[发明专利]陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝及低碳钢表面改性方法

说明书

本发明公开的一种陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：镍粉35％～45％，钛粉2％～6％，硼粉2％～6％，铬粉4％～8％，碳化硅5％～15％，其余为铜，以上组分质量百分比之和为100％。该药芯焊丝能够改善耐蚀性、耐磨性，提高铜‑钢复合件的使用寿命。本发明还提供一种使用陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法。

技术领域

本发明属于金属材料表面改性技术领域，具体涉及一种陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝，本发明还涉及一种使用陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法。

背景技术

随着经济的迅速发展，人类对海洋的开发利用越来越深入，海上基础设施和船舶的建造数量也越来越多。目前我国已经成为全球造船业第一大国，同时跨海大桥、海洋石油平台、港口设施等海上基础设施的建设也如火如荼，对钢材的需求量越来越大。低碳钢由于其价格低廉、力学性能和焊接性良好的优点，广泛应用在船舶和海上基础设施的建造中。但低碳钢的耐腐蚀性较差，在海水中极易被腐蚀从而失效，造成资源浪费甚至灾难性事故，因此提高钢材的耐腐蚀性具有极高的经济和环保价值。

铜及铜合金具有良好的耐腐蚀性，在海洋工业中应用广泛，如制造船舶的重要阀门、管道等。但铜价格昂贵，大量采用纯铜构件不利于建设项目的成本控制。为了解决这个问题，可对低碳钢进行表面改性，在钢表面熔覆一层铜，制成的铜-钢复合件可在大大改善低碳钢表面耐腐蚀性的同时降低成本。但铜的硬度较低，在长期使用过程中易产生磨损，从而导致铜-钢复合件的使用寿命降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝，该药芯焊丝能够改善耐蚀性、耐磨性，提高铜-钢复合件的使用寿命。

本发明的另一个目的是提供一种使用陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法。

本发明所采用的技术方案是，一种陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：镍粉35％～45％，钛粉2％～6％，硼粉2％～6％，铬粉4％～8％，碳化硅5％～15％，其余为铜，以上组分质量百分比之和为100％。

本发明的特征还在于，

药芯的填充率控制在22wt.％-26wt.％；焊皮为纯铜带。

本发明所采用的第二个技术方案是，一种使用陶瓷颗粒增强Cu基药芯焊丝对低碳钢进行表面改性的方法，具体操作步骤如下：

步骤1：根据所需要的配比按质量百分比分别称取药芯粉末：镍粉35％～45％，钛粉2％～6％，硼粉2％～6％，铬粉4％～8％，碳化硅5％～15％，其余为铜，以上组分质量百分比之和为100％；

将上述金属粉末和陶瓷粉末充分混合后作为焊丝药芯，以纯铜带作为焊丝外皮，在焊丝自动成型机上制成药芯焊丝；

步骤2：对低碳钢基板进行机械清理，除去表面氧化皮，然后用无水乙醇充分清洗，除去表面油污，晾干后放入真空箱式炉中预热；

步骤3：用无水乙醇对步骤1制得的药芯焊丝进行表面清理并烘干；

步骤4：采用药芯焊丝气体保护焊(FCAW)技术在低碳钢基板表面进行单层电弧熔覆，直至熔覆层铺满整个基板，得到熔覆完成后的铜-钢复合板；

步骤5：对熔覆完成后的铜-钢复合板进行热处理和表面处理，以达到实际使用要求。

本发明的特征还在于，

步骤1中，制备的药芯焊丝的药芯填充率控制在22wt.％-26wt.％。

步骤2中低碳钢材料选用Q235板材。

步骤2中，低碳钢基板的预热温度为200℃～300℃。