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日志

 
 

镀铜CO2,焊丝存在的问题  

2007-08-05 13:49:41|  分类: 技术类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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1. 镀铜焊丝易生锈 镀铜焊丝生锈的原因很多,诸如车间内酸雾浓重,焊丝清洗不彻底,镀层质量不良,工艺执行不严格如用手或有油污的手套接触成品焊丝等,以及包装质量不佳,缺乏基于防蚀要求的后处理工艺等。但是,这些还不是镀铜焊丝易生锈的根本原因。
从本质上讲,镀铜焊丝易生锈的根本原因是电化学腐蚀。从电化学的原理出发,采用镀铜层作为气体保护焊丝的防蚀层是不合理的。因为铜对铁的防蚀是阴极防护,必须致密无孔才能达到防蚀的目的。但镀铜气体保护焊丝,在含铜量受限制的情况下,不可能获得致密无孔的镀铜层。
Cu的标准电极电位(Cu2﹢/Cu)为+0.337V,而Fe的标准电极电位(Fe2﹢/Fe)为-O.44O2V,前者比后者高O.7772 V,故镀铜层对铁基体的保护为阴极防护,只能是一种机械的防护层。在电化学介质中,这对电化学偶,Cu为阴极受到Fe的保护,而Fe的电极电位低,成为阳极受到腐蚀。在镀铜层不致密时,不是Cu保护Fe,而是Fe保护Cu,由于Cu的存在加速了暴露在大气中铁基体的腐蚀。
因此,要防止镀铜CO2,焊丝中的铁被瘸蚀,镀铜层必须足够厚,至少要大于5μm[3]。但这是不允许的,因为钢中铜的含量受到限制,目前推荐的ER70S-6气保焊丝规定w(Cu)≯0.5%[1]。
日本气保焊丝在制造时控制铜量为3-5g/m2,由此算得d=1.2mm焊丝的铜层厚度为单边O.34~O.56μm。这与符合致密要求的镀铜层厚度5μm相差甚远,当然不可能没有孔隙。笔者取国内外的各种气保焊丝,用滤纸法[4]。测其镀铜层孔隙率。结果表明,无论何种镀铜焊丝在整个焊丝长度上都产生连续的蓝色斑点,孔隙直至焊丝基体,铜层在整个长度上无一是连续的。

2..在生产和使用中,焊丝镀铜层极易剥落,焊接时剥落的铜层最终积累于焊枪的铜质导电嘴上,在焊接高温下铜粉在导电嘴上烧结,使导电嘴的有效孔径变小,从而导致焊丝送丝不畅。镀铜层剥落与镀铜方法有密切关系,以下针对目前两种镀铜方法进行讨论。  ①电化学镀铜

  铜的电极电位比铁的电极电位高得多,不能在铁上直接镀铜。在电镀行业中镀铜时产生置换铜层是一大忌,必须采用预镀铜再进行主镀铜的工艺路线,以保证铜铁间的结合力。

  预镀铜时,预镀液中含有较强络合力的铜离子,使其电极电位接近铁的电极电位而不易产生置换铜层,从而保证有一薄层结晶致密、结合良好的铜层,然后再用以CuSO4。为主盐的酸性镀铜液进行主镀,以加厚铜层。主镀后经抛光和定径,便可收线上盘。

  具有较强络合力的铜离子是铜的氰化物离子,使用氰化物镀铜能得到最好的预镀铜层。但氰化物有剧毒,对人畜均有害,加重管理和环保方面的费用,故一般尽可能避免使用。

  在焊丝制造上还常用焦磷酸钾或乙二胺进行预镀铜,但成本高,不易维护。

  现在有些企业在硫酸铜溶液中加入一些硫脉类化合物进行预镀铜。这实际上是置换镀铜,尽管降低了成本,却丢掉了预镀-主镀铜结合力好的优点,存在置换镀铜结合力不良的缺点,极易造成铜层剥落,从质量上讲得不偿失。

  ②置换镀铜

  主要用于进口镀铜CO2,焊丝生产线。其特点是生产速度高,最高走丝速度可达12m/s,一般也在6m/s,比一般电镀生产线0.6m/s的走丝速度提高1O倍以上,而且设备占地面积小,对提高生产率十分有利。

  正是这种高速度,要得到所需厚度的铜层用普通电化学镀铜法是达不到的,只能求助于浸镀铜法,即置换镀铜。

  由于Cu及Fe的电极电位相差很大,将Fe置于含C2﹢的溶液中,Cu2﹢立即置换Fe2﹢,使Fe2﹢进入溶液,而Cu2﹢则在Fe的表面沉积。Cu2﹢置换铁的速度极快,这种置换镀铜有较高的初始沉积速度,但镀层疏松,结合力极差。

  利用Cu2﹢置换Fe2﹢的高速度,将焊丝在CuSO4。溶液中快速通过,并保证有一定时间(即浸在CuSO4。溶液中的焊丝长度,有的为8m),但可获得足够的置换铜层。这种疏松的铜层最后再经过抛光,便均匀地附着在焊丝表面,看上去很光亮,但结合力极差,甚至在焊丝重新盘绕时便大量剥落。

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