本发明属于材料加工工程技术领域，涉及一种粉芯丝材，具体为一种纳米复合粉芯丝材及其制备方法。
背景技术：
铁基非晶合金是原子结构长程无序的金属材料，与晶态材料相比，非晶合金独特的原子结构赋予其组织更均匀，无晶界、偏析等晶体缺陷，且具有高强度、高硬度，优异的防腐耐磨等性能，是目前发现的强度最高、耐蚀性能最好的金属材料。然而，由于受到玻璃形成能力、制备工艺以及室温脆性的限制，大部分铁基非晶合金以粉、薄带、毫米棒等形式存在，这严重制约了它的推广和应用。为突破铁基非晶合金的应用“瓶颈”，将块体非晶合金材料作为涂层，不仅能有效解决其室温脆性，尺寸和制备成本等缺陷，而且不会降低或丧失块体非晶固有的特性，因而倍受关注。
由于海洋腐蚀环境苛刻，海洋环境中的钢铁易与周围介质发生电化学反应而受到严重腐蚀。同时，沿海及海上装备如海上石油平台甲板、舰船甲板、直升机起落甲板及港口设备的钢结构部位，不仅要求有强防腐能力，而且对防滑防磨也有很高的要求。我国目前采用传统的聚合物加大颗粒金刚砂构成的复合涂层体系，防腐防滑防磨性能较差，严重地影响了海洋装备的使用寿命，同时安全性和可靠性较差。因此开发新型涂层材料体系，以提高沿海及海洋装备的的防腐防滑防磨性能，以取代现有的防腐材料及工艺，已成为急待解决的问题之一。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题：为了克服现有技术的不足，获得一种结构致密，孔隙率低，结合强度高，且具有优良的耐磨和耐蚀性能，本发明提供了一种纳米复合粉芯丝材及其制备方法。
技术方案：一种纳米复合粉芯丝材，所述丝材由430不锈钢外皮包覆粉芯制成，其中430不锈钢外皮与粉芯的重量比为2～5:1；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：硼3～6wt.％、硅2～8wt.％、碳1～4wt.％、纳米二氧化钛8～17wt.％、、纳米氧化铝5～15wt.％、纳米氧化铬3～7wt.％、余量为铁。
优选的，所述丝材由430不锈钢外皮包覆粉芯制成，其中430不锈钢外皮与粉芯的重量比为2:1；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：硼3wt.％、硅2wt.％、碳1wt.％、纳米二氧化钛8wt.％、、纳米氧化铝5wt.％、纳米氧化铬3wt.％、余量为铁。
优选的，所述丝材由430不锈钢外皮包覆粉芯制成，其中430不锈钢外皮与粉芯的重量比为3:1；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：硼4wt.％、硅4wt.％、碳2wt.％、纳米二氧化钛10wt.％、、纳米氧化铝7wt.％、纳米氧化铬4wt.％、余量为铁。
优选的，所述丝材由430不锈钢外皮包覆粉芯制成，其中430不锈钢外皮与粉芯的重量比为4:1；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：硼5wt.％、硅5wt.％、碳3wt.％、纳米二氧化钛11wt.％、、纳米氧化铝9wt.％、纳米氧化铬5wt.％、余量为铁。
优选的，所述丝材由430不锈钢外皮包覆粉芯制成，其中430不锈钢外皮与粉芯的重量比为5:1；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：硼6wt.％、硅8wt.％、碳4wt.％、纳米二氧化钛17wt.％、、纳米氧化铝15wt.％、纳米氧化铬7wt.％、余量为铁。
以上任一所述纳米复合粉芯丝材的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将粉芯的7种成分混合，加入混粉机内混合2～5小时；
(2)选用430不锈钢钢带，将其扎成u型，然后将步骤(1)获得的粉末加入u形不锈钢钢带槽中；
(3)将u形槽合口，把粉末包覆在其中，经过拉丝模，逐渐拉拔，减径，获得直径为2mm的粉芯丝材；
(4)在经过喷砂粗化后的钢基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电压为33～36v，喷涂电流为120～160a，喷涂距离为180～200mm，喷涂气压为0.7mpa。
有益效果：(1)本发明所述纳米复合粉芯丝材适用于海洋腐蚀的苛刻环境，具有防腐耐蚀的效果；(2)本发明所述纳米复合粉芯丝材结构致密，孔隙率低，结合强度高；(3)本发明所述纳米复合粉芯丝材非晶含量高，成分均匀，硬度高，耐磨性好。
具体实施方式
实施例1
一种纳米复合粉芯丝材，所述丝材由430不锈钢外皮包覆粉芯制成，其中430不锈钢外
皮与粉芯的重量比为2:1；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：硼3wt.％、硅2wt.％、碳1wt.％、纳米二氧化钛8wt.％、、纳米氧化铝5wt.％、纳米氧化铬3wt.％、余量为铁。
所述纳米复合粉芯丝材的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将粉芯的7种成分混合，加入混粉机内混合2小时；
(2)选用430不锈钢钢带，将其扎成u型，然后将步骤(1)获得的粉末加入u形不锈钢钢带槽中；
(3)将u形槽合口，把粉末包覆在其中，经过拉丝模，逐渐拉拔，减径，获得直径为2mm的粉芯丝材；
(4)在经过喷砂粗化后的钢基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电压为33v，喷涂电流为120a，喷涂距离为180mm，喷涂气压为0.7mpa。
实施例2
一种纳米复合粉芯丝材，所述丝材由430不锈钢外皮包覆粉芯制成，其中430不锈钢外皮与粉芯的重量比为3:1；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：硼4wt.％、硅4wt.％、碳2wt.％、纳米二氧化钛10wt.％、、纳米氧化铝7wt.％、纳米氧化铬4wt.％、余量为铁。
所述纳米复合粉芯丝材的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将粉芯的7种成分混合，加入混粉机内混合3小时；
(2)选用430不锈钢钢带，将其扎成u型，然后将步骤(1)获得的粉末加入u形不锈钢钢带槽中；
(3)将u形槽合口，把粉末包覆在其中，经过拉丝模，逐渐拉拔，减径，获得直径为2mm的粉芯丝材；
(4)在经过喷砂粗化后的钢基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电压为34v，喷涂电流为130a，喷涂距离为190mm，喷涂气压为0.7mpa。
实施例3
一种纳米复合粉芯丝材，所述丝材由430不锈钢外皮包覆粉芯制成，其中430不锈钢外皮与粉芯的重量比为4:1；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：硼5wt.％、硅5wt.％、碳3wt.％、纳米二氧化钛11wt.％、、纳米氧化铝9wt.％、纳米氧化铬5wt.％、余量为铁。
所述纳米复合粉芯丝材的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将粉芯的7种成分混合，加入混粉机内混合4小时；
(2)选用430不锈钢钢带，将其扎成u型，然后将步骤(1)获得的粉末加入u形不锈钢钢带槽中；
(3)将u形槽合口，把粉末包覆在其中，经过拉丝模，逐渐拉拔，减径，获得直径为2mm的粉芯丝材；
(4)在经过喷砂粗化后的钢基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电压为35v，喷涂电流为140a，喷涂距离为200mm，喷涂气压为0.7mpa。
实施例4
一种纳米复合粉芯丝材，所述丝材由430不锈钢外皮包覆粉芯制成，其中430不锈钢外皮与粉芯的重量比为5:1；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：硼6wt.％、硅8wt.％、碳4wt.％、纳米二氧化钛17wt.％、、纳米氧化铝15wt.％、纳米氧化铬7wt.％、余量为铁。
所述纳米复合粉芯丝材的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将粉芯的7种成分混合，加入混粉机内混合5小时；
(2)选用430不锈钢钢带，将其扎成u型，然后将步骤(1)获得的粉末加入u形不锈钢钢带槽中；
(3)将u形槽合口，把粉末包覆在其中，经过拉丝模，逐渐拉拔，减径，获得直径为2mm的粉芯丝材；
(4)在经过喷砂粗化后的钢基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电压为36v，喷涂电流为160a，喷涂距离为200mm，喷涂气压为0.7mpa。
对实施例1～4制备获得的纳米复合粉芯丝材进行检测，结果如下表所示。其中自腐蚀电位和自腐蚀电流均是在4wt.％氯化钠溶液中浸泡7天后的电化学腐蚀试验测试结果。