產(chǎn)成本的壓力也越來越大。無鍍銅焊絲就是一種既環(huán)保、又可降低生產(chǎn)成本，滿足焊接要求的新產(chǎn)品，該產(chǎn)品出現(xiàn)后，受到行業(yè)廣泛關(guān)注。
1 鍍銅焊絲缺點
鍍銅焊絲在拉至成品時，鍍銅層厚度仍保留在0.2～0.8μm。施焊過程中，一部分銅會熔入焊縫，降低焊縫的力學(xué)性能，尤其是降低低溫沖擊韌性和延伸率; 另一部分銅會氧化成銅微粒，散逸于空氣中，操作工吸入后，對人體健康造成危害。鍍銅焊絲生產(chǎn)過程還會產(chǎn)生廢酸，處理不好會污染環(huán)境，并增加治污成本。基于這些原因，業(yè)內(nèi)人士嘗試了許多方法來研究無鍍銅焊絲生產(chǎn)技術(shù)。
2 國內(nèi)外無鍍銅焊絲生產(chǎn)技術(shù)
2.1 國內(nèi)無鍍銅焊絲生產(chǎn)技術(shù)
2.1.1 用添加金屬粉末的硬脂肪酸皂潤滑劑生產(chǎn)無鍍銅焊絲
國內(nèi)有企業(yè)使用帶有防銹劑的硬脂酸鹽型潤滑劑，采用特殊工藝，用金屬皂極壓劑，再添加一定量的金屬粉末如鋅、銅、鋁、鈦等，混合形成“核”狀的潤滑顆粒，將組成的潤滑劑用于焊絲拉拔。金屬粉末的粒度不大于325#，質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為30%，一般約為10%，使附著在焊絲表面的潤滑劑總質(zhì)量約為焊絲質(zhì)量的0.01%～0.25%，金屬粉末質(zhì)量約為絲材質(zhì)量的0.001%～0.10%，這樣對焊接后金屬的力學(xué)性能不會產(chǎn)生太大的影響。但是應(yīng)當(dāng)注意，潤滑劑附著物的含量與熔焊金屬擴散氫的含量有密切的關(guān)系。
2.1.2 采用水溶性液體潤滑劑生產(chǎn)無鍍銅焊絲
當(dāng)用于制造低氫含量焊絲時，最宜使用水溶性液體潤滑劑。其生產(chǎn)工藝:
(1) 將拉至接近成品的焊絲，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%～25%的H2SO4溶液進行電解酸洗。
(2) 將清洗后的絲材，采用5%～25%的壓縮率，進行1～2 道次拉拔。用水溶性鈉皂和水溶性無機防銹劑組成的潤滑液作拉拔潤滑劑，其典型配方: 甘油三硬脂肪酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.75% ，鉻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.75% ，其余為水。
潤滑劑使用時要嚴(yán)格控制濃度，不能在絲材表面留有過量的潤滑劑。潤滑劑中的防銹劑體積分?jǐn)?shù)控制在0.3%～1.5%，這樣拉拔后的焊絲表面潔凈、光亮，幾乎沒有潤滑劑附著。
2.1.3 采用在焊絲表面涂層工藝生產(chǎn)無鍍銅焊絲
在焊絲表面采用涂層工藝生產(chǎn)無鍍銅焊絲時，涂層應(yīng)防銹、防潮，且不損害電弧的穩(wěn)定性和焊接冶金性能。采用超微粒的石墨、二硫化鉬和不含氫的氟樹脂作為焊絲表面處理劑，并可根據(jù)需要在其中加入少量的CeO2、K2CO2、CsCO3等作穩(wěn)弧劑，以改善焊絲性能。可使用2 種涂敷工藝:
(1) 用三氯乙烯或四氯化碳作溶媒，使焊絲在上述3 種物質(zhì)的混合溶液中快速通過，溶液揮發(fā)后就在焊絲表面形成一層薄膜。
(2) 焊絲繞卷前經(jīng)特制的模具，使石墨、二硫化鉬與氟樹脂的混合物涂敷在焊絲表面形成薄膜，薄膜質(zhì)量只占焊絲總質(zhì)量的0.0007%。這種薄膜可同時起防銹、防潮和送絲潤滑作用。
2.1.4 采用納什克阻銹劑涂層生產(chǎn)無鍍銅焊絲技術(shù)
無鍍銅焊絲的表面防銹處理是該工藝的核心技術(shù)。它既不是表面涂油又不在表面鍍其他金屬或非金屬，除要求經(jīng)防銹處理的焊絲完全滿足焊接工藝要求以外，還要求在規(guī)定期限內(nèi)、規(guī)定的環(huán)境條件中具有比鍍銅層更好的耐蝕性。其防銹機制是單分子沉積層吸咐在金屬表面，阻斷金屬表面在大氣環(huán)境中發(fā)生微電池作用，抑制電解腐蝕的發(fā)生。單分子沉積層形成的保護膜具有自我修補及自愈功能，防止了局部腐蝕和點蝕的發(fā)生。保護膜是一種極薄的不可見單分子層，可保持金屬表面的加工本色，因而不需去除。在不同環(huán)境條件下，可通過選用不同型號的納什克阻銹劑和包裝形態(tài)，其儲存耐蝕性可達到3個月至2年。這一技術(shù)在工業(yè)發(fā)達國家已廣泛應(yīng)用于冷加工和機加工金屬新鮮表面的防銹處理，使產(chǎn)品在加工、運輸、倉儲過程中具有防銹保護能力，且具有省工、省時、無污染、綜合節(jié)約成本等顯著優(yōu)點。如德國大眾汽車有限公司，美國通用汽車有限公司、日本豐田株式會社等著名公司的零部件已全部采用這種技術(shù)防銹而淘汰了傳統(tǒng)的涂油防銹。納什克阻銹劑是鄭州豫雄科技有限公司開發(fā)研制的一種水溶性液體，用戶可依據(jù)防銹期限的要求，選用不同型號的納什克阻銹劑，均勻涂覆于清潔的焊絲表面，形成干燥透明的薄膜，采用熱塑密封包裝即可達到預(yù)期防銹效果。
2.2 國外無鍍銅焊絲生產(chǎn)技術(shù)
2.2.1 AristoＲodTM無鍍銅實心焊絲
2010年11月23日，伊薩焊接切割器材( 上海)管理有限公司( 以下稱伊薩) 對其AristoＲodTM無鍍銅實心焊絲產(chǎn)品在中國市場進行重新發(fā)布。伊薩OK AristoＲodTM是適用于手工焊、自動焊和機器人焊接等的高性能無鍍銅MAG 焊焊絲，其先進的表面處理工藝( ASC) 能提高用戶的生產(chǎn)效率，降低焊接成本，并為用戶營造更清潔的工作環(huán)境。伊薩的無鍍銅實心焊絲代表了該公司焊接材料發(fā)展的又一新階段。
相對于傳統(tǒng)的鍍銅氣保焊焊絲，伊薩AristoＲodTM無鍍銅實心焊絲具有一系列優(yōu)異特點:
(1) 由于表面沒有金屬銅鍍層，因而不會在導(dǎo)絲管內(nèi)殘留銅屑;
(2) 在確保良好送絲性能的前提下，減少導(dǎo)電嘴等易損件的磨損，降低了備件的消耗量;
(3) 采用先進的ASC 表面處理工藝，降低送絲阻力，起弧性能完美，電流可操作性高且電弧穩(wěn)定，極大地提高了用戶的生產(chǎn)力;
(4) 無鍍銅焊絲在實際生產(chǎn)過程中飛濺量低，能保證用戶獲得始終如一的高品質(zhì)焊接，降低焊后清理工作量;
(5) 極少量的焊接煙塵排放使工作環(huán)境較為清潔，加之沒有金屬銅鍍層，不會產(chǎn)生有毒的物質(zhì)，環(huán)保可靠。
AristoＲodTM 無鍍銅實心焊絲，除提供傳統(tǒng)的盤裝包裝外，還提供各種不同規(guī)格的馬拉松桶包裝( Marathon PacTM)形式。作為一項伊薩獨創(chuàng)的八角形硬紙桶包裝形式，自從面世以來，廣受客戶好評。馬拉松桶桶裝( Marathon PacTM)焊絲搬運快速、高
效，安裝設(shè)定時間短，大大降低了操作工人更換焊絲盤的時間，實現(xiàn)更為高效的生產(chǎn)操作。具有專利技術(shù)的八角桶包裝，使用后可折疊存放和完全回收，既環(huán)保又能降低用戶倉儲成本。
2.2.2 采用獨特表面處理技術(shù)開發(fā)的無鍍銅焊絲
日本神戶制鋼株式會社(以下稱神戶制鋼)于2000年開始生產(chǎn)銷售的一種焊絲(以下簡稱SE焊絲) ，顛覆了傳統(tǒng)焊絲必須鍍銅的理念。生產(chǎn)中省略了鍍銅工藝，不但環(huán)境得到了極大改善，而且生產(chǎn)的焊絲焊接性能也受到市場的高度評價。SE 焊絲已成為神戶制鋼生產(chǎn)的焊接材料主要品種之一，2007 年神戶制鋼該產(chǎn)品的比率已經(jīng)占到該公司焊接材料的32%。
3 結(jié)語
由于無鍍銅焊絲有諸多優(yōu)點，可以認(rèn)為是實心焊絲的發(fā)展方向。近年來該產(chǎn)品得到了國內(nèi)焊絲行業(yè)的廣泛關(guān)注并進行了多種嘗試。但由于缺乏系統(tǒng)性、連續(xù)性的試驗研究，國內(nèi)一些焊絲企業(yè)開發(fā)的無鍍銅焊絲并未得到用戶的廣泛認(rèn)可。為了贏得了用戶的好評，焊絲廠開發(fā)焊絲之后，應(yīng)對該產(chǎn)品焊接時的導(dǎo)電性能、飛濺性能、與焊接電流的關(guān)系、焊接時熔滴的過渡情況、焊縫的氣孔夾雜含量、焊縫的成形等情況都進行了系統(tǒng)研究，并對出現(xiàn)的影響焊絲應(yīng)用的問題研究出了可行辦法，進一步完善開發(fā)出一系列無鍍銅產(chǎn)品。
