隨著焊接自動化程度的提高，鍍銅實心焊絲在焊材中所占比例不斷增高，鍍銅焊絲的廣泛使用也顯現了其本身一些難以解決問題：（1）鍍銅焊絲易生銹，其根本原因是鍍銅層與鐵基之間的電化學腐蝕。（2）脫落的鍍銅層堵塞送絲軟管和導電嘴，影響送絲的穩定性。（3）焊接煙塵中有重金屬銅煙產生，危害操作者的健康。（4）生產過程中產生的廢水、廢氣、廢渣處理困難，環境污染問題突出。這些問題的存在，促使焊材工作者努力研發新的涂層取代鍍銅層解決以上問題。

新型涂層取代鍍銅層應最大限度的保留鍍銅層所具備的特點外還應補償鍍銅焊絲存在的問題：

（1）在導電、防銹、潤滑方面達到甚至超越鍍銅層；

（2）不能含有對焊接性能或人體有害的元素。

（3）生產過程綠色環保。

1、新型涂層樣品選擇

路線一：粉狀涂層

以潤滑粉為載體，添加有利于焊接的活性劑，在焊絲生產過程中粉狀涂層直接擠壓在焊絲表面并控制涂敷量。

其中的潤滑粉采用：石墨粉、Ca基潤滑粉、Na基潤滑粉、二硫化鉬粉。

其中的活性劑是鋁鎂粉、鈦白粉等粉劑按照一定比例混合后的粉劑。

路線二：液體涂層

對拔絲后的焊絲表面進行去除潤滑粉處理后，將液體涂層涂敷在焊絲表面并控制涂敷量。

試驗用涂層品種

粉狀活性涂層

1、石墨粉

2、Ca基潤滑粉+活化合金粉（15％）

3、Ca基潤滑粉+活化合金粉（15％）+石墨粉（5％）

4、Na基潤滑粉+活化合金粉（15％）

5、Na基潤滑粉+活化合金粉（15％）+石墨粉（5％）

6、二硫化鉬粉液體涂層

7、銀銅膠

8、硅油

9、石墨烯溶液

10、超低電阻活性涂層

2、焊接工藝試驗及涂層選擇

使用上述涂層制作不同種類的無鍍銅焊絲樣品，并進行焊接實驗并在電弧穩定性、焊接飛濺、焊道成型、導電嘴磨損四個方面進行打分評定，依據打分情況進行涂層的選擇。

（1）電弧穩定性打分標準：1分(很穩)、2分(較穩）、3分(一般）、4分(不穩）、5分(極不穩）

（2）焊接飛濺情況打分標準：1分(少，無大顆粒）、2分(少，有大顆粒）、3分(一般，無大顆粒）、4分(一般，有大顆粒）、5分(多，無大顆粒）、6分(多，有大顆粒）

（3）焊道成型情況打分標準：評價標準：1分(很好)、2分(較好）、3分(一般）、4分(較差）、5分(很差）

（4）導電嘴磨損情況評價打分標準：1分（≤0.0010g）、2分（0.0011-0.0020g）、3分（0.0021-0.0040g）、4分（0.0041-0.0060g）、5分（≥0.0061g）

以上項目是各種涂層的焊絲在連續自動焊接10分鐘后進行評定，其中焊接飛濺的多少是將焊槍噴管、導電嘴及試板上的飛濺相加得到；大顆粒飛濺由焊接技師感官評定；導電嘴磨損是焊接前重量減去焊接后重量。

不同涂層無鍍銅焊絲焊接數據對比

評定項目

涂層名稱電弧穩定性評定（分）焊接飛濺評定（分）焊道成型評定（分）導電嘴磨損評定（分）得分（分數越低越優秀）

1、石墨粉433313

2、Ca基潤滑粉+活化合金粉（15％）452112

3、Ca基潤滑粉+活化合金粉（15％）+石墨粉（5％）4431

12

4、Na基潤滑粉+活化合金粉（15％）443112

5、G88+活化合金粉+活化藥粉433414

6、二硫化鉬粉12238

7、銀銅膠333413

8、硅油333413

9、石墨烯溶液343212

10、超低電阻活性涂層11125

通過試驗和數據對比，超低電阻活性涂層作為無鍍銅焊絲的涂覆材料在綜合比較中性能最好，由此選用該涂層作為無鍍銅焊絲的選用涂層。

3、關于超低電阻活性涂層

超低電阻活性涂層使用超導水性聚合物纖維涂覆劑作為涂覆基材，微米級導電物質、納米級潤滑物質作為填充材料，實現了導電、潤滑、防銹的功能。

3.1超導水性聚合物纖維

a、環保性：超導水性聚合物纖維涂覆基材是可降解的有機材料，不會對環境形成污染。

b、導電性：超導水性聚合物纖維具備極高電導性，特殊的分子架構構建出復合導電材料的基礎骨架。

c、親油親水性的平衡：在無鍍銅焊絲生產中清洗工藝無法將焊絲表面的油脂殘留徹底洗凈，纖維基材的親油親水基，使得鋼絲表面哪怕有少量油脂的殘留也可在涂覆過程中將油脂包裹而不影響涂層的整體效果。

d、滲透性：極低的液體表面張力以及極強的滲透性讓纖維基材攜帶各種填料迅速填充到鋼絲的缺陷中來保證無鍍銅焊絲的表面光滑以及均勻一致性，也保證了鋼絲可以以極高的速度做涂覆，保證了生產效率。

e、極速干燥：基材在接觸空氣的條件下可快速烘干，并在干燥的同時帶走鋼絲的表面的水分并迅速隔絕鋼絲與空氣接觸，從而使得無鍍銅焊絲擁有了比鍍銅焊絲強2~3倍的防銹性能。

f、分子觸角與韌性：纖維特性使得涂層會產生無數細小的分子觸角牢牢切入鋼絲的表面，不會因為鋼絲纏繞而出現涂層的開裂。

g、摩擦系數與硬度：纖維基材結合填料的硬度與鍍銅層硬度基本一致，因此可保證無鍍銅焊絲在焊接時極佳的送絲性并降低導電嘴的磨損，提高焊工焊接工作效率。

h、耐高溫：優越的耐高溫性可保證涂層在通過導電嘴時不發生裂解和碳化。

3.2填料

水性聚合物纖維涂覆劑內的微米級導電物質是極佳的導電材料和潤滑材料與納米級纖維物質在涂層表面形成一張導電加潤滑的網，在焊接的過程中起到潤滑和導電的作用。

在焊接過程中有機物會在高溫條件下脫水碳化，而活性涂層材料充分利用了涂覆物質的吸附性能和纖維特性，使得涂層在進入熔池之前脫開鋼絲保證熔池的穩定性。

4、無鍍銅焊絲的焊接工藝測試

保護氣體：100%CO2焊接規范：260A、28V

4.1焊接電弧穩定性對比

電弧穩定性無鍍銅焊絲鍍銅焊絲

手工焊電弧穩定電弧穩定

小車自動焊電壓平穩，偶有大顆粒飛濺電壓平穩，偶有大顆粒飛濺

兩種焊絲電弧穩定形無差異。

4.2、連續焊接飛濺對比：

焊接時間5分鐘，測量導電嘴和噴管上附著的飛濺重量。

連續焊接飛濺噴管增重g導電嘴增重g總體飛濺量g

無鍍銅焊絲2.33250.01172.3442

鍍銅焊絲2.29480.01252.3073

兩種焊絲在焊接飛濺方面表現相當。

4.3、焊道成型對比：

焊道成型寬度變化量mm高度變化量mm直線度變化量mm熔合線過渡

鍍銅焊絲11.0-11.52.5-3.01圓滑

0.50.5

無鍍銅焊絲10.8-11.42.5-3.01.2圓滑

0.60.5

兩種焊絲在焊道成型方面表現相當。

4.4、焊接煙塵對比：

焊接煙塵消耗焊絲重量g發塵量g比例%

鍍銅焊絲38.560.16530.4287

無鍍銅焊絲37.530.14990.3994

無鍍銅焊絲在煙塵量上，優于鍍銅焊絲。

4.5、抗銹性

試驗設備：恒溫恒濕箱

設定溫度、濕度范圍為40℃/60%，

抗銹性24小時72小時120小時168小時

鍍銅焊絲微小銹點有大銹點大面積生銹全部生銹

無鍍銅焊絲無無出現小銹點出現大銹點

無鍍銅焊絲的抗銹性要遠好于鍍銅焊絲。

4.6、導電嘴的磨損對比：

自動行走小車連續焊接時間10分鐘

導電嘴磨損導電嘴磨損量g平均磨損量g

鍍銅焊絲1號0.00150.0013

2號0.0011

無鍍銅焊絲1號0.00130.0018

2號0.0024

無鍍銅焊絲導電嘴的磨損量略高于鍍銅焊絲。

4.7、送絲阻力對比

送絲性能送絲阻力

鍍銅焊絲1號2.2Kg

2號2.4Kg

無鍍銅焊絲1號2.3Kg

2號2.2Kg

兩種焊絲的送絲性能無明顯差別。

4.8、熔敷金屬擴散氫（高溫熱導法）

擴散氫試驗結果（ml/100g）平均值試驗條件：

無鍍銅0.780.80.8溫度29℃，濕度34%，氣壓101.8Kp

0.740.88

鍍銅1.271.371.19

0.981.12

無鍍銅焊絲擴散氫含量小于鍍銅焊絲。

5、結論

采用超低電阻活性涂層生產的氣保護無鍍銅焊絲解決了鍍銅焊絲易生銹、掉銅沫、焊接煙塵中有重金屬、生產過程環境污染突出的問題，并在焊接工藝性能方面已達到鍍銅焊絲的水平，在焊接煙塵、抗銹性能、熔敷金屬擴散氫方面要優于鍍銅焊絲。