本发明属于不锈钢焊接材料技术领域，具体涉及一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝及其制备方法。
背景技术
随着现代工业技术的发展，不锈钢以其优良的机械性能、耐蚀性，得到广泛的应用，然而其焊接问题也愈显突出。在实际焊接过程中，焊接接头的强韧性与母材的强韧化水平存在较大差异，这就使得产品的生产成本增加，容易引发安全事故。马氏体不锈钢的金相组织为马氏体，这类钢中铬的质量分数12％-27％，碳的质量分数最高可达1.0％，提高了钢的强度和硬度。目前普遍应用的马氏体不锈钢可分为cr13型马氏体不锈钢和低碳马氏体不锈钢。crl3型马氏体不锈钢，主要作为具有一般抗腐蚀性能的不锈钢使用，随着碳含量的不断增加，其强度与硬度提高，塑性与韧性降低，作为焊接用钢，碳含量一般不超过0.15％。除具有一定的耐腐蚀性能之外，还具有较高的高温强度及抗高温氧化性能，在电站设备中的高温高压管道及航空发动机中广泛应用。低碳马氏体不锈钢是在cr13基础上，在大幅度降低碳含量的同时，将ni含量控制在4％-6％的范围，还加入少量的mo、ti等合金元素的一类高强马氏体钢，除具有一定的耐腐蚀性能外，还具有良好的抗汽蚀、磨损性能，因此在水轮机及大型水泵中有广泛应用。
耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝由焊芯及药皮两部分构成。焊丝是在将不同组分的药芯装入不锈钢外壳内，进行拉拔而制得。焊丝种类不同，药芯也不同。药芯即焊丝的焊芯，为了保证焊缝的质量与性能，对焊芯中各金属元素的含量都有严格的规定，特别是对有害杂质(如硫、磷等)的含量，为了时焊丝具有较好的机械性能和耐腐蚀性，应有严格的限制，优于母材。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝，该焊丝的焊接工艺性能良好、电弧稳定、飞溅小，其具有较好的耐腐蚀性，满足耐腐蚀使用要求。
本发明的另一目的是提供一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，效率高，适于工业化生产。
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝，采用不锈钢钢带作为包芯壳体，内部填充药芯，填充率为30％～40％，制成药芯焊丝；所述的药芯包括以下成份的重量百分数：
铬粉：15～20％、镍粉：5～15％、钼粉：0.1～0.8％、锰粉：0.2～0.8％、稀土元素re0.1～0.3％、多元合金8～12％、氟碳化物1～3％、稳弧剂：3～8％、脱渣剂：4～9％、余量为铁粉及其不可避免的杂质元素构成，各组分的质量百分比之和为100％；
进一步，上述所述的不锈钢为碳量小于0.025wt％的304l不锈钢带，钢带的厚度为0.4～0.7mm；所述的钢带的宽度为8mm～12mm。
进一步，上述所述的稀土元素re为为混合稀土，混合稀土中ce的百分重量比为30％～50％，la的百分重量比为10％～40％，nd的百分重量比为10％～15％，pr的百分重量比为5～10％，余量为不可避免的杂质。
进一步，上述所述的多元合金由质量百分比的如下组份组成：镁的含量为45～50％、铝的含量35～40％、锡的含量0～5％、锌的含量为10～15％。
进一步，上述所述的氟碳化物为氟化石墨烯。
进一步，上述所述的氟化石墨烯的厚度为1-10nm。
进一步，上述所述的稳弧剂为稳弧剂由钛酸钾、氟化钠和氟铝酸钠按质量比3-5:2-1:1组成，且该稳弧剂含水量≤400ppm。
进一步，上述所述的脱渣剂按质量百分比计含有45-55％的金红石、10-20％的锆英砂、20-45％的石英。
进一步，上述所述的所述焊丝的直径在1.2～1.6mm之间。
进一步，一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按照所述药芯的配方配置好药芯粉末，将含碳量小于0.025wt％的奥氏体不锈钢带轧成u形，向u形槽内加入占本焊丝总重量20.0～25.0％的药芯粉末；
(2)将u形槽合口后，依次进行轧制成型、光亮退火、拉拔减径处理，得到焊丝；
(3)对焊丝表面进行机械清理，得到所述耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的最终产品。
本发明具有如下的有益效果：
本发明的上述一种金属粉型不锈钢药芯焊丝，其中所述的铬粉是作为焊接时焊缝
(1)本发明的一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝，铬粉能够改善抗点蚀能力，保证了焊缝金属的耐腐蚀性和焊接的强度，现有技术中普通的药芯焊丝所用的药粉中铬粉的加入量至少含35％的重量百分数才能达到要求，原料用量大，效果也不是很好；与现有技术相比，本发明的药芯中所用的铬粉在15～20％的质量百分数就能保证高耐腐蚀性和焊接强度，大大的减少了材料的使用，且能更有效的与其它成分产生协同效果。
(2)本发明的一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝，组分中加入的氟碳化物和混合稀土具有较好的协同作用，氟碳化合物较小的粒径和二维层状结构，使得不锈钢的焊丝熔覆表面形成致密和附着性很强的保护膜，阻止了大气中氧和水向钢铁基体渗入，减缓了锈蚀向钢铁材料纵深发展，大大提高了钢铁材料的抗蚀能力。混合稀土在高温下能促使金属表面生成致密的氧化膜，防止继续氧化，提高钢的抗氧化性和抗高温气体腐蚀性能。
(3)本发明的一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝，多元合金具有较好的脱氧作用，与稳弧剂和造渣剂具有协同配合作用，保证焊丝具有优良的焊接工艺性能，焊接电弧稳定，飞溅小，无气孔，成型美观，焊缝具有优良的耐腐蚀性能。
(4)本发明的一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的制备方法，简单便于操作，生产成本低，效率高，适于工业化生产。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝，采用碳量小于0.025wt％，厚度为0.4mm，宽度为8mm的304l不锈钢钢带作为包芯壳体，内部填充药芯，填充率为40％，制成药芯焊丝；所述的药芯包括以下成份的重量百分数：
铬粉：20％、镍粉：10％、钼粉：0.5％、锰粉：0.6％、稀土元素re0.3％、多元合金10％、厚度为1nm的氟化石墨烯2％、钛酸钾、氟化钠和氟铝酸钠按质量比4:2:1组成且含水量≤400ppm的稳弧剂：5％、质量百分比计含有45％的金红石、10％的锆英砂、45％的石英组成的脱渣剂：9％、余量为铁粉及其不可避免的杂质元素构成，各组分的质量百分比之和为100％；
所述的稀土元素re为为混合稀土，混合稀土中ce的百分重量比为40％，la的百分重量比为40％，nd的百分重量比为15％，pr的百分重量比为5％，余量为不可避免的杂质；多元合金由质量百分比的如下组份组成：镁的含量为45％、铝的含量35％、锡的含量5％、锌的含量为15％
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按照所述药芯的配方配置好药芯粉末，将含碳量小于0.025wt％的奥氏体不锈钢带轧成u形，向u形槽内加入占本焊丝总重量25.0％的药芯粉末；
(2)将u形槽合口后，依次进行轧制成型、光亮退火、拉拔减径处理，得到直径为1.2mm的焊丝；
(3)对焊丝表面进行机械清理，得到所述耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的最终产品。
实施例2
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝，采用碳量小于0.025wt％，厚度为0.5mm，宽度为9mm的304l不锈钢钢带作为包芯壳体，内部填充药芯，填充率为38％，制成药芯焊丝；所述的药芯包括以下成份的重量百分数：
铬粉：18％、镍粉：5％、钼粉：0.1％、锰粉：0.4％、稀土元素re0.1％、多元合金8％、厚度为3nm的氟化石墨烯1％、钛酸钾、氟化钠和氟铝酸钠按质量比5:2:1组成且含水量≤400ppm的稳弧剂：3％、质量百分比计含有55％的金红石、10％的锆英砂、35％的石英组成的脱渣剂：5％、余量为铁粉及其不可避免的杂质元素构成，各组分的质量百分比之和为100％；
所述的稀土元素re为为混合稀土，混合稀土中ce的百分重量比为50％，la的百分重量比为25％，nd的百分重量比为15％，pr的百分重量比为10％，余量为不可避免的杂质；多元合金由质量百分比的如下组份组成：镁的含量为50％、铝的含量38％、锡的含量2％、锌的含量为10％
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按照所述药芯的配方配置好药芯粉末，将含碳量小于0.025wt％的奥氏体不锈钢带轧成u形，向u形槽内加入占本焊丝总重量23.0％的药芯粉末；
(2)将u形槽合口后，依次进行轧制成型、光亮退火、拉拔减径处理，得到直径为1.4mm的焊丝；
(3)对焊丝表面进行机械清理，得到所述耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的最终产品。
实施例3
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝，采用碳量小于0.025wt％，厚度为0.6mm，宽度为10mm的304l不锈钢钢带作为包芯壳体，内部填充药芯，填充率为36％，制成药芯焊丝；所述的药芯包括以下成份的重量百分数：
铬粉：15％、镍粉：15％、钼粉：0.8％、锰粉：0.2％、稀土元素re0.3％、多元合金12％、厚度为5nm的氟化石墨烯3％、钛酸钾、氟化钠和氟铝酸钠按质量比3:1:1组成且含水量≤400ppm的稳弧剂：8％、质量百分比计含有55％的金红石、10％的锆英砂、35％的石英组成的脱渣剂：5％、余量为铁粉及其不可避免的杂质元素构成，各组分的质量百分比之和为100％；
所述的稀土元素re为为混合稀土，混合稀土中ce的百分重量比为35％，la的百分重量比为40％，nd的百分重量比为15％，pr的百分重量比为10％，余量为不可避免的杂质；多元合金由质量百分比的如下组份组成：镁的含量为48％、铝的含量40％、锡的含量2％、锌的含量为10％
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按照所述药芯的配方配置好药芯粉末，将含碳量小于0.025wt％的奥氏体不锈钢带轧成u形，向u形槽内加入占本焊丝总重量20.0％的药芯粉末；
(2)将u形槽合口后，依次进行轧制成型、光亮退火、拉拔减径处理，得到直径为1.2mm的焊丝；
(3)对焊丝表面进行机械清理，得到所述耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的最终产品。
实施例4
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝，采用碳量小于0.025wt％，厚度为0.7mm，宽度为11mm的304l不锈钢钢带作为包芯壳体，内部填充药芯，填充率为34％，制成药芯焊丝；所述的药芯包括以下成份的重量百分数：
铬粉：16％、镍粉：12％、钼粉：0.5％、锰粉：0.8％、稀土元素re0.3％、多元合金12％、厚度为8nm的氟化石墨烯2％、钛酸钾、氟化钠和氟铝酸钠按质量比3:2:1组成且含水量≤400ppm的稳弧剂：5％、质量百分比计含有55％的金红石、10％的锆英砂、35％的石英组成的脱渣剂：5％、余量为铁粉及其不可避免的杂质元素构成，各组分的质量百分比之和为100％；
所述的稀土元素re为为混合稀土，混合稀土中ce的百分重量比为35％，la的百分重量比为40％，nd的百分重量比为15％，pr的百分重量比为10％，余量为不可避免的杂质；多元合金由质量百分比的如下组份组成：镁的含量为45％、铝的含量35％、锡的含量5％、锌的含量为15％
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按照所述药芯的配方配置好药芯粉末，将含碳量小于0.025wt％的奥氏体不锈钢带轧成u形，向u形槽内加入占本焊丝总重量24.0％的药芯粉末；
(2)将u形槽合口后，依次进行轧制成型、光亮退火、拉拔减径处理，得到直径为1.3mm的焊丝；
(3)对焊丝表面进行机械清理，得到所述耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的最终产品。
实施例5
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝，采用碳量小于0.025wt％，厚度为0.7mm，宽度为12mm的304l不锈钢钢带作为包芯壳体，内部填充药芯，填充率为30％，制成药芯焊丝；所述的药芯包括以下成份的重量百分数：
铬粉：19％、镍粉：8％、钼粉：0.5％、锰粉：0.8％、稀土元素re0.3％、多元合金12％、厚度为8nm的氟化石墨烯2％、钛酸钾、氟化钠和氟铝酸钠按质量比4:1:1组成且含水量≤400ppm的稳弧剂：5％、质量百分比计含有55％的金红石、10％的锆英砂、35％的石英组成的脱渣剂：5％、余量为铁粉及其不可避免的杂质元素构成，各组分的质量百分比之和为100％；
所述的稀土元素re为为混合稀土，混合稀土中ce的百分重量比为35％，la的百分重量比为40％，nd的百分重量比为15％，pr的百分重量比为10％，余量为不可避免的杂质；多元合金由质量百分比的如下组份组成：镁的含量为45％、铝的含量35％、锡的含量5％、锌的含量为15％
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按照所述药芯的配方配置好药芯粉末，将含碳量小于0.025wt％的奥氏体不锈钢带轧成u形，向u形槽内加入占本焊丝总重量21.0％的药芯粉末；
(2)将u形槽合口后，依次进行轧制成型、光亮退火、拉拔减径处理，得到直径为1.6mm的焊丝；
(3)对焊丝表面进行机械清理，得到所述耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的最终产品。
以下对比例均于实施例1进行比较：
对比例1
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝，采用碳量小于0.025wt％，厚度为0.4mm，宽度为8mm的304l不锈钢钢带作为包芯壳体，内部填充药芯，填充率为40％，制成药芯焊丝；所述的药芯包括以下成份的重量百分数：
铬粉：22％、镍粉：10％、钼粉：0.5％、锰粉：0.6％、稀土元素re0.3％、多元合金10％、厚度为1nm的氟化石墨烯2％、钛酸钾、氟化钠和氟铝酸钠按质量比4:2:1组成且含水量≤400ppm的稳弧剂：5％、质量百分比计含有45％的金红石、10％的锆英砂、45％的石英组成的脱渣剂：9％、余量为铁粉及其不可避免的杂质元素构成，各组分的质量百分比之和为100％；
所述的稀土元素re为为混合稀土，混合稀土中ce的百分重量比为40％，la的百分重量比为40％，nd的百分重量比为15％，pr的百分重量比为5％，余量为不可避免的杂质；多元合金由质量百分比的如下组份组成：镁的含量为45％、铝的含量35％、锡的含量5％、锌的含量为15％
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按照所述药芯的配方配置好药芯粉末，将含碳量小于0.025wt％的奥氏体不锈钢带轧成u形，向u形槽内加入占本焊丝总重量25.0％的药芯粉末；
(2)将u形槽合口后，依次进行轧制成型、光亮退火、拉拔减径处理，得到直径为1.2mm的焊丝；
(3)对焊丝表面进行机械清理，得到所述耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的最终产品。
对比例2
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝，采用碳量小于0.025wt％，厚度为0.4mm，宽度为8mm的304l不锈钢钢带作为包芯壳体，内部填充药芯，填充率为40％，制成药芯焊丝；所述的药芯包括以下成份的重量百分数：
铬粉：14％、镍粉：10％、钼粉：0.5％、锰粉：0.6％、稀土元素re0.3％、多元合金10％、厚度为1nm的氟化石墨烯2％、钛酸钾、氟化钠和氟铝酸钠按质量比4:2:1组成且含水量≤400ppm的稳弧剂：5％、质量百分比计含有45％的金红石、10％的锆英砂、45％的石英组成的脱渣剂：9％、余量为铁粉及其不可避免的杂质元素构成，各组分的质量百分比之和为100％；
所述的稀土元素re为为混合稀土，混合稀土中ce的百分重量比为40％，la的百分重量比为40％，nd的百分重量比为15％，pr的百分重量比为5％，余量为不可避免的杂质；多元合金由质量百分比的如下组份组成：镁的含量为45％、铝的含量35％、锡的含量5％、锌的含量为15％
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按照所述药芯的配方配置好药芯粉末，将含碳量小于0.025wt％的奥氏体不锈钢带轧成u形，向u形槽内加入占本焊丝总重量25.0％的药芯粉末；
(2)将u形槽合口后，依次进行轧制成型、光亮退火、拉拔减径处理，得到直径为1.2mm的焊丝；
(3)对焊丝表面进行机械清理，得到所述耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的最终产品。
对比例3
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝，采用碳量小于0.025wt％，厚度为0.4mm，宽度为8mm的304l不锈钢钢带作为包芯壳体，内部填充药芯，填充率为40％，制成药芯焊丝；所述的药芯包括以下成份的重量百分数：
铬粉：20％、镍粉：10％、钼粉：0.5％、锰粉：0.6％、多元合金10％、厚度为1nm的氟化石墨烯2％、钛酸钾、氟化钠和氟铝酸钠按质量比4:2:1组成且含水量≤400ppm的稳弧剂：5％、质量百分比计含有45％的金红石、10％的锆英砂、45％的石英组成的脱渣剂：9％、余量为铁粉及其不可避免的杂质元素构成，各组分的质量百分比之和为100％；
所述的多元合金由质量百分比的如下组份组成：镁的含量为45％、铝的含量35％、锡的含量5％、锌的含量为15％
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按照所述药芯的配方配置好药芯粉末，将含碳量小于0.025wt％的奥氏体不锈钢带轧成u形，向u形槽内加入占本焊丝总重量25.0％的药芯粉末；
(2)将u形槽合口后，依次进行轧制成型、光亮退火、拉拔减径处理，得到直径为1.2mm的焊丝；
(3)对焊丝表面进行机械清理，得到所述耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的最终产品。
对比例4
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝，采用碳量小于0.025wt％，厚度为0.4mm，宽度为8mm的304l不锈钢钢带作为包芯壳体，内部填充药芯，填充率为40％，制成药芯焊丝；所述的药芯包括以下成份的重量百分数：
铬粉：20％、镍粉：10％、钼粉：0.5％、锰粉：0.6％、稀土元素re0.3％、多元合金10％、钛酸钾、氟化钠和氟铝酸钠按质量比4:2:1组成且含水量≤400ppm的稳弧剂：5％、质量百分比计含有45％的金红石、10％的锆英砂、45％的石英组成的脱渣剂：9％、余量为铁粉及其不可避免的杂质元素构成，各组分的质量百分比之和为100％；
所述的稀土元素re为为混合稀土，混合稀土中ce的百分重量比为40％，la的百分重量比为40％，nd的百分重量比为15％，pr的百分重量比为5％，余量为不可避免的杂质；多元合金由质量百分比的如下组份组成：镁的含量为45％、铝的含量35％、锡的含量5％、锌的含量为15％
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按照所述药芯的配方配置好药芯粉末，将含碳量小于0.025wt％的奥氏体不锈钢带轧成u形，向u形槽内加入占本焊丝总重量25.0％的药芯粉末；
(2)将u形槽合口后，依次进行轧制成型、光亮退火、拉拔减径处理，得到直径为1.2mm的焊丝；
(3)对焊丝表面进行机械清理，得到所述耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的最终产品。
对比例5
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝，采用碳量小于0.025wt％，厚度为0.4mm，宽度为8mm的304l不锈钢钢带作为包芯壳体，内部填充药芯，填充率为40％，制成药芯焊丝；所述的药芯包括以下成份的重量百分数：
铬粉：20％、镍粉：10％、钼粉：0.5％、锰粉：0.6％、稀土元素re0.3％、厚度为1nm的氟化石墨烯2％、钛酸钾、氟化钠和氟铝酸钠按质量比4:2:1组成且含水量≤400ppm的稳弧剂：5％、质量百分比计含有45％的金红石、10％的锆英砂、45％的石英组成的脱渣剂：9％、余量为铁粉及其不可避免的杂质元素构成，各组分的质量百分比之和为100％；
所述的稀土元素re为为混合稀土，混合稀土中ce的百分重量比为40％，la的百分重量比为40％，nd的百分重量比为15％，pr的百分重量比为5％，余量为不可避免的杂质；
一种耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按照所述药芯的配方配置好药芯粉末，将含碳量小于0.025wt％的奥氏体不锈钢带轧成u形，向u形槽内加入占本焊丝总重量25.0％的药芯粉末；
(2)将u形槽合口后，依次进行轧制成型、光亮退火、拉拔减径处理，得到直径为1.2mm的焊丝；
(3)对焊丝表面进行机械清理，得到所述耐腐蚀不锈钢电弧焊药芯焊丝的最终产品。
性能测试
使用实施例1-5和对比例1-5获得的焊丝，进行焊接操作，具体来说，保护气体使用80％氩气-20％二氧化碳，以焊接电流(120-150a)、电弧电压(25-28v)进行焊接，评价焊接操作性。
焊接金属的抗拉强度依据awsb4.0的试验来评价；
焊接金属的耐腐蚀性使用satmg48c法进行评价，关于耐腐蚀性，在astmg48c法中，cpt≥60℃的为良好，cpt＜55℃的为不良。
各项性能指标汇总如表1
表1
通过表1各项指标测试得到：本发明实施例1-5所制的本发明药芯焊丝，其晶间腐蚀倾向小，耐腐蚀性好，抗拉强度高，电弧稳定性好，脱渣率高，焊接飞溅率低，其性能显著优于对比例1-5。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。