一種具有抗菌功能的奧氏體不銹鋼焊絲的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及焊絲領(lǐng)域，尤其涉及一種具有抗菌功能的奧氏體不銹鋼焊接材料，其 在滿足奧氏體不銹鋼焊接接頭基本力學(xué)要求的基礎(chǔ)上，具有獨特的抗菌功能，且無需焊后 抗菌熱處理，能夠顯著降低焊縫微生物腐蝕行為，可廣泛應(yīng)用于奧氏體不銹鋼相關(guān)抗菌應(yīng) 用領(lǐng)域的焊接連接。
【背景技術(shù)】
[0002] 奧氏體不銹鋼具有高韌性和塑性而且無磁性，因而其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。然而隨著現(xiàn) 代工業(yè)的不斷發(fā)展，通用的奧氏體不銹鋼已不能滿足特定環(huán)境的要求，比如，奧氏體不銹鋼 焊絲焊縫處往往由于粗大的晶粒組織導(dǎo)致力學(xué)性能和耐蝕性能下降，并且有報道顯示，奧 氏體不銹鋼焊縫處還容易引起微生物腐蝕行為，基于此一些具有特定功能的奧氏體不銹鋼 應(yīng)運而生，而具有抗菌功能的奧氏體不銹鋼正是在這種大背景下被研發(fā)出來。
[0003] 現(xiàn)有的奧氏體抗菌不銹鋼是指自身具有抗菌功能的不銹鋼新材料，它主要是通 過在現(xiàn)有不銹鋼材料基體中加入適量的抗菌金屬元素，如銅等，經(jīng)過特殊的抗菌熱處理操 作，使得不銹鋼基體析出納米富銅相，通過與環(huán)境接觸過程中釋放的微量銅離子，使其整體 產(chǎn)生強烈和廣譜的抗菌功能。它能夠像普通不銹鋼一樣作為耐腐蝕的結(jié)構(gòu)材料使用，具有 裝飾和美化功能，在保證具有一定力學(xué)性能的前提下，同時對常見的細(xì)菌具有廣譜殺菌特 性。如申請?zhí)枮?2144683.0的專利提出了一種奧氏體抗菌不銹鋼，在奧氏體基體上加入 1-4. 5%的銅元素，使材料具有持久抗菌性能并具備良好的機械性能和耐腐蝕性能；申請?zhí)?為201410733798. 0的專利申請?zhí)岢隽艘环N含鈰和銅元素的抗菌不銹鋼，該抗菌不銹鋼不 僅具有廣譜抗菌性，同時改善了不銹鋼的耐蝕性、耐磨性、強度和韌性等綜合性能；申請?zhí)?為20111027071. 4的專利提出了一種奧氏體復(fù)合抗菌不銹鋼，通過在不銹鋼中加入銅、銀、 稀土等元素，使其基體中均勻彌散分布著納米析出相，以達(dá)到抗菌的目的。目前奧氏體抗菌 不銹鋼主要用來制作各種廚衛(wèi)產(chǎn)品，水處理設(shè)備以及醫(yī)療器械相關(guān)產(chǎn)品等。然而，抗菌元素 的添加對奧氏體不銹鋼的焊接提出了新的要求，只有采用合理的焊接材料，正確的焊接工 藝，才能保證奧氏體抗菌不銹鋼的焊接質(zhì)量。一個重要事實是隨著奧氏體抗菌不銹鋼的廣 泛應(yīng)用，其相應(yīng)的焊接連接技術(shù)也越發(fā)變的至關(guān)重要，若在奧氏體抗菌不銹鋼之間采用常 規(guī)的奧氏體抗菌不銹鋼焊絲，由于焊接溫度較高，抗菌熱處理析出的富銅相在焊接過程中 會發(fā)生回溶，勢必會損失材料焊縫連接處的抗菌特性，即使使用同母材相同的焊絲，同樣需 采用繁瑣的抗菌熱處理工藝才能使焊縫處具有抗菌功能，這大大降低了其實用價值。因此， 研究開發(fā)具有抗菌特性的奧氏體不銹鋼焊絲，在不損失基礎(chǔ)力學(xué)性能的前提下，無需焊后 熱處理就能使焊縫處具有抗菌性能，不但對于具有奧氏體抗菌不銹鋼，同樣對于普通奧氏 體不銹鋼，都具有廣闊的應(yīng)用前景和實用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種具有抗菌功能的奧氏體不銹鋼焊絲，在滿足室溫力學(xué) 性能及耐蝕性能的基本要求基礎(chǔ)上，無需焊后熱處理就能夠使焊縫連接處具有優(yōu)異的抗菌 性能，并能顯著降低焊縫處微生物腐蝕。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] -種具有抗菌功能的奧氏體不銹鋼焊絲，該焊絲的化學(xué)成分如下（重量％)，C: ^ 0. 03；Si：0. 3-0. 5；Mn：0. 3-1. 0；S： ^ 0. 01；P： ^ 0. 01；Ni：10. 5-15；Cr:15-20；Cu： 0? 5-2. 0;Mo:1. 5-4. 0;Ag:0? 01-0. 15;RE:0? 06-0. 15 ;余量為Fe，其中RE為稀土元素，是 以Ce(鈰）為主要原料，并配以La、Pr和Nd等鑭系元素中的一種或一種以上的混合物。
[0007] 在本發(fā)明的具有抗菌功能的奧氏體不銹鋼焊絲的成分設(shè)計中，主要的抗菌元素為 Ag和RE元素。本發(fā)明創(chuàng)新地實現(xiàn)了兩種元素的雙重抗菌作用與不降低焊縫的力學(xué)性能和 耐蝕性能的完美結(jié)合，能夠顯著降低焊縫微生物腐蝕現(xiàn)象，并保證焊縫具有良好的抗菌性 能和耐腐蝕性能，這也是本發(fā)明的主要創(chuàng)新點。
[0008] 本發(fā)明焊絲熔敷金屬的組織為奧氏體+少量鐵素體組織。
[0009] 下面對本發(fā)明的一種具有抗菌功能的奧氏體不銹鋼主要的化學(xué)組織成分做詳細(xì) 敘述。
[0010] Cu:Cu有固溶強化、降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度的作用，Cu同樣是發(fā)揮抗菌性能的基礎(chǔ)合 金元素，但由于焊接溫度一般較高，故不能析出足夠的富銅析出相以發(fā)揮抗菌功能。另外， 適量的銅添加可以增加焊縫結(jié)構(gòu)的耐均勻腐蝕性能。但Cu含量相對過高時，會影響焊絲的 加工性能，并能夠大幅度的降低焊絲的耐腐蝕性能。此外本焊絲中由于無焊后熱處理，所以 無富銅相的析出，Cu的抗菌性能無法保證。故本焊絲Cu含量的選擇范圍為Cu:0. 5-2. 0%， 優(yōu)選范圍為I. 0-1. 5wt%。
[0011] RE:RE兀素的添加能夠脫硫脫氧，改變夾雜物的形態(tài)，提尚焊縫的耐蝕性能，提尚 沖擊韌性（特別是低溫韌性）。此外，稀土元素的添加同樣也能夠起到抗菌的作用。稀土金 屬離子屬于硬酸類，不易極化變形，因而與微生物組織中的〇和N等硬堿類配位原子有較強 的配位能力，能夠適應(yīng)不同配位數(shù)的配位空間結(jié)構(gòu)，可以取代細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的一些金屬元素 如Ca等，而這些金屬元素通常是細(xì)菌體內(nèi)對細(xì)菌生命過程起重要作用的金屬元素，這直接 影響了細(xì)菌的生理過程，從而導(dǎo)致細(xì)菌生長繁殖受抑制，最終死亡。稀土元素對抗菌性能的 貢獻可以有效緩解Cu的添加對點蝕電位下降的影響，從而可以使焊縫金屬同時滿足力學(xué) 及抗菌性能的需求。但添加過量的稀土元素反而會降低焊縫金屬的耐蝕性能。本焊絲RE 含量的范圍為0.06-0. 15%，優(yōu)選范圍為0.08-0.lwt%。
[0012]Ag:Ag元素是非常強烈的殺菌元素，據(jù)1978年美國科學(xué)文獻報道，Ag元素能夠殺 滅650種不同的病原體。Ag元素的添加不僅能起到強烈的殺菌效果，還可以抑制焊縫區(qū)域 的微生物腐蝕。由于Ag的價格昂貴，且Ag元素具有較高的飽和蒸汽壓，在冶煉過程中容易 揮發(fā)，因此過多的Ag添加不易控制且損害不銹鋼的耐蝕性能和力學(xué)性能?，F(xiàn)有關(guān)于不銹鋼 的焊絲文獻中未發(fā)現(xiàn)有添加Ag元素，Ag元素的添加是本發(fā)明的創(chuàng)新元素之一。故本焊絲 Ag含量范圍為0.01-0. 15%，優(yōu)選范圍為0.06-0.lwt%。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是：<