[发明专利]一种改性碳纤维基焊条材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种改性碳纤维基焊条材料的制备方法，属于焊条制备技术领域。首先利用硝酸‑超声协同对碳纤维进行改性处理，将氧化刻蚀和空化效应相结合，使得基材分子链间的规则性破坏，有利于焊条材料的韧性得到提高；本发明接着向碳纤维中添加硅粉，并发生物理或化学反应，从而提高铁素体的韧性，最后将硬脂酸、石油醚和四氧化三铁混合超声分散得到改性分散液，并将焊条坯体浸泡在改性分散液中进行微波反应，由于四氧化三铁吸收微波后不仅能吸附在硬脂酸表面，还能在焊接过程中形成氧化性气氛，减少焊缝金属的氢含量，同时硬脂酸难溶于水，并在基材表面形成一层抗水保护膜，使得焊条材料的韧性和防潮性提高，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明公开了一种改性碳纤维基焊条材料的制备方法，属于焊条制备技术领域。

背景技术

焊条是气焊或电焊时熔化填充在焊接工件的接合处的金属条。焊条的材料通常跟工件的材料相同。根据不同情况，电焊条有不同的分类，而按性能分类的焊条，都是根据其特殊使用性能而制造的专用焊条，如超低氢焊条、低尘低毒焊条、立向下焊条、躺焊焊条、打底层焊条、高效铁粉焊条、防潮焊条、水下焊条、重力焊条等。根据我国现行标准，通常将船板钢分为一般强度船体用钢板和高强度船体用钢板。高强度船体用钢板，可按屈服点分为32Kg、36Kg、40Kg三个强度级别，和AH、DH、EH和FH四个质量级别，其中常用的主要是AH、DH、EH三个级别。

随着造船业的迅速发展，对船板等级的要求越来越高，FH级别高强度船体用钢板的需求量也越来越大。该级别高强度船体用钢板在要求高强度的同时，还要求具有良好的低温冲击韧性。

目前，国内有许多钢厂生产FH36钢板，该船板通常采用TMCP生产工艺，在钢板中添加Nb、Ti等微合金元素控制钢的化学成分，使其达到一定的强化效果且不对钢的组织产生不良影响，并且使钢板具有较低的脆性转变温度以及具有良好的焊接性能。因此，该钢板对焊接材料的要求也极为严格，不仅要求焊缝金属具有良好的强韧性匹配，同时要求有一定的低温冲击韧性，要求KV2（-60℃）≥27J。在焊接材料的开发过程中，在满足最低要求的基础上，更要留有一定的低温冲击韧性裕量。

目前，已有许多高铬型耐磨焊条，其可焊性、耐磨性各有千秋，堆焊层开裂、剥落现象普遍存在，常见焊条随着碳含量的提高，形成的合金碳化物增多，导致其韧性变差，以及焊层容易开裂、剥离，另外焊条表面易于吸潮，从而导致焊缝扩散氢增加，造成焊层中产生冷裂纹和气孔。因此，发明一种改性碳纤维基焊条材料对焊条制备技术领域具有积极意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前常见焊条随着碳含量的提高，形成的合金碳化物增多，导致其韧性变差，以及焊层容易开裂、剥离，另外焊条表面易于吸潮，从而导致焊缝扩散氢增加，使焊层中产生冷裂纹和气孔，满足不了市场要求的缺陷，提供了一种改性碳纤维基焊条材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种改性碳纤维基焊条材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）将无水乙醇和丙酮混合搅拌，得到混合液，将碳纤维和混合液混合搅拌，得到混合物，用丙酮洗涤混合物，洗涤后放入烘箱中烘干，得到干燥物；

（2）再将干燥物、酮酐和浓硝酸混合置于超声波分散仪中超声处理，得到预改性碳纤维，用去离子水清洗预改性碳纤维，直至冲洗液呈中性，最后置于真空干燥箱中烘干，恒重出料，得到改性碳纤维；

（3）称取16～20g硬脂酸倒入带有45～55mL石油醚的烧杯中混合搅拌，得到自制溶液，再向自制溶液中加入自制溶液质量3％的四氧化三铁粉末，并置于超声波分散仪中超声分散，超声分散后将烧杯放入水浴槽中混合搅拌，得到改性分散液；