專利名稱：專用于鋼制接地材料焊接的鋁熱鐵焊劑及其焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鋼制接地材料焊接的鋁熱鐵焊劑及其焊接方法。
背景技術(shù)：
放熱焊接主要分為鋁熱銅焊和鋁熱鐵焊，目前應(yīng)用較為廣泛的是鋁熱銅焊，而鋁熱鐵焊主要應(yīng)用于鋼軌連接。用于鋼制接地材料焊接的鋁熱鐵焊劑是一種針對(duì)鋼與鋼(主要是扁鋼與扁鋼、扁鋼與圓鋼、圓鋼與圓鋼)的放熱焊接方法。 鋼結(jié)構(gòu)最主要的連接方式是焊接，在接地中常用的方法為電弧焊，但電弧焊對(duì)被焊接材料所做坡口尺寸要求嚴(yán)格且加工時(shí)間較長(zhǎng)，其焊接過(guò)程需電源，且配套設(shè)備較為笨重，最重要的是電弧焊只是表面搭接，內(nèi)部沒(méi)有熔合，接頭不致密，無(wú)法達(dá)到有效泄流的效果O鋁熱鐵焊劑最初是應(yīng)用在鋼軌的連接中，由于工藝操作簡(jiǎn)單，不需要外部電源和熱源，而且焊接成本低，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，逐步應(yīng)用于接地系統(tǒng)以及陰極保護(hù)領(lǐng)域，并在不斷的完善和改進(jìn)?，F(xiàn)在市面上的放熱焊接普遍采用鋁熱銅焊劑，就是利用鋁熱反應(yīng)所產(chǎn)生的高溫和銅液使金屬熔融，以達(dá)到高質(zhì)量的熔接效果，實(shí)現(xiàn)各種金屬間的連接。但在接地網(wǎng)的連接中，電化學(xué)腐蝕是影響接地網(wǎng)壽命的一個(gè)重要因素。但鋁熱銅焊劑實(shí)現(xiàn)鋼與鋼的連接，由于接頭處材料的金屬性不同，產(chǎn)生電勢(shì)差構(gòu)成原電池，在潮濕的土壤中這種電化學(xué)腐蝕加劇，使接地網(wǎng)壽命顯著降低。另外鐵與銅的熔點(diǎn)、線膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率和比熱容差異較大，在焊接過(guò)程中和承受沖擊電流時(shí)易產(chǎn)生熱應(yīng)力導(dǎo)致接頭斷裂。為了避免異質(zhì)材料焊接鋼與鋼所引發(fā)的一系列問(wèn)題，最佳方法便是用鋁熱鐵焊劑實(shí)現(xiàn)鋼與鋼的連接。鋁熱鐵焊接劑與鋁熱銅焊劑一樣，利用的是鋁熱反應(yīng)，不同的是鋁熱鐵焊接劑生成的是鐵，實(shí)現(xiàn)母材與接頭材質(zhì)的統(tǒng)一。與鋁熱銅焊劑相比，鋁熱鐵焊接劑不僅有效避免了鋼質(zhì)接地網(wǎng)的電化學(xué)腐蝕，還大大降低了成本，能廣泛應(yīng)用于桿塔、基站、石油化工和電站等的接地防雷。尤其在桿塔、基站等野外高山處施工的項(xiàng)目，由于其大量使用圓鋼和扁鋼，且野外高山處使用焊接配套設(shè)備較為不便，鋁熱鐵焊接劑的優(yōu)點(diǎn)便尤為突出。鋁熱鐵劑焊接反應(yīng)是在耐高溫的石墨模具內(nèi)進(jìn)行的，在正常的使用情況下，一個(gè)模具可焊接70個(gè)焊點(diǎn)以上。鋁熱鐵劑焊接過(guò)程只需要短短的幾秒鐘時(shí)間即可完成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)鋼制接地材料存在焊接接頭不牢固及電化學(xué)腐蝕等不足，提供一種專用于鋼制接地材料焊接的鋁熱鐵焊劑及其焊接方法。該焊接劑工藝操作簡(jiǎn)單，不需要外部電源和熱源，而且焊接成本低，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，重點(diǎn)可避免鋼制接地材料焊接接頭的電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。并且本發(fā)明專利還提供了該鋁熱鐵焊劑的使用方法。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種專用于鋼制接地材料焊接的鋁熱焊接劑，由鋁粉、氧化鐵粉末及合金添加物混合均勻而成。 作為優(yōu)選，上述鋁粉、氧化鐵粉末及合金添加物的重量份配比的組分如下
鋁粉18-25份，氧化鐵粉末63-71份，合金添加物為6. 65-15. 4份；
其中，鋁粉純度為99. 9%以上，活性度為98%以上，顆粒度為40-60目；
氧化鐵粉末由三氧化二鐵和四氧化三鐵組合而成，顆粒度為20-40目。作為優(yōu)選,上述合金添加物包括鐵粉、氟石粉末、鎂粉、娃鐵粉、猛鐵粉、鉻鐵粉中的任意一種或幾種。作為優(yōu)選，上述的合金添加物中的每一種組分的具體重量份配比如下
上述的鐵粉為3-7份，顆粒度為20-40目；
上述的氟石粉末為3-7份，顆粒度為120-150目；
上述的鎂粉為O. 2-0. 5份，顆粒度為60-80目；
上述的硅鐵為O. 15-0. 3份，顆粒度為40-60目；
上述錳鐵粉為O. 15-0. 3份，顆粒度為40-60目；
上述鉻鐵粉為O. 15-0. 3份，顆粒度為40-60目。本發(fā)明還包括使用上述任意一種專用于鋼制接地材料焊接的鋁熱焊接劑進(jìn)行焊接的方法，包括如下步驟
步驟I，戴上手套和護(hù)目鏡等防護(hù)用品；
步驟2，取出相應(yīng)模具和模具夾，并裝配好；
步驟3，模具除濕用專用加熱器加熱模具3 5分鐘；
步驟4，將鋼制接地材料放入模具線材孔并調(diào)節(jié)位置固定好，使模具完全閉合；
步驟5，將鋁熱鐵焊劑袋打開，取出鋼碟和引燃劑，將鋼碟放入反應(yīng)腔底部遮蓋好引流孔，倒入裝入鋁熱鐵焊劑后，先倒部分引燃劑于模唇上，再將余下的引燃劑均勻倒在鋁熱鐵焊劑表面；
步驟6，蓋上模具蓋，用點(diǎn)火槍對(duì)準(zhǔn)模唇上弓I燃劑，并引燃；
步驟7，反應(yīng)結(jié)束2 3分鐘后，打開模具，取出焊接接頭，清除模具內(nèi)熔洛，以便下次使用。作為優(yōu)選，上述模具的材質(zhì)為石墨，模具的結(jié)構(gòu)包括反應(yīng)腔、熔接腔、線材孔。作為優(yōu)選，上述引燃劑由氧化鐵粉末、鋁粉、鐵粉、高錳酸鉀粉末、紅磷粉末組成。作為優(yōu)選，上述的引燃劑中的每一種組分的具體重量份配比如下
上述的氧化鐵粉末為20-40份，顆粒度為150-200目；
上述的鋁粉為15-25份，顆粒度為80-100目；
上述的鐵粉為25-40份，顆粒度為150-200目；
上述的高錳酸鉀粉末為5-10份，顆粒度為180-200目；
上述的紅磷粉末為5-10份，顆粒度為180-200目。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
I、操作安全，無(wú)需專業(yè)技術(shù)知識(shí)和特殊防護(hù)，簡(jiǎn)單易學(xué)。
2、無(wú)需外接能源，工具攜帶方便，施工效率高。3、可實(shí)現(xiàn)母材與焊接接頭材質(zhì)的統(tǒng)一，避免電化學(xué)腐蝕及由于母材與焊接接頭之間存在熔點(diǎn)、線膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率和比熱容的差異，而在焊接過(guò)程中和承受沖擊電流時(shí)易產(chǎn)生熱應(yīng)力導(dǎo)致接頭斷裂的問(wèn)題。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。本發(fā)明首先涉及一種專用于鋼制接地材料焊接的鋁熱焊接劑，由鋁粉、氧化鐵粉
末及合金添加物混合均勻而成，制作非常簡(jiǎn)單。下面是本發(fā)明的具體實(shí)施例
實(shí)施例I
在實(shí)施例I中，專用于鋼制接地材料焊接的鋁熱焊接劑的組分的具體重量份配比如
下
還原劑為鋁粉，數(shù)量18份，鋁粉純度為99. 9%以上，活性度為98%以上，顆粒度為40-60目；氧化劑為氧化鐵粉末，數(shù)量63份，氧化鐵粉末由三氧化二鐵和四氧化三鐵組合而成(兩者之間以任何重量配比的關(guān)系都可以)，顆粒度為20-40目；填充劑為鐵粉，數(shù)量3份，顆粒度為20-40目；除渣劑為氟石粉末，數(shù)量3份，顆粒度為120-150目；焊接強(qiáng)度增強(qiáng)劑為鎂粉、硅鐵粉、錳鐵粉、鉻鐵粉，其中鎂粉為O. 2份，顆粒度為60-80目；硅鐵為O. 15份，顆粒度為40-60目；錳鐵粉為O. 15份，顆粒度為40-60目；鉻鐵粉為O. 15份，顆粒度為40-60目。
實(shí)施例2
在實(shí)施例2中，專用于鋼制接地材料焊接的鋁熱焊接劑的組分的具體重量份配比如
下
還原劑鋁粉18份，鋁粉純度為99. 9%以上，活性度為98%以上，顆粒度為40-60目；氧化劑氧化鐵粉末68份，氧化鐵粉末由三氧化二鐵和四氧化三鐵組合而成(兩者之間以任何重量配比的關(guān)系都可以)，顆粒度為20-40目；填充劑鐵粉為4份，顆粒度為20-40目；除渣劑氟石粉末為5份，顆粒度為120-150目；焊接強(qiáng)度增強(qiáng)劑為鎂粉、硅鐵粉、錳鐵粉、鉻鐵粉，其中鎂粉為O. 3份，顆粒度為60-80目；硅鐵為O. 20份，顆粒度為40-60目；錳鐵粉為O. 15份，顆粒度為40-60目；鉻鐵粉為O. 20份，顆粒度為40-60目。
實(shí)施例3
在實(shí)施例3中，專用于鋼制接地材料焊接的鋁熱焊接劑的組分的具體重量份配比如
下
還原劑鋁粉20份，鋁粉純度為99. 9%以上，活性度為98%以上，顆粒度為40-60目；氧化劑氧化鐵粉末68份，氧化鐵粉末由三氧化二鐵和四氧化三鐵組合而成(兩者之間以任何重量配比的關(guān)系都可以)，顆粒度為20-40目；填充劑鐵粉為6份，顆粒度為20-40目；除渣劑氟石粉末為7份，顆粒度為120-150目；焊接強(qiáng)度增強(qiáng)劑為鎂粉、硅鐵粉、錳鐵粉、鉻鐵粉，其中鎂粉為O. 4份，顆粒度為60-80目；硅鐵為O. 3份，顆粒度為40-60目；錳鐵粉為O. 3份，顆粒度為40-60目；鉻鐵粉為O. 20份，顆粒度為40-60目。
實(shí)施例4
在實(shí)施例4中，專用于鋼制接地材料焊接的鋁熱焊接劑的組分的具體重量份配比如
下
還原劑鋁粉20份，鋁粉純度為99. 9%以上，活性度為98%以上，顆粒度為40-60目；氧化劑氧化鐵粉末68份，氧化鐵粉末由三氧化二鐵和四氧化三鐵組合而成(兩者之間以任何 重量配比的關(guān)系都可以)，顆粒度為20-40目；填充劑鐵粉為6份，顆粒度為20-40目；除渣劑氟石粉末為7份，顆粒度為120-150目；焊接強(qiáng)度增強(qiáng)劑為鎂粉、硅鐵粉、錳鐵粉、鉻鐵粉，其中鎂粉為O. 4份，顆粒度為60-80目；硅鐵為O. 3份，顆粒度為40-60目；錳鐵粉為O. 3份，顆粒度為40-60目；鉻鐵粉為O. 3份，顆粒度為40-60目。
實(shí)施例5
在實(shí)施例5中，專用于鋼制接地材料焊接的鋁熱焊接劑的組分的具體重量份配比如
下
還原劑鋁粉25份，鋁粉純度為99. 9%以上，活性度為98%以上，顆粒度為40-60目；氧化劑氧化鐵粉末68份，氧化鐵粉末由三氧化二鐵和四氧化三鐵組合而成(兩者之間以任何重量配比的關(guān)系都可以)，顆粒度為20-40目；填充劑鐵粉為6份，顆粒度為20-40目；除渣劑氟石粉末為6份，顆粒度為120-150目；焊接強(qiáng)度增強(qiáng)劑為鎂粉、硅鐵粉、錳鐵粉、鉻鐵粉，其中鎂粉為O. 3份，顆粒度為60-80目；硅鐵為O. 25份，顆粒度為40-60目；錳鐵粉為O. 22份，顆粒度為40-60目；鉻鐵粉為O. 25份，顆粒度為40-60目。
實(shí)施例6
在實(shí)施例6中，專用于鋼制接地材料焊接的鋁熱焊接劑的組分的具體重量份配比如
下
還原劑鋁粉25份，鋁粉純度為99. 9%以上，活性度為98%以上，顆粒度為40-60目；氧化劑氧化鐵粉末71份，氧化鐵粉末由三氧化二鐵和四氧化三鐵組合而成(兩者之間以任何重量配比的關(guān)系都可以)，顆粒度為20-40目；填充劑鐵粉為7份，顆粒度為20-40目；除渣劑氟石粉末為6份，顆粒度為120-150目；焊接強(qiáng)度增強(qiáng)劑為鎂粉、硅鐵粉、錳鐵粉、鉻鐵粉，其中鎂粉為O. 3份，顆粒度為60-80目；硅鐵為O. 3份，顆粒度為40-60目；錳鐵粉為O. 3份，顆粒度為40-60目；鉻鐵粉為O. 25份，顆粒度為40-60目。
實(shí)施例7
在實(shí)施例7中，專用于鋼制接地材料焊接的鋁熱焊接劑的組分的具體重量份配比如
下
還原劑鋁粉20份，鋁粉純度為99. 9%以上，活性度為98%以上，顆粒度為40-60目；氧化劑氧化鐵粉末70份，氧化鐵粉末由三氧化二鐵和四氧化三鐵組合而成(兩者之間以任何重量配比的關(guān)系都可以)，顆粒度為20-40目；填充劑鐵粉為7份，顆粒度為20-40目；除渣劑氟石粉末為7份，顆粒度為120-150目；焊接強(qiáng)度增強(qiáng)劑為鎂粉、硅鐵粉、錳鐵粉、鉻鐵粉，其中鎂粉為O. 5份，顆粒度為60-80目；硅鐵為O. 25份，顆粒度為40-60目；錳鐵粉為O. 3份，顆粒度為40-60目；鉻鐵粉為O. 25份，顆粒度為40-60目。盡管這里參照本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請(qǐng)公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說(shuō)，在本申請(qǐng)公開和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對(duì)專用于鋼制接地材料焊接的鋁熱焊接劑的組分進(jìn)行多種變型和改進(jìn)，得到的結(jié)果也是屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明還包括使用上述任意一種專用于鋼制接地材料焊接的鋁熱焊接劑進(jìn)行焊接的方法，包括如下步驟
步驟I，戴上手套和護(hù)目鏡等防護(hù)用品； 步驟2，取出相應(yīng)模具和模具夾，并裝配好；
步驟3，模具除濕用專用加熱器加熱模具3 5分鐘；
步驟4，將鋼制接地材料放入模具線材孔并調(diào)節(jié)位置固定好，使模具完全閉合；
步驟5，將鋁熱鐵焊劑袋打開，取出鋼碟和引燃劑。將鋼碟放入反應(yīng)腔底部遮蓋好引流孔，倒入裝入鋁熱鐵焊劑后，先倒部分引燃劑于模唇上，再將余下的引燃劑均勻倒在鋁熱鐵焊劑表面；
步驟6，蓋上模具蓋，用點(diǎn)火槍對(duì)準(zhǔn)模唇上弓I燃劑，并引燃；
步驟7，反應(yīng)結(jié)束2 3分鐘后，打開模具，取出焊接接頭，清除模具內(nèi)熔洛，以便下次使用。上述模具的材質(zhì)可以為石墨，模具的結(jié)構(gòu)包括反應(yīng)腔、熔接腔、線材孔。上述引燃劑可以由氧化鐵粉末、鋁粉、鐵粉、高錳酸鉀粉末、紅磷粉末組成。并且上述的引燃劑中的每一種組分的具體重量份配比如下
上述的氧化鐵粉末為20-40份，顆粒度為150-200目；
上述的鋁粉為15-25份，顆粒度為80-100目；
上述的鐵粉為25-40份，顆粒度為150-200目；
上述的高錳酸鉀粉末為5-10份，顆粒度為180-200目；
上述的紅磷粉末為5-10份，顆粒度為180-200目。
權(quán)利要求
1.一種專用于鋼制接地材料焊接的鋁熱焊接劑，由鋁粉、氧化鐵粉末及合金添加物混合均勻而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的專用于鋼制接地材料的鋁熱焊接劑，其特征在于 所述鋁粉、氧化鐵粉末及合金添加物的重量份配比的組分如下 鋁粉18-25份，氧化鐵粉末63-71份，合金添加物為6. 65-15. 4份； 其中，鋁粉純度為99. 9%以上，活性度為98%以上，顆粒度為40-60目； 氧化鐵粉末由三氧化二鐵和四氧化三鐵組合而成，顆粒度為20-40目。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的專用于鋼制接地材料的鋁熱焊接劑，其特征在于 所述合金添加物包括鐵粉、氟石粉末、鎂粉、硅鐵粉、錳鐵粉、鉻鐵粉中的任意一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的專用于鋼制接地材料的鋁熱焊接劑，其特征在于所述的合金添加物中的每一種組分的具體重量份配比如下 所述的鐵粉為3-7份，顆粒度為20-40目； 所述的氟石粉末為3-7份，顆粒度為120-150目； 所述的鎂粉為O. 2-0. 5份，顆粒度為60-80目； 所述的硅鐵為O. 15-0. 3份，顆粒度為40-60目； 所述錳鐵粉為O. 15-0. 3份，顆粒度為40-60目； 所述鉻鐵粉為O. 15-0. 3份，顆粒度為40-60目。
5.使用如權(quán)利要求1-4所述任意一種專用于鋼制接地材料焊接的鋁熱焊接劑進(jìn)行焊接的方法，其特征在于包括如下步驟 步驟I，戴上手套和護(hù)目鏡等防護(hù)用品； 步驟2，取出相應(yīng)模具和模具夾，并裝配好； 步驟3，模具除濕用專用加熱器加熱模具3 5分鐘； 步驟4，將鋼制接地材料放入模具線材孔并調(diào)節(jié)位置固定好，使模具完全閉合； 步驟5，將鋁熱鐵焊劑袋打開，取出鋼碟和引燃劑，將鋼碟放入反應(yīng)腔底部遮蓋好引流孔，倒入裝入鋁熱鐵焊劑后，先倒部分引燃劑于模唇上，再將余下的引燃劑均勻倒在鋁熱鐵焊劑表面； 步驟6，蓋上模具蓋，用點(diǎn)火槍對(duì)準(zhǔn)模唇上弓I燃劑，并引燃； 步驟7，反應(yīng)結(jié)束2 3分鐘后，打開模具，取出焊接接頭，清除模具內(nèi)熔洛，以便下次使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的焊接的方法，其特征在于 所述模具的材質(zhì)為石墨，模具的結(jié)構(gòu)包括反應(yīng)腔、熔接腔、線材孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的焊接的方法，其特征在于 所述引燃劑由氧化鐵粉末、鋁粉、鐵粉、高錳酸鉀粉末、紅磷粉末組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的焊接的方法，其特征在于 所述的引燃劑中的每一種組分的具體重量份配比如下 所述的氧化鐵粉末為20-40份，顆粒度為150-200目； 所述的鋁粉為15-25份，顆粒度為80-100目； 所述的鐵粉為25-40份，顆粒度為150-200目；所述的高錳酸鉀粉末為5-10份，顆粒度為180-200目；所述的紅磷粉末為5-1 0份，顆粒度為180-200目。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種專用于鋼制接地材料焊接的鋁熱焊接劑，由鋁粉、氧化鐵粉末及合金添加物混合均勻而成。本發(fā)明的有益效果是1、操作安全，無(wú)需專業(yè)技術(shù)知識(shí)和特殊防護(hù)，簡(jiǎn)單易學(xué)。2、無(wú)需外接能源，工具攜帶方便，施工效率高。3、可實(shí)現(xiàn)母材與焊接接頭材質(zhì)的統(tǒng)一，避免電化學(xué)腐蝕及由于母材與焊接接頭之間存在熔點(diǎn)、線膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率和比熱容的差異，而在焊接過(guò)程中和承受沖擊電流時(shí)易產(chǎn)生熱應(yīng)力導(dǎo)致接頭斷裂的問(wèn)題。
文檔編號(hào)B23K23/00GK102862005SQ20121039845
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者蘇凡凡, 陳國(guó)清 申請(qǐng)人:成都桑萊特科技股份有限公司