[發明專利]陶瓷顆粒增強Cu基藥芯焊絲及低碳鋼表面改性方法

有效

• 申請號: 202110716613.5
• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113478121B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 李繼紅;雷龍宇;杜明科;張云龍;高俊;張林;夏拓;李保鈴
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 徐瑤

本發明公開的一種陶瓷顆粒增強Cu基藥芯焊絲，包括藥芯和焊皮，其中藥芯按質量百分比由以下組分組成：鎳粉35％～45％，鈦粉2％～6％，硼粉2％～6％，鉻粉4％～8％，碳化硅5％～15％，其余為銅，以上組分質量百分比之和為100％。該藥芯焊絲能夠改善耐蝕性、耐磨性，提高銅?鋼復合件的使用壽命。本發明還提供一種使用陶瓷顆粒增強Cu基藥芯焊絲對低碳鋼進行表面改性的方法。

技術領域

本發明屬于金屬材料表面改性技術領域，具體涉及一種陶瓷顆粒增強Cu基藥芯焊絲，本發明還涉及一種使用陶瓷顆粒增強Cu基藥芯焊絲對低碳鋼進行表面改性的方法。

背景技術

隨著經濟的迅速發展，人類對海洋的開發利用越來越深入，海上基礎設施和船舶的建造數量也越來越多。目前我國已經成為全球造船業第一大國，同時跨海大橋、海洋石油平臺、港口設施等海上基礎設施的建設也如火如荼，對鋼材的需求量越來越大。低碳鋼由于其價格低廉、力學性能和焊接性良好的優點，廣泛應用在船舶和海上基礎設施的建造中。但低碳鋼的耐腐蝕性較差，在海水中極易被腐蝕從而失效，造成資源浪費甚至災難性事故，因此提高鋼材的耐腐蝕性具有極高的經濟和環保價值。

銅及銅合金具有良好的耐腐蝕性，在海洋工業中應用廣泛，如制造船舶的重要閥門、管道等。但銅價格昂貴，大量采用純銅構件不利于建設項目的成本控制。為了解決這個問題，可對低碳鋼進行表面改性，在鋼表面熔覆一層銅，制成的銅-鋼復合件可在大大改善低碳鋼表面耐腐蝕性的同時降低成本。但銅的硬度較低，在長期使用過程中易產生磨損，從而導致銅-鋼復合件的使用壽命降低。

發明內容

本發明的目的是提供一種陶瓷顆粒增強Cu基藥芯焊絲，該藥芯焊絲能夠改善耐蝕性、耐磨性，提高銅-鋼復合件的使用壽命。

本發明的另一個目的是提供一種使用陶瓷顆粒增強Cu基藥芯焊絲對低碳鋼進行表面改性的方法。

本發明所采用的技術方案是，一種陶瓷顆粒增強Cu基藥芯焊絲，包括藥芯和焊皮，其中藥芯按質量百分比由以下組分組成：鎳粉35％～45％，鈦粉2％～6％，硼粉2％～6％，鉻粉4％～8％，碳化硅5％～15％，其余為銅，以上組分質量百分比之和為100％。

本發明的特征還在于，

藥芯的填充率控制在22wt.％-26wt.％；焊皮為純銅帶。

本發明所采用的第二個技術方案是，一種使用陶瓷顆粒增強Cu基藥芯焊絲對低碳鋼進行表面改性的方法，具體操作步驟如下：

步驟1：根據所需要的配比按質量百分比分別稱取藥芯粉末：鎳粉35％～45％，鈦粉2％～6％，硼粉2％～6％，鉻粉4％～8％，碳化硅5％～15％，其余為銅，以上組分質量百分比之和為100％；

將上述金屬粉末和陶瓷粉末充分混合后作為焊絲藥芯，以純銅帶作為焊絲外皮，在焊絲自動成型機上制成藥芯焊絲；

步驟2：對低碳鋼基板進行機械清理，除去表面氧化皮，然后用無水乙醇充分清洗，除去表面油污，晾干后放入真空箱式爐中預熱；

步驟3：用無水乙醇對步驟1制得的藥芯焊絲進行表面清理并烘干；

步驟4：采用藥芯焊絲氣體保護焊(FCAW)技術在低碳鋼基板表面進行單層電弧熔覆，直至熔覆層鋪滿整個基板，得到熔覆完成后的銅-鋼復合板；

步驟5：對熔覆完成后的銅-鋼復合板進行熱處理和表面處理，以達到實際使用要求。

本發明的特征還在于，

步驟1中，制備的藥芯焊絲的藥芯填充率控制在22wt.％-26wt.％。

步驟2中低碳鋼材料選用Q235板材。

步驟2中，低碳鋼基板的預熱溫度為200℃～300℃。