本發(fā)明涉及奧氏體不銹鋼的焊接材料領(lǐng)域，具體涉及一種基于耐濃硝酸腐蝕奧氏體不銹鋼藥芯焊絲及制備方法。

背景技術(shù)：

1、在化工、石油、航天等領(lǐng)域中，經(jīng)常需要使用到耐濃硝酸腐蝕的材料。奧氏體不銹鋼由于其良好的耐腐蝕性和機(jī)械性能，被廣泛應(yīng)用于制造耐濃硝酸腐蝕的設(shè)備和構(gòu)件。然而，在實際使用過程中，需要對奧氏體不銹鋼進(jìn)行焊接，在焊接過程中，選擇合適的焊絲對于保證焊縫的耐腐蝕性和機(jī)械性能至關(guān)重要。對于耐濃硝酸腐蝕的奧氏體不銹鋼，焊絲不僅需要與母材具有良好的匹配性，還需要具備優(yōu)異的耐腐蝕性和焊接性能。常見的奧氏體不銹鋼的焊接材料的耐濃硝酸腐蝕性能不佳，在濃硝酸環(huán)境中容易發(fā)生晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂等問題，從而影響設(shè)備的使用壽命和安全性，限制了其在某些特定領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，開發(fā)一種基于耐濃硝酸腐蝕奧氏體不銹鋼藥芯焊絲及制備方法具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于耐濃硝酸腐蝕奧氏體不銹鋼藥芯焊絲及制備方法，解決了現(xiàn)有的奧氏體不銹鋼的焊接材料的耐濃硝酸腐蝕性能不佳，在濃硝酸環(huán)境中容易發(fā)生晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂，從而影響設(shè)備的使用壽命和安全性的問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種基于耐濃硝酸腐蝕奧氏體不銹鋼藥芯焊絲，包括焊絲外皮和焊絲外皮內(nèi)部包裹的耐腐蝕藥粉：

4、其中，所述耐腐蝕藥粉包括以下重量份組分：

5、鉻粉22-26份、鎳粉20-24份、包覆改性二氧化鈦4.6-9.2份、氮化硼0.55-0.85份、錳粉0.1-0.3份、鉬粉0.1-0.3份、鈷粉0.05-0.15份以及鐵粉41.5-48.5份。

6、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述包覆改性二氧化鈦由以下步驟制備得到：

7、步驟a1：將鈦酸四丁酯、氫氟酸以及去離子水加入至安裝有攪拌器、溫度計以及導(dǎo)氣管的三口燒瓶中，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，在溫度為20-25℃，攪拌速率為300-400r/min的條件下攪拌反應(yīng)15-20min，之后升溫至160-170℃的條件下繼續(xù)攪拌反應(yīng)15-20h，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫，之后離心，將沉淀物放置于真空干燥箱中，在溫度為80-85℃的條件下干燥4-5h，得到摻氟改性二氧化鈦；

8、步驟a2：將摻氟改性二氧化鈦、六氯化鎢、聚乙烯吡咯烷酮以及無水乙醇加入至安裝有溫度計、攪拌器以及恒壓滴液漏斗的三口燒瓶中，在超聲頻率為40-50khz的條件下超聲處理20-30min，之后在溫度為25-30℃，攪拌速率為300-400r/min的條件下邊攪拌邊逐滴加入正硅酸乙酯溶液，控制滴加速率為1-2滴/s，滴加完畢后用氨水溶液調(diào)節(jié)ph為8.5-9，之后升溫至40-45℃的條件下繼續(xù)攪拌反應(yīng)4-5h，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫，之后離心，將沉淀物用蒸餾水洗滌2-3次，之后放置于真空干燥箱中，在溫度為40-45℃的條件下干燥3-4h，得到復(fù)合改性二氧化鈦；

9、步驟a3：將聚四氟乙烯、無水乙醇加入至安裝有溫度計、攪拌器的三口燒瓶中，在超聲頻率為40-50khz的條件下超聲處理20-30min，之后加入復(fù)合改性二氧化鈦并在溫度為45-50℃，攪拌速率為300-400r/min的條件下攪拌反應(yīng)4-5h，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫，之后離心，將沉淀物放置于真空干燥箱中，在溫度為60-65℃的條件下干燥2-3h，之后放置于高溫電阻爐中，在空氣環(huán)境、溫度為580-600℃的條件下煅燒2-3h，之后隨爐冷卻，得到包覆改性二氧化鈦。

10、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟a1中的所述鈦酸四丁酯、氫氟酸以及去離子水的用量比為20-25ml：5-7ml：80ml。

11、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟a1中的所述氫氟酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%。

12、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟a2中的所述摻氟改性二氧化鈦、六氯化鎢、聚乙烯吡咯烷酮、無水乙醇以及正硅酸乙酯溶液的用量比為10mmol：1-5mmol：0.2-0.4g：50-60ml：20-25ml。

13、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟a2中的所述正硅酸乙酯溶液為正硅酸乙酯按照8-10mmol：10ml溶解于無水乙醇所形成的溶液。

14、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟a2中的所述氨水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25-27%。

15、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟a3中的所述聚四氟乙烯、無水乙醇以及復(fù)合改性二氧化鈦的用量比為3-5g：50-55ml：15g。

16、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：一種基于耐濃硝酸腐蝕奧氏體不銹鋼藥芯焊絲的制備方法，包括以下步驟：

17、步驟一：按照重量份稱取鉻粉22-26份、鎳粉20-24份、包覆改性二氧化鈦4.6-9.2份、氮化硼0.55-0.85份、錳粉0.1-0.3份、鉬粉0.1-0.3份、鈷粉0.05-0.15份以及鐵粉41.5-48.5份，備用；

18、步驟二：將鉻粉、鎳粉、包覆改性二氧化鈦、氮化硼、錳粉、鉬粉、鈷粉以及鐵粉混合均勻后放置于真空干燥箱中，在溫度為150-160℃的條件下干燥2-3h，得到耐腐蝕藥粉；

19、步驟三：將寬度為10mm，厚度0.3mm的304不銹鋼鋼帶軋制成u型，經(jīng)過送粉器填充耐腐蝕藥粉，填充率為40%，之后制成o型包裹耐腐蝕藥粉，之后利用減拔機(jī)逐次減徑至φ2.50mm，得到基于耐濃硝酸腐蝕奧氏體不銹鋼藥芯焊絲。

20、本發(fā)明的有益效果：

21、本發(fā)明的一種基于耐濃硝酸腐蝕奧氏體不銹鋼藥芯焊絲及制備方法，通過將鉻粉、鎳粉、包覆改性二氧化鈦、氮化硼、錳粉、鉬粉、鈷粉以及鐵粉混合均勻后干燥，得到耐腐蝕藥粉，將不銹鋼鋼帶軋制成u型，經(jīng)過送粉器填充耐腐蝕藥粉，之后制成o型包裹耐腐蝕藥粉，之后利用減拔機(jī)減徑，得到基于耐濃硝酸腐蝕奧氏體不銹鋼藥芯焊絲；本發(fā)明的耐濃硝酸腐蝕奧氏體不銹鋼藥芯焊絲，通過優(yōu)化化學(xué)成分和制備工藝，顯著提高了焊絲在濃硝酸環(huán)境下的耐腐蝕性和焊接性能，能夠滿足高腐蝕環(huán)境下的使用要求，并使得焊接接頭具有較高的強(qiáng)度和韌性，能夠滿足工程結(jié)構(gòu)對焊接接頭的性能要求；本發(fā)明的耐濃硝酸腐蝕奧氏體不銹鋼藥芯焊絲適用于化工、石化、制藥等行業(yè)中與濃硝酸接觸的設(shè)備、管道及結(jié)構(gòu)的焊接，具有廣泛的應(yīng)用前景。

22、制備耐濃硝酸腐蝕奧氏體不銹鋼藥芯焊絲的過程中首先制備了一種包覆改性二氧化鈦，首先利用鈦酸四丁酯為原料制備納米二氧化鈦，同時氫氟酸的添加能夠摻雜于納米二氧化鈦中，得到摻氟改性二氧化鈦，之后利用正硅酸乙酯制備納米二氧化硅，同時添加六氯化鎢，在摻氟改性二氧化鈦表面包裹上摻雜鎢元素的二氧化硅層，得到復(fù)合改性二氧化鈦，最后采用聚四氟乙烯作為包覆前驅(qū)體，利用聚四氟乙烯高溫分解產(chǎn)生的含氟物質(zhì)與復(fù)合改性二氧化鈦表面反應(yīng)，在復(fù)合改性二氧化鈦表面包覆上一層含氟層，得到包覆改性二氧化鈦；該包覆改性二氧化鈦的小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)使得其具有較高的比表面積和表面活性，能夠與焊絲基體形成更多的界面結(jié)合點(diǎn)，從而提高材料的整體性能，賦予其優(yōu)良的力學(xué)性能，氟元素具有極強(qiáng)的電負(fù)性和化學(xué)穩(wěn)定性，能夠緊密地包裹在二氧化硅表面，形成一層致密的氟化物層，這層氟化物層不僅能夠有效阻擋腐蝕介質(zhì)的侵蝕，還能與二氧化鈦形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵，提高復(fù)合材料的整體穩(wěn)定性，鎢元素作為一種高熔點(diǎn)、高硬度的金屬元素，其摻雜到二氧化鈦中能夠改變其晶體結(jié)構(gòu)，引入更多的缺陷和活性位點(diǎn)，這些缺陷和活性位點(diǎn)有助于吸附和固定腐蝕介質(zhì)中的有害離子，從而減緩腐蝕速率，同時，鎢元素的加入還能提高二氧化鈦的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度；因此，氟元素的包裹、鎢元素的摻雜以及納米效應(yīng)三者之間存在著協(xié)同作用，氟元素的保護(hù)作用為焊絲提供了第一道防線，鎢元素的摻雜效應(yīng)則進(jìn)一步增強(qiáng)了材料的耐腐蝕性和機(jī)械性能，而納米效應(yīng)則使得這種增強(qiáng)作用更加顯著和持久，這種協(xié)同作用共同構(gòu)成了耐濃硝酸腐蝕奧氏體不銹鋼藥芯焊絲優(yōu)異的綜合性能，這有助于形成均勻、致密的焊接接頭，減少焊接缺陷，提高焊接接頭的強(qiáng)度和密封性。