一种具有抗菌功能的奥氏体不锈钢焊丝的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及焊丝领域，尤其涉及一种具有抗菌功能的奥氏体不锈钢焊接材料，其 在满足奥氏体不锈钢焊接接头基本力学要求的基础上，具有独特的抗菌功能，且无需焊后 抗菌热处理，能够显著降低焊缝微生物腐蚀行为，可广泛应用于奥氏体不锈钢相关抗菌应 用领域的焊接连接。
【背景技术】
[0002] 奥氏体不锈钢具有高韧性和塑性而且无磁性，因而其应用领域广泛。然而随着现 代工业的不断发展，通用的奥氏体不锈钢已不能满足特定环境的要求，比如，奥氏体不锈钢 焊丝焊缝处往往由于粗大的晶粒组织导致力学性能和耐蚀性能下降，并且有报道显示，奥 氏体不锈钢焊缝处还容易引起微生物腐蚀行为，基于此一些具有特定功能的奥氏体不锈钢 应运而生，而具有抗菌功能的奥氏体不锈钢正是在这种大背景下被研发出来。
[0003] 现有的奥氏体抗菌不锈钢是指自身具有抗菌功能的不锈钢新材料，它主要是通 过在现有不锈钢材料基体中加入适量的抗菌金属元素，如铜等，经过特殊的抗菌热处理操 作，使得不锈钢基体析出纳米富铜相，通过与环境接触过程中释放的微量铜离子，使其整体 产生强烈和广谱的抗菌功能。它能够像普通不锈钢一样作为耐腐蚀的结构材料使用，具有 装饰和美化功能，在保证具有一定力学性能的前提下，同时对常见的细菌具有广谱杀菌特 性。如申请号为02144683.0的专利提出了一种奥氏体抗菌不锈钢，在奥氏体基体上加入 1-4. 5%的铜元素，使材料具有持久抗菌性能并具备良好的机械性能和耐腐蚀性能；申请号 为201410733798. 0的专利申请提出了一种含铈和铜元素的抗菌不锈钢，该抗菌不锈钢不 仅具有广谱抗菌性，同时改善了不锈钢的耐蚀性、耐磨性、强度和韧性等综合性能；申请号 为20111027071. 4的专利提出了一种奥氏体复合抗菌不锈钢，通过在不锈钢中加入铜、银、 稀土等元素，使其基体中均匀弥散分布着纳米析出相，以达到抗菌的目的。目前奥氏体抗菌 不锈钢主要用来制作各种厨卫产品，水处理设备以及医疗器械相关产品等。然而，抗菌元素 的添加对奥氏体不锈钢的焊接提出了新的要求，只有采用合理的焊接材料，正确的焊接工 艺，才能保证奥氏体抗菌不锈钢的焊接质量。一个重要事实是随着奥氏体抗菌不锈钢的广 泛应用，其相应的焊接连接技术也越发变的至关重要，若在奥氏体抗菌不锈钢之间采用常 规的奥氏体抗菌不锈钢焊丝，由于焊接温度较高，抗菌热处理析出的富铜相在焊接过程中 会发生回溶，势必会损失材料焊缝连接处的抗菌特性，即使使用同母材相同的焊丝，同样需 采用繁琐的抗菌热处理工艺才能使焊缝处具有抗菌功能，这大大降低了其实用价值。因此， 研究开发具有抗菌特性的奥氏体不锈钢焊丝，在不损失基础力学性能的前提下，无需焊后 热处理就能使焊缝处具有抗菌性能，不但对于具有奥氏体抗菌不锈钢，同样对于普通奥氏 体不锈钢，都具有广阔的应用前景和实用价值。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种具有抗菌功能的奥氏体不锈钢焊丝，在满足室温力学 性能及耐蚀性能的基本要求基础上，无需焊后热处理就能够使焊缝连接处具有优异的抗菌 性能，并能显著降低焊缝处微生物腐蚀。
[0005] 本发明的技术方案是：
[0006] -种具有抗菌功能的奥氏体不锈钢焊丝，该焊丝的化学成分如下（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 ;余量为Fe，其中RE为稀土元素，是 以Ce(铈）为主要原料，并配以La、Pr和Nd等镧系元素中的一种或一种以上的混合物。
[0007] 在本发明的具有抗菌功能的奥氏体不锈钢焊丝的成分设计中，主要的抗菌元素为 Ag和RE元素。本发明创新地实现了两种元素的双重抗菌作用与不降低焊缝的力学性能和 耐蚀性能的完美结合，能够显著降低焊缝微生物腐蚀现象，并保证焊缝具有良好的抗菌性 能和耐腐蚀性能，这也是本发明的主要创新点。
[0008] 本发明焊丝熔敷金属的组织为奥氏体+少量铁素体组织。
[0009] 下面对本发明的一种具有抗菌功能的奥氏体不锈钢主要的化学组织成分做详细 叙述。
[0010] Cu:Cu有固溶强化、降低韧脆转变温度的作用，Cu同样是发挥抗菌性能的基础合 金元素，但由于焊接温度一般较高，故不能析出足够的富铜析出相以发挥抗菌功能。另外， 适量的铜添加可以增加焊缝结构的耐均匀腐蚀性能。但Cu含量相对过高时，会影响焊丝的 加工性能，并能够大幅度的降低焊丝的耐腐蚀性能。此外本焊丝中由于无焊后热处理，所以 无富铜相的析出，Cu的抗菌性能无法保证。故本焊丝Cu含量的选择范围为Cu:0. 5-2. 0%， 优选范围为I. 0-1. 5wt%。
[0011] RE:RE兀素的添加能够脱硫脱氧，改变夹杂物的形态，提尚焊缝的耐蚀性能，提尚 冲击韧性（特别是低温韧性）。此外，稀土元素的添加同样也能够起到抗菌的作用。稀土金 属离子属于硬酸类，不易极化变形，因而与微生物组织中的〇和N等硬碱类配位原子有较强 的配位能力，能够适应不同配位数的配位空间结构，可以取代细菌细胞内的一些金属元素 如Ca等，而这些金属元素通常是细菌体内对细菌生命过程起重要作用的金属元素，这直接 影响了细菌的生理过程，从而导致细菌生长繁殖受抑制，最终死亡。稀土元素对抗菌性能的 贡献可以有效缓解Cu的添加对点蚀电位下降的影响，从而可以使焊缝金属同时满足力学 及抗菌性能的需求。但添加过量的稀土元素反而会降低焊缝金属的耐蚀性能。本焊丝RE 含量的范围为0.06-0. 15%，优选范围为0.08-0.lwt%。
[0012]Ag:Ag元素是非常强烈的杀菌元素，据1978年美国科学文献报道，Ag元素能够杀 灭650种不同的病原体。Ag元素的添加不仅能起到强烈的杀菌效果，还可以抑制焊缝区域 的微生物腐蚀。由于Ag的价格昂贵，且Ag元素具有较高的饱和蒸汽压，在冶炼过程中容易 挥发，因此过多的Ag添加不易控制且损害不锈钢的耐蚀性能和力学性能。现有关于不锈钢 的焊丝文献中未发现有添加Ag元素，Ag元素的添加是本发明的创新元素之一。故本焊丝 Ag含量范围为0.01-0. 15%，优选范围为0.06-0.lwt%。
[0013] 本发明的有益效果是：<