[发明专利]Cu基-药芯焊丝及该焊丝用于低碳钢表面改性的方法

说明书

本发明公开的一种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：Ni粉：20％～35％，Sn粉：10％～15％，Zn粉：1％～2％，Pb粉：8％～15％，Ag粉：2％～6％，Si粉：1％～4％，Cu粉：余量，以上组分质量百分比之和为100％。能够改善低碳钢表面的耐磨性、耐腐蚀性和导电、导热性，充分发挥低碳钢零件多功能化的性能。本发明还提供一种采用Cu基‑药芯焊丝用于低碳钢表面改性的方法，该方法解决了低碳钢表面改性的问题，能够提高低碳钢表面的耐腐蚀性、耐磨性和导电、导热性，从而使得钢制零件满足在特定领域中服役条件。

技术领域

本发明属于金属材料焊接技术领域，具体涉及一种Cu基-药芯焊丝，还涉及一种采用该焊丝用于低碳钢表面改性的方法。

背景技术

随着科技的进步，单一材料已无法满足工程的应用。为了使金属材料能够极大限度地发挥出它所具备的性能，往往会把具有不同性能的材料进行组合，再利用特定的技术手段，制备成复合金属材料。海洋上的大型船舶，由于长期在海水下腐蚀，外壳钢基体中容易产生海水腐蚀，导致船舶底板开裂报废，严重降低了船舶的服役时间。因此，为了提高钢基体表面的耐腐蚀性能，造船时常常在重要的钢基体表面添加一层铜合金，用来改善某些船壳钢材的耐蚀性能。目前，所使用的材料表面改性方法，受其设备规模的限制，无法大批量生产，采用电弧表面熔覆技术可以极大程度上提高生产效率，降低成本。另外，药芯焊丝相比于实心焊丝其成分灵活、易控，在铜基药芯焊丝中添加定量的Sn、Zn元素，能够有效的提高基体的耐腐蚀性能，具有非常广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种Cu基-药芯焊丝，通过添加Sn、Zn、Ni等主要元素，可以提高基体表面抵抗变形的能力和耐腐蚀性，从而充分发挥低碳钢零件多功能化的性能。

本发明的另一个目的是提供一种采用Cu基-药芯焊丝用于低碳钢表面改性的方法，该方法解决了低碳钢表面改性的问题，基于电弧熔覆技术，可以快速制得表面改性的熔覆层，从而使得钢制零件满足在特定领域中服役条件。

本发明所采用的技术方案是，一种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：Ni粉：20％～35％，Sn粉：10％～15％， Zn粉：1％～2％，Pb粉：8％～15％，Ag粉：2％～6％，Si粉：1％～4％，Cu粉：余量，以上组分质量百分比之和为100％。

本发明的特征还在于，

焊皮为纯铜带，药芯焊丝中药芯粉末的填充率为22wt％-25wt％。

本发明所采用的另一种技术方案是，一种采用Cu基-药芯焊丝用于低碳钢表面改性的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：按质量百分比分别称取：Ni粉：20％～35％，Sn粉：10％～15％， Zn粉：1％～2％，Pb粉：8％～15％，Ag粉：2％～6％，Si粉：1％～4％，Cu粉：余量，以上组分质量百分比之和为100％；

将上述称取好的金属粉末作为药芯，以纯铜带作为焊皮，通过焊丝成型机制成所需的焊丝；

步骤2：将低碳钢基板的表面机械清理，并放置盛有无水乙醇的超声震动仪中清洗，晾干，放入箱式炉中进行预热；

步骤3：将步骤1制备得到的药芯焊丝无水乙醇擦拭，并放入烘干箱中进行烘干；

步骤4：利用熔化极气体保护焊技术，在低碳钢表面进行单层多道焊接，直至铺满低碳钢板；

步骤5：将堆焊后的钢板放入真空炉中进行热处理；

步骤6：将热处理后钢板的表面进行磨削，满足工件表面粗糙度要求。

本发明的特征还在于，

步骤1制备得到的药芯焊丝中药芯粉末的填充率为22wt％-25wt％，焊皮为纯铜带。