本发明涉及焊接材料领域，具体涉及一种高氮低镍高温药芯焊丝及制备方法。
背景技术：
1、随着工业领域的不断发展，对于高温、高压等极端环境下使用的焊接材料的需求日益增加，在高温工业领域，如电站锅炉、石油化工、航空航天等行业，对焊接材料的要求极为严格。传统的药芯焊丝中镍元素的含量较高，虽然能够满足一定的焊接需求，但镍的价格昂贵且资源稀缺，使得焊接成本高昂。同时，高镍焊丝在高温环境下易产生脆性相，导致焊接接头的力学性能不佳。因此，开发一种既能够降低镍含量、降低成本，又能在高温环境下保持良好性能的药芯焊丝具有重要的实际意义。
技术实现思路
1、为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种高氮低镍高温药芯焊丝及制备方法：通过将cr粉、ni粉、si粉、高氮掺钨碳纳米管、mn粉、mo粉、c粉以及s粉混合均匀，得到焊粉，之后将焊粉送入u型的焊皮钢带之中，再通过后续的轧辊将焊皮钢带闭合卷为o型，之后拉丝减径，得到高氮低镍高温药芯焊丝，解决了现有的药芯焊丝中镍元素的含量较高，使得焊接成本高昂，而且在高温环境下易产生脆性相，导致焊接接头的力学性能不佳的问题。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种高氮低镍高温药芯焊丝，包括焊皮钢带和焊粉，所述焊粉的填充率为30％；
4、所述焊皮钢带为尺寸为0.35mm×10mm的718钢带；
5、所述焊粉包括以下组分：
6、cr粉14-15.5份、ni粉6-8份、si粉3.2-4.8份、高氮掺钨碳纳米管1.4-3.6份、mn粉0.5-1.5份、mo粉0.1-0.5份、c粉0.02-0.04份以及s粉0.005-0.015份；
7、其中，所述高氮掺钨碳纳米管由以下步骤制备得到：
8、步骤a1：将碳纳米管、去离子水加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在超声波频率为40-50khz的条件下超声分散15-25min，之后在温度为25-30℃，搅拌速率为400-500r/min的条件下边搅拌边逐滴加入偏钨酸铵溶液，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应15-20min，之后升温至80-85℃的条件下继续搅拌反应2-3h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后离心，将沉淀物放置于真空干燥箱中，在温度为100-110℃的条件下干燥2-3h，之后放置于管式炉中，在温度为500-550℃的条件下煅烧2-3h，之后随炉冷却，得到中间产物a；
9、步骤a2：将中间产物a、浓硫酸以及浓硝酸加入至安装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，在温度为25-30℃，超声波频率为40-50khz的条件下超声分散25-30min，之后在温度为50-55℃，搅拌速率为400-500r/min的条件下搅拌反应6-8h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后离心，将沉淀物用蒸馏水洗涤至中性，之后放置于真空干燥箱中，在温度为70-75℃的条件下干燥3-4h，得到中间产物b；
10、步骤a3：将中间产物b、氯化亚砜加入至安装有搅拌器、温度计以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为25-30℃，搅拌速率为400-500r/min的条件下搅拌反应30-40min，之后升温至80-85℃的条件下搅拌反应20-25h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后离心，将沉淀物用蒸馏水洗涤3-5次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为45-55℃的条件下干燥2-3h，得到中间产物c；
11、步骤a4：将中间产物c、三聚氰胺以及无水乙醇加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及回流冷凝管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为25-30℃，搅拌速率为400-500r/min的条件下搅拌反应20-30min，之后边搅拌边升温至回流，之后继续搅拌反应5-6h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后离心，将沉淀物用蒸馏水洗涤3-5次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为45-55℃的条件下干燥2-3h，得到高氮掺钨碳纳米管。
12、作为本发明进一步的方案：步骤a1中的所述碳纳米管、去离子水以及偏钨酸铵溶液的用量比为1g：25-30ml：5-8ml。
13、作为本发明进一步的方案：步骤a1中的所述偏钨酸铵溶液的质量分数为3-5％。
14、作为本发明进一步的方案：步骤a2中的所述中间产物a、浓硫酸以及浓硝酸的用量比为1g：25-30ml：8-10ml。
15、作为本发明进一步的方案：步骤a2中的所述浓硫酸的质量分数为95-98％，所述浓硝酸的质量分数为66-68％。
16、作为本发明进一步的方案：步骤a3中的所述中间产物b、氯化亚砜的用量比为1g：20-25ml。
17、作为本发明进一步的方案：步骤a4中的所述中间产物c、三聚氰胺以及无水乙醇的用量比为1g：4.5-6.5g：45-55ml。
18、作为本发明进一步的方案：一种高氮低镍高温药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
19、步骤一：按照重量份称取cr粉14-15.5份、n i粉6-8份、si粉3.2-4.8份、高氮掺钨碳纳米管1.4-3.6份、mn粉0.5-1.5份、mo粉0.1-0.5份、c粉0.02-0.04份以及s粉0.005-0.015份；
20、步骤二：将cr粉、n i粉、si粉、高氮掺钨碳纳米管、mn粉、mo粉、c粉以及s粉混合均匀，得到焊粉；
21、步骤三：将焊粉送入u型的焊皮钢带之中，再通过后续的轧辊将焊皮钢带闭合卷为o型，之后拉丝减径，直至焊丝直径逐渐变为1.2mm，得到高氮低镍高温药芯焊丝。
22、本发明的有益效果：
23、本发明的一种高氮低镍高温药芯焊丝及制备方法，通过将cr粉、n i粉、si粉、高氮掺钨碳纳米管、mn粉、mo粉、c粉以及s粉混合均匀，得到焊粉，之后将焊粉送入u型的焊皮钢带之中，再通过后续的轧辊将焊皮钢带闭合卷为o型，之后拉丝减径，得到高氮低镍高温药芯焊丝；该制备方法中通过优化焊丝的元素组成和制备工艺，解决了传统高镍焊丝在高温环境下易产生脆性相的问题，提高了焊接接头的性能稳定性，而且通过降低焊丝中的镍元素含量，并引入适量的氮元素，有效降低了焊丝的成本，同时缓解了镍资源稀缺的问题，还能提高了焊丝的高温性能，显著提高了焊缝金属的强度和耐热性，使其在600-700℃的高温环境下仍能保持良好的焊接性能；
24、在制备高氮低镍高温药芯焊丝的过程中首先制备了一种高氮掺钨碳纳米管，首先将碳纳米管利用偏钨酸铵溶液进行处理，之后煅烧，能够向碳纳米管中引入钨元素和氮元素，得到中间产物a，之后利用浓硫酸和浓硝酸对中间产物a进行处理，从而在碳纳米管表面上引入大量的羧基，得到中间产物b，之后利用氯化亚砜对中间产物b进行处理，从而将碳纳米管表面上的羧基转变成酰氯基，增强其反应活性，得到中间产物c，最后利用中间产物c与三聚氰胺反应，使得碳纳米管表面上的酰氯基与三聚氰胺上的氨基进行反应，从而引入大量的氮元素，得到高氮掺钨碳纳米管；碳纳米管以其出色的导电和导热性能著称，将其添加到高温药芯焊丝中，可以显著提升焊丝的导电和导热效率，这有助于在焊接过程中更均匀、更快速地传递热量，从而改善焊接接头的质量，而且碳纳米管具有极高的强度和韧性，将其添加到焊丝中，可以显著提高焊丝的抗拉强度，使得焊丝能够更好地抵抗变形和断裂，从而提高焊接过程的稳定性和可靠性，由于碳纳米管本身具有出色的耐高温性能，因此将其添加到高温药芯焊丝中，可以显著提高焊丝在高温环境下的稳定性和可靠性，这对于需要在高温条件下进行焊接的应用场景来说尤为重要，通过向其中掺杂钨元素，钨是一种高熔点金属元素，其熔点远高于常用的焊接材料，因此，添加钨元素能够显著提高高温药芯焊丝的熔点，使得焊丝能够在更高的温度下保持稳定性，从而适应更高温度的焊接需求，之后引入大量氮元素，氮元素是一种稳定和形成奥氏体化的元素，具有扩大奥氏体相区的作用，且氮元素在固溶时具有强化效应，以氮元素取代镍不仅可以节约贵金属资源，而且可以提高焊接接头的力学性能以及耐磨性。
1.一种高氮低镍高温药芯焊丝，其特征在于，包括焊皮钢带和焊粉，所述焊粉的填充率为30％；
2.根据权利要求1所述的一种高氮低镍高温药芯焊丝，其特征在于，步骤a1中的所述碳纳米管、去离子水以及偏钨酸铵溶液的用量比为1g：25-30ml：5-8ml。
3.根据权利要求1所述的一种高氮低镍高温药芯焊丝，其特征在于，步骤a1中的所述偏钨酸铵溶液的质量分数为3-5％。
4.根据权利要求1所述的一种高氮低镍高温药芯焊丝，其特征在于，步骤a2中的所述中间产物a、浓硫酸以及浓硝酸的用量比为1g：25-30ml：8-10ml。
5.根据权利要求1所述的一种高氮低镍高温药芯焊丝，其特征在于，步骤a2中的所述浓硫酸的质量分数为95-98％，所述浓硝酸的质量分数为66-68％。
6.根据权利要求1所述的一种高氮低镍高温药芯焊丝，其特征在于，步骤a3中的所述中间产物b、氯化亚砜的用量比为1g：20-25ml。
7.根据权利要求1所述的一种高氮低镍高温药芯焊丝，其特征在于，步骤a4中的所述中间产物c、三聚氰胺以及无水乙醇的用量比为1g：4.5-6.5g：45-55ml。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的高氮低镍高温药芯焊丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
