CN100389927C - 用于焊丝的表面处理油以及利用该油实施表面处理的焊丝 - Google Patents

Abstract

本发明提供表面处理油以及利用该油实施表面处理的焊丝，其中所述表面处理油涂敷在焊丝上面，用于焊丝的表面处理，所述表面处理油含有碱金属化合物和/或碱土金属化合物、Zn化合物、和烃类化合物，其中所述烃类化合物是从由酯基、羧酸基、烷基、和磺酸基组成的组中选择的至少两种作用基得到的。将本发明中制造的表面处理油涂敷在焊丝表面时可提供具有良好防锈性、耐磨损性、电弧稳定性以及送给性的焊丝。

Description

用于焊丝的表面处理油以及利用该油实施表面处理的焊丝

技术领域

本发明涉及用于焊丝的表面处理油以及利用该油实施表面处理的焊丝，具体地说，涉及在焊丝表面上涂敷油时能够给予良好的防锈性、耐磨损性、电弧稳定性以及送给性的表面处理油、以及利用该油实施表面处理的焊丝。

背景技术

最近，随着焊接自动化的发展，对气体电弧焊丝的使用飞跃增大，特别是在铁架、汽车、造船、建筑业界广泛使用。这样大量使用的焊丝，为了确保通电性、送给性、和耐腐蚀性等，一般在其表面实施镀铜。

但是，在实施这样的镀铜时，通过形成均匀的镀层来确保通电性、送给性和耐腐蚀性等，所以在镀层不均匀时，微量铜(Cu)成分在实际焊接中因焊丝和焊接片的摩擦而脱落在焊接片内，这些脱落的微量铜粉集中在焊接片内，就会诱发堵塞现象，或增大焊接不稳定性，容易产生飞溅(spatter)等。而且，不均匀的镀层就会降低防锈性，成为引起锈蚀的原因。

另一方面，对于没有在焊丝表面实施镀层的无镀层焊丝，为确保通电性、送给性和耐腐蚀性等，需要一种使焊丝表面稳定处理的技术。在无镀层焊丝时，必然会伴随焊丝表面的铁层基本上露出的表层部分的劣化现象，不能防止在使用环境中生锈。因此，这样的表层部分劣化就会诱发通电性、送给性和耐腐蚀性等的问题。

为解决上述铜镀层和无镀层的问题，作为当前课题提出了焊丝表面的研究和表面处理剂的开发。

目前为止开发的焊丝的表面处理剂中，对有镀层焊丝在日本特开平9-141491号中公开了利用将聚四氟乙烯与水或乙醇混合悬浮后涂敷来提高送给性和电弧稳定性的技术。

另外，对无镀层焊丝，日本特开平11-147174号公开了在其表面上涂敷MoS₂来提高送给性的技术，日本特开2000-94178号公开了在其表面磨削面上涂敷MoS₂、WS₂、C中的一种来得到良好送给性的技术，日本特开2000-117483号公开了在其表面磨削面上涂敷MoS₂、WS₂、C中的一种来得到良好电弧稳定性的技术，日本特开2003-39191号公开了在其表面上形成氧化物结垢并涂敷MoS₂、WS₂、石墨中的一种来提高焊接性、通电性和防锈性的技术，日本特开2004-1060号公开了在其表面上涂敷钾化合物、硫化物、聚异丁烯来减少飞溅的技术。

另一方面，作为普通焊丝的表面处理剂，日本特开昭58-393号公开了利用石墨、MoS₂中的一种或两种以及氟类树脂来提高送给性、耐锈性的技术，日本特开平5-329683号公开了利用聚四氟乙烯来提高送给性的技术，日本特开平7-97583号公开了利用由烃类矿物油和植物油组成的混合油来提高焊接性的技术，日本特开平8-257788号公开了利用MoS₂、WS₂、四氟乙烯中的一种或两种以及脂肪酸、金属皂来提高送给性和电弧稳定性的技术，日本特开2001-252786号公开了利用MoS₂、WS₂、C中的至少一种以及植物油、动物油、矿物油中的一种以上来提高送给性的技术，日本特开2002-239779号公开了利用MoS₂、WS₂中的一种、四氟乙烯、金属皂来提高送给性和电弧稳定性的技术，日本特开昭55-40068号公开了利用由高级脂肪酸和高级一价醇组成的酯类润滑物质中的一种或两种来提高送给性和耐锈性的技术，日本特开平8-290287号公开了涂敷含有K、Na的磷酸酯类润滑剂来提高送给性和电弧稳定性的技术。

但是，如上所述的以往表面处理剂的主要目的是，以无机物形态残留在焊丝表面的润滑油上，提高送给性，或通过涂敷液状润滑剂，提高送给性或耐锈性。

发明内容

本发明的一个目的是提供表面处理剂，通过由金属化合物和烃类化合物组成的表面处理油的形态，不需要使用其它润滑剂，由其自身在焊丝表面形成稳定的保护膜。

本发明的另外的目的是提供通过涂敷可在焊丝表面形成稳定保护膜的表面处理剂来提高焊丝的防锈性、耐磨损性、电弧稳定性以及送给性的有镀层或无镀层焊丝。

本发明的其他目的是提供通过涂敷可在焊丝表面形成稳定保护膜的表面处理剂来提高焊丝的防锈性、耐磨损性、耐热性以及送给性的含有焊剂的焊丝。

根据本发明的第1发明，可提供表面处理油，所述表面处理油的特征是，用于涂敷在焊丝上面，用于焊丝的表面处理，所述表面处理油含有选自由碱金属化合物和碱土金属化合物组成的组中的至少一种以上的化合物、Zn化合物、和烃类化合物，其中所述烃类化合物是从由酯基、羧酸基、烷基、和磺酸基组成的组中选择至少两种作用基得到的。

根据本发明的第2发明，可提供无镀层焊丝，其中，将第1发明中制造的表面处理油涂敷在所述焊丝上，实施表面处理，使每1kg的焊丝上涂油0.03～0.6g。

根据本发明的第3发明，可提供有镀层焊丝，其中，将第1发明中制造的表面处理油涂敷在所述焊丝上，实施表面处理，使每1kg的焊丝上涂油0.03～0.6g。

根据本发明的第4发明，可提供含有焊剂的焊丝，其中，将第1发明中制造的表面处理油涂敷在所述焊丝上，实施表面处理，使每1kg的焊丝上涂油0.01～1.00g。

具体实施方式

下面详细说明本发明。

首先，对表面处理油的各组成成分的性能说明如下。

本发明中使用的碱金属化合物可举出Na化合物和K化合物。更优选为同时使用Na化合物和K化合物。

所述Na化合物并不限定在如下化合物，但是优选使用以分子式[RSO₃]Na表示的Na磺酸盐。所述K化合物并不限定在如下化合物，但是优选使用以分子式C₇H₁₅COOK表示的羧酸钾盐。

在这里，所述Na化合物坚固吸附在焊丝表面上并形成防锈膜，所以可防止在焊丝表面上生锈。所述K化合物由于具有降低电离电压的作用，所以发挥稳定电弧的作用。

另一方面，本发明中使用的碱土类金属化合物可举出Ba化合物、Ca化合物和Mg化合物。所述化合物并不限定在如下化合物，但是优选分别使用以分子式[RSO₃]_nMⁿ⁺表示的磺酸盐。

在这里，所述化合物等通过具有极性基的分子结构，具有吸附在金属表面的性质，可提供金属表面和极性的防锈添加剂之间的相互物理化学相关性的作用。

而且，所述Zn化合物并不限定在如下化合物，但是优选分别使用以分子式RO₄[P₂S₄]Zn表示的Zn磷酸盐。这些Zn化合物在焊丝的表面上形成保护膜，防止焊丝的磨损。

另一方面，所述碱金属化合物和/或碱土类金属化合物可同时使用Na化合物、K化合物和Zn化合物，这些从各种物性改善方面来看最优选。

所述金属化合物中含有烃类化合物，所述烃类化合物优选从由酯基、羧酸基、烷基、和磺酸基组成的组中选择至少两种作用基。

在这里，烃类化合物通过具有上述结构的作用基，吸附在金属或焊丝的表面并显著降低表面能量，所以得到金属之间的低摩擦系数，其结果在焊接时提高焊丝的送给性。

具有上述作用基的烃类化合物例如从由羊毛脂(wool fat)、羊毛蜡(woolwax)、羊毛脂(lanolin)、硬脂酸、油酸、二聚酸、己二酸、二羧酸酯、多醇酯、混合酯、磷酸酯、疏松石蜡、鳞状蜡、半精制石蜡、微细结晶蜡组成的组中选择一种以上得到的。

具有上述组成的表面处理油，不需要其他润滑油，其自身可直接涂敷在焊丝表面。这样的表面处理油的涂敷可以采用利用毛毡(felt)的涂敷方式、浸渍式涂敷方式、或静电涂敷方式中的任何一种。利用所述表面处理油，对无镀层焊丝实施表面处理时，使每1kg的焊丝上涂油0.03～0.6g，而对有镀层焊丝实施表面处理时，使每1kg的焊丝上涂油0.03～0.6g，这样可得到良好防锈性、耐磨损性、电弧稳定性和送给性的焊丝。

另外，利用所述表面处理油，对含有焊剂的焊丝实施表面处理时，使每1kg的焊丝上涂油0.01～1.00g，这样可得到更加良好的防锈性、耐磨损性、耐热性和送给性的焊丝。

也就是，在含有焊剂的焊丝中，由于在金属外壳内具有的焊剂中已经含有电弧稳定剂，所以所述焊剂的影响比本发明的电弧稳定剂的影响更加具有支配作用，因此利用其耐热性来计算上述量，而不是其电弧稳定性。

下面具体举出本发明的实施例，但是本发明并不限定在这些。

[实施例]

<实施例1>表面处理油的使用

按照下面表1的不同种类的代表例子，生产焊丝。

表1

其后，将由下面表6所述成分组成的表面处理油分别涂敷在已制造的焊丝上，在表6中对比了不同组成的表面处理油的不同效果的评价结果。作为参考，在本发明中作为表面处理油的涂敷方法采用了利用毛毡的涂敷方式。

另一方面，将防锈性、耐磨损性、电弧稳定性、送给性、以及耐热性分别如下测定后进行评价。

1)防锈性：在盐水喷雾的试验条件下观察60分钟之后有无生锈，如果生锈，就用×表示防锈性，如果没有生锈，就用○表示防锈性。在这里，不同种类的焊丝都使用1.2φ。

另一方面，盐水喷雾的条件如下表2所示。

表2

2)耐磨损性：将新的5m送给电缆2圈(300φ)在没有焊接的状态下拉出10分钟，如果在焊丝表面上产生划痕，就用×表示耐磨损性，如果没有产生划痕，就用○表示耐磨损性。在这里，不同种类的焊丝都使用1.2φ。

3)电弧稳定性：将3m直线的送给电缆放置在焊道板上(bead on plate)且在下述焊接条件下，评价飞溅产生量，如果1mm以上的飞溅量超过0.2g/g或总飞溅量超过2g，就用×表示电弧稳定性。在这里，不同种类的焊丝都使

用1.2φ。

另一方面，电弧稳定性试验用焊接条件如下表3所示。

表3

4)送给性：将新的5m送给电缆2圈(300φ)放置在焊道板上(bead onplate)且曲折输送(weaving)时，如果100秒内不能送给且不能焊接时，就用×表示送给性，如果100秒以上的持续焊接可能时，就用○表示送给性。在这里，不同种类的焊丝都使用1.2φ。

另一方面，送给性试验用焊接条件如下表4所示。

表4

5)耐热性：将3m直线的送给电缆放置在焊道板上(bead on plate)且在下述焊接条件下，评价有没有热产生，如果在焊道表面上产生热(气孔)时，就用×表示耐热性，如果在焊道表面上没有产生热(气孔)时，就用○表示耐热性。在这里，不同种类的焊丝都使用1.2φ。

另一方面，耐热性试验用焊接条件如下表5所示。

表5

表6a

表6b

表6c

从上述表6可以看出，在比较例1中，在没有涂敷表面处理油的情况下可确认不能得到良好的防锈性、耐磨损性、电弧稳定性、和送给性。

在比较例2～5中，由于含有K化合物，电弧稳定性良好，而防锈性和耐磨损性差，且由于只增加一种烃类化合物的作用基，送给性也差。

在比较例6～9中，由于含有Zn化合物，耐磨损性良好，而防锈性和电弧稳定性差，且由于只增加一种烃类化合物的作用基，送给性也差。

在比较例10～13中，由于含有Na化合物，防锈性良好，而耐磨损性和电弧稳定性差，且由于只增加一种烃类化合物的作用基，送给性也差。

在比较例14～17中，由于含有Na化合物和Zn化合物，防锈性和耐磨损性良好，而电弧稳定性差，且由于只增加一种烃类化合物的作用基，送给性也差。

在比较例18～21中，由于含有Na化合物和K化合物，防锈性和电弧稳定性良好，而耐磨损性差，且由于只增加一种烃类化合物的作用基，送给性也差。

在比较例22～25中，由于含有Zn化合物和K化合物，耐磨损性和电弧稳定性良好，而防锈性差，且由于只增加一种烃类化合物的作用基，送给性也差。

在比较例26～29中，由于含有Na化合物、Zn化合物和K化合物，防锈性、耐磨损性和电弧稳定性良好，由于只增加一种烃类化合物的作用基，送给性差。

在比较例30～65中可确认，由于具有至少两种烃类化合物的作用基，送给性良好，而由于含有1种或两种金属化合物，防锈性、耐磨损性和电弧稳定性都差。

另一方面，实施例66～76由于含有所有Na化合物、Zn化合物、和K化合物，所以防锈性、耐磨损性、和电弧稳定性良好，且由于具有至少两种烃类化合物的作用基，送给性也良好。

因此，可确认本发明的表面处理油是优选具有碱金属化合物和/或碱土类金属化合物、Zn化合物、和烃类化合物(从由酯基、羧酸基、烷基、和磺酸基组成的组中选择至少两种作用基)。

<实施例2>表面处理油的涂油量对比

1)无镀层/有镀层实芯焊丝

将本发明中制造的表面处理油(表6c内的实施例66)涂敷后，测定焊丝表面上的涂油量的方法如下：

1、将焊丝切成6～8cm长度、50～80g，准备待用。

2、在烧杯中准备1000ml的CCl₄作为溶剂。

3、将已准备的焊丝利用1g/10000天平测定脱脂前的重量(Wb)。

4、将已准备的焊丝加入到已装有CCl₄的烧杯中，搅拌2～3次进行混合并将表面处理油脱脂10分钟。

5、将已脱脂的焊丝装入烤箱中实施10分钟的干燥后，在干燥器冷却至常温。

6、将已干燥的焊丝利用1g/10000天平测定脱脂后的重量(Wa)。

7、根据已测定的Wb值和Wa值，通过下述式计算表面处理油的涂油量。

【数学式1】

表面处理油的涂油量(g/w·kg)＝{(Wb-Wa)/Wa}×1000

这样测定的表面处理油的不同涂油量的不同效果的评价结果示于下面表7。

表7

从上述表7可以看出，在比较例1中，可确认在涂油量少时不能得到良好的防锈性，且随着送给电缆内的弹簧衬套(spring liner)和焊丝之间的摩擦力增加，耐磨损性和送给性差。

在比较例2中，可确认在涂油量少时不能得到良好的防锈性，且随着送给电缆内的弹簧衬套(spring liner)和焊丝之间的摩擦力增加，耐磨损性差。

在比较例3～5中，在涂油量多的焊接时，由于在送给装置上产生焊丝的滑动，所以不能顺利送给且电弧也不稳定。

与此相反，实施例6～15中，将表面处理油在本发明的范围内涂敷时，可得到良好的防锈性、耐磨损性、电弧稳定性、和送给性。

因此，在无镀层/有镀层实芯焊丝上涂油时，可确认适当的涂油量是优选在每1Kg焊丝上涂油0.03～0.6g。

2)含有焊剂的焊丝

将本发明中制造的表面处理油(表6c内的实施例71)涂敷后，测定焊丝表面上的涂油量的方法如下：

1、将焊丝切成3～4cm长度、10～20g，准备待用。

2、在烧杯中准备50ml的CCl₄作为溶剂。

3、将已准备的焊丝利用1g/10000天平测定脱脂前的重量(Wb)。

4、将已准备的焊丝加入到已装有CCl₄的烧杯中，充分搅拌10分钟。

5、将已充分脱脂的溶液利用滤纸、玻璃微纤维过滤器(Glass Micro FiberFilter)(GF/C，Whatman公司)50mm，进行过滤。

6、将利用滤纸过滤的溶液装入油分测定器中，测定油分量。

在这里，油分测定器及其运转条件如下面表8所示。

表8

这样测定的表面处理油的不同涂油量的不同效果的评价结果如下面表9所示。

表9

从上述表9可以看出，在比较例1和2中，可确认在涂油量少时不能得到良好的防锈性和耐磨损性，且随着送给电缆内的弹簧衬套(spring liner)和焊丝之间的摩擦力增加，送给性也差。

在比较例3中，虽然与比较例1～2相比增加了涂油量，但是与实施例相比涂油量少，所以耐磨损性差。

在比较例4～5中，与实施例相比涂油量多，所以可确认在焊接时在焊道表面上产生热。

在比较例6～7中，涂油量相当多，在焊接时不仅在焊道表面产生热，而且送给装置上产生焊丝的滑动而不能顺利送给。

与此相反，实施例8～15中，将表面处理油在本发明的范围内涂敷，所以可得到良好的防锈性、耐磨损性、耐热性、和送给性。

因此，在含有焊剂的焊丝上涂油时，可确认适当的涂油量是优选在每1Kg焊丝上涂油0.01～1.00g。

如上所述，本发明中制造的表面处理油以及涂敷该油的焊丝，与以往的焊丝相比，具有特别良好的防锈性，且在焊接时耐磨损性、电弧稳定性以及送给性良好。而且，含有焊剂的焊丝具有良好的防锈性、耐磨损性、耐热性和送给性。

Claims (5)

1.一种表面处理油，其特征是，所述表面处理油涂敷在焊丝上面，用于焊丝的表面处理，所述表面处理油含有选自由碱金属化合物和碱土金属化合物组成的组中的至少一种以上的化合物、Zn化合物、和烃类化合物，其中所述烃类化合物是从由酯基、羧酸基、烷基、和磺酸基组成的组中选择的至少两种作用基得到的。

2.如权利要求1所述的表面处理油，其特征是，所述烃类化合物是从由羊毛脂、羊毛蜡、硬脂酸、油酸、二聚酸、己二酸、二羧酸酯、多醇酯、混合酯、磷酸酯、疏松石蜡、鳞状蜡、半精制石蜡、微细结晶蜡组成的组中选择的一种以上得到的。

3.一种无镀层焊丝，其中，将权利要求1或2所述的表面处理油涂敷在所述焊丝上，实施表面处理，使每1kg的焊丝上涂油0.03～0.6g。

4.一种镀层焊丝，其中，将权利要求1或2所述的表面处理油涂敷在所述焊丝上，实施表面处理，使每1kg的焊丝上涂油0.03～0.6g。

5.一种含有焊剂的焊丝，其中，将权利要求1或2所述的表面处理油涂敷在所述焊丝上，实施表面处理，使每1kg的焊丝上涂油0.01～1.00g。