CN103305123B - 一种功能性焊接涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种功能性焊接涂料，包括如下组分：含双键的有机硅树脂3-40%；单乙二醇丁醚醋酸酯20-40%；二氧化硅1-10%；焊接材料用平整剂10-20%；磷酸0.3-5%；过硫化钾1-5%；辛醇10-20%；铝粉 1-4%；滑石粉 0.5-2%；氟化钙1-4%；二氧化钛1-15%；碳酸钙1-4%；氟化铈0.1-2%；以上均以质量百分比计。本发明还公开这种功能性焊接涂料的制备方法。使用本发明产品后的焊件焊缝断裂力学性能强度最高可达700MPa；涂层耐腐蚀性能最高可达420h（盐雾试验）；附着力为1级（百格实验）；布氏硬度60HBW。
Description
技术领域
本发明属于焊接涂层技术领域，具体涉及一种功能性焊接涂料及其制备方法。
背景技术
在现有的优异焊接技术条件下，人们对焊接技术的焊接功效要求越来越高，焊丝由原来的一根焊丝焊接，变成多个焊丝同时焊接。而要实现这种技术，需要解决焊弧高温形状和焊缝材料的优化问题，传统的方法是依赖焊丝本身的材料性能改善焊接性能。但是这种方法存在大的局限性，不能适应多种材料的焊缝的焊接。而通过采用在焊丝涂层中添加合金元素的方式，适时在焊缝处引入合适的合金元素，在改善焊接性能及焊缝的力学同时，也可以提高焊缝的耐腐蚀性能。而在采用这样的技术过程中，对焊接涂层有更高的要求，一般的涂层由于耐温性低，高温燃烧过程中，带入有害杂质，而影响了焊缝处的材料的性能。因此，研究合适的焊接功能涂层是需要解决的重要问题。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种功能性焊接涂料。
本发明的另一目的在于提供这种功能性焊接涂料的制备方法。
技术方案：本发明所述的功能性焊接涂料，主要利用有机无机杂化材料，利用有机物质最为柔性材料，提供附着力，利用无机杂化材料，优化两者之间的比例，实现功能涂层最佳性能，再通过加入填料方式引入不同合金元素，进而引入焊缝中，提高焊缝综合力学性能，包括如下组分：
含双键的有机硅树脂 3-40%；
单乙二醇丁醚醋酸酯 20-40%；
二氧化硅 1-10%；
焊接材料用平整剂 10-20%；
磷酸 0.3-5%；
过硫化钾 1-5%；
辛醇 10-20%；
铝粉 1-4%；
滑石粉 0.5-2%；
氟化钙 1-4%；
二氧化钛 1-15%；
碳酸钙 1-4%；
氟化铈 0.1-2%；
以上均以质量百分比计。
其中，所述焊接材料用平整剂的化学式为Y=CHCH2COOM，其中，M为稀土元素，如镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、铥等，Y为酯基苄基、硝基、乙氧基、环氧基或羰基。在M不同的情况下可引入不同金属元素到涂层中，在焊接过程中进入焊缝，改善焊缝的综合性能。
所述二氧化硅为形貌为球形、直径在0.5-10μm的气相二氧化硅。在配方中球形二氧化硅流动性好，机械强度高能提高涂层的整体机械力学性能。
所述含双键的有机硅树脂为可溶于水的、分子量为1-10万的有机硅树脂，优选为分子量为3-6万的有机硅树脂。配方中用有双键的有机硅可以通过引发剂引发，聚合成膜，以增加涂料的粘结力，使涂层具有更好的机械力学性能。
本发明所述的功能性焊接涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将含双键的有机硅树脂与单乙二醇丁醚醋酸酯混合，在高速搅拌下形成透明均一乳液A；
（2）将磷酸加入上述透明均一乳液A混合均匀后，快速搅拌形成透明酸性乳液B；
（3）将过硫化钾、辛醇、铝粉、滑石粉、氟化钙、二氧化钛、二氧化硅、焊接材料用平整剂、碳酸钙、氟化铈加入透明酸性乳液B中高速搅拌形成白色均一乳液，得到所述功能性的焊接涂料。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：经测试，使用本发明产品后的焊件焊缝断裂力学性能强度最高可达700MPa；涂层耐腐蚀性能最高可达420h（盐雾试验）；附着力为1级（百格实验）；布氏硬度60HBW 。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：本发明功能性焊接涂料，包括如下组分（质量百分比含量）：
含双键的有机硅树脂 3%；
单乙二醇丁醚醋酸酯 20%；
二氧化硅 5%；
焊接材料用平整剂 20%；
磷酸 0.3%；
过硫化钾 5%；
辛醇 20%；
铝粉 4%；
滑石粉 1.7%；
氟化钙 4%；
二氧化钛 15%；
碳酸钙 1%；
氟化铈 1%。
上述焊接材料用平整剂为包括现有材料的平整剂，在本实施例中，依据钢材的成分冷轧钢板，经过优选为RA-1湿平整剂。
上述二氧化硅为形貌为球形、直径在0.5-10μm的气相二氧化硅。
上述含双键的有机硅树脂包括所有含双键的有机硅树脂，根据材料表面变化和附着力，在本实施例中经过优化，采用为DB9013耐高温有机硅。
本发明产品的制备方法为：
（1）将含双键的有机硅树脂与单乙二醇丁醚醋酸酯混合，在高速搅拌下，转速为500R/min,形成透明均一乳液A；
（2）将磷酸加入上述透明均一乳液A混合均匀后，快速搅拌形成透明酸性乳液B；
（3）将过硫化钾、辛醇、铝粉、滑石粉、氟化钙、二氧化钛、二氧化硅、焊接材料用平整剂、碳酸钙、氟化铈加入透明酸性乳液B中高速搅拌形成白色均一乳液，得到所述功能性的焊接涂料。 施工时，将焊丝直接全部浸入涂料中取出，70℃干燥10分钟即可。
经检测，涂覆焊丝上功能涂层耐腐蚀性能可达380h，焊缝拉伸断裂强度可达660MPa,附着力为3级，较容易除去。
实施例2：本发明功能性焊接涂料，包括如下组分（质量百分比含量）：
含双键的有机硅树脂 40%；
单乙二醇丁醚醋酸酯 20%；
二氧化硅 1%；
焊接材料用平整剂 10%；
磷酸 2%；
过硫化钾 1%；
辛醇 10%；
铝粉 1%；
滑石粉 0.5%；
氟化钙 1%；
二氧化钛 10%；
碳酸钙 2%；
氟化铈 1.5%。
上述焊接材料用平整剂为包括现有材料的平整剂，在本实施例中，依据金属材的成分一种薄片冷热压贴面，经过优选为PG-325平整剂。
上述二氧化硅为形貌为球形、直径在0.5-10μm的气相二氧化硅。
上述含双键的有机硅树脂包括所有含双键的有机硅树脂，根据材料表面变化和附着力，在本实施例中经过优化，采用为有机硅灌封胶9027。
制备和使用方法同实施例1。
经检测，涂覆焊丝上功能涂层耐腐蚀性能可达400h，焊缝拉伸断裂强度可达680MPa,附着力为1级,不容易除去。
实施例3：本发明功能性焊接涂料，包括如下组分（质量百分比含量）：
含双键的有机硅树脂 20%；
单乙二醇丁醚醋酸酯 30%；
二氧化硅 10%；
焊接材料用平整剂 10%；
磷酸 2%；
过硫化钾 1%；
辛醇 10%；
铝粉 2%；
滑石粉 1%；
氟化钙 1%；
二氧化钛 10%；
碳酸钙 1%；
氟化铈 2%。
上述焊接材料用平整剂为包括现有材料的平整剂，在本实施例中，依据钢材的成分冷轧钢，经过优选为武汉三和盈工贸发展有限公司湿平整剂。
上述二氧化硅为形貌为球形、直径在0.5-10μm的气相二氧化硅。
上述含双键的有机硅树脂包括所有含双键的有机硅树脂，根据材料表面变化和附着力，在本实施例中经过优化，采用为有机硅灌封胶9027。
制备和使用方法同实施例1。
经检测，涂覆焊丝上功能涂层耐腐蚀性能可达420h，焊缝拉伸断裂强度可达680MPa,附着力为2级，较容易除去。
实施例4：本发明功能性焊接涂料，包括如下组分（质量百分比含量）：
含双键的有机硅树脂 20%；
单乙二醇丁醚醋酸酯 40%；
二氧化硅 2%；
焊接材料用平整剂 10%；
磷酸 5%；
过硫化钾 3%；
辛醇 10%；
铝粉 1%；
滑石粉 1%；
氟化钙 1%；
二氧化钛 5%；
碳酸钙 1%；
氟化铈 1%。
上述焊接材料用平整剂为包括现有材料的平整剂，在本实施例中，依据金属材料的类型一种板材冷热贴面，经过优选为PG-325平整剂。
上述二氧化硅为形貌为球形、直径在0.5-10μm的气相二氧化硅。
上述含双键的有机硅树脂包括所有含双键的有机硅树脂，根据材料表面变化和附着力，在本实施例中经过优化，采用为DB9013耐高温有机硅。
制备和使用方法同实施例1。
经检测，涂覆焊丝上功能涂层耐腐蚀性能可达400h，焊缝拉伸断裂强度可达700MPa,附着力为1级，不容易除去。
实施例5：本发明功能性焊接涂料，包括如下组分（质量百分比含量）：
含双键的有机硅树脂 20%；
单乙二醇丁醚醋酸酯 20%；
二氧化硅 7%；
焊接材料用平整剂 15%；
磷酸 3%；
过硫化钾 3%；
辛醇 15%；
铝粉 3%；
滑石粉 0.9%；
氟化钙 2%；
二氧化钛 7%；
碳酸钙 4%；
氟化铈 0.1%。
上述焊接材料用平整剂为包括现有材料的平整剂，在本实施例中，依据钢材的成分冷轧钢板，经过优选为RA-1湿平整剂。
上述二氧化硅为形貌为球形、直径在0.5-10μm的气相二氧化硅。
上述含双键的有机硅树脂包括所有含双键的有机硅树脂，根据材料表面变化和附着力，在本实施例中经过优化，采用为双键DB9021有机硅导热灌封胶。
制备和使用方法同实施例1。
经检测，涂覆焊丝上功能涂层耐腐蚀性能可达390h，焊缝拉伸断裂强度可达670MPa,附着力为1级，不容易除去。
实施例6：本发明功能性焊接涂料，包括如下组分（质量百分比含量）：
含双键的有机硅树脂 21%；
单乙二醇丁醚醋酸酯 21%；
二氧化硅 10%；
焊接材料用平整剂 20%；
磷酸 1%；
过硫化钾 5%；
辛醇 10%；
铝粉 2%；
滑石粉 2%；
氟化钙 3%；
二氧化钛 1%；
碳酸钙 3%；
氟化铈 1%。
上述焊接材料用平整剂为包括现有材料的平整剂，在本实施例中，依据钢材的成分冷轧钢板，经过优选为RA-1湿平整剂。
上述二氧化硅为形貌为球形、直径在0.5-10μm的气相二氧化硅。
上述含双键的有机硅树脂包括所有含双键的有机硅树脂，根据材料表面变化和附着力，在本实施例中经过优化，采用为有机硅灌封胶9027。
制备和使用方法同实施例1。
经检测，涂覆焊丝上功能涂层耐腐蚀性能可达420h，焊缝拉伸断裂强度可达700MPa,附着力为2级，较容易除去。
实施例7：本发明功能性焊接涂料，包括如下组分（质量百分比含量）：
含双键的有机硅树脂 15%；
单乙二醇丁醚醋酸酯 30%；
二氧化硅 10%；
焊接材料用平整剂 15%；
磷酸 1%；
过硫化钾 3%；
辛醇 10%；
铝粉 1%；
滑石粉 1%；
氟化钙 4%；
二氧化钛 5%；
碳酸钙 4%；
氟化铈 1%。
上述焊接材料用平整剂为包括现有材料的平整剂，在本实施例中，依据钢材的成分冷轧钢，经过优选为RA-1湿平整剂。
上述二氧化硅为形貌为球形、直径在0.5-10μm的气相二氧化硅。
上述含双键的有机硅树脂包括所有含双键的有机硅树脂，根据材料表面变化和附着力，在本实施例中经过优化，采用为DB9013耐高温有机硅。
制备和使用方法同实施例1。
经检测，涂覆焊丝上功能涂层耐腐蚀性能可达380h，焊缝拉伸断裂强度可达660MPa,附着力为2级，较容易除去。
实施例8：本发明功能性焊接涂料，包括如下组分（质量百分比含量）：
含双键的有机硅树脂 15%；
单乙二醇丁醚醋酸酯 15%；
二氧化硅 10%；
焊接材料用平整剂 15%；
磷酸 5%；
过硫化钾 3%；
辛醇 19%；
铝粉 4%；
滑石粉 2%；
氟化钙 4%；
二氧化钛 3%；
碳酸钙 3%；
氟化铈 2%。
上述焊接材料用平整剂为包括现有材料的平整剂，在本实施例中，依据金属材料为一种薄片冷热贴片，经过优选为PG-325平整剂。
上述二氧化硅为形貌为球形、直径在0.5-10μm的气相二氧化硅。
上述含双键的有机硅树脂包括所有含双键的有机硅树脂，根据材料表面变化和附着力，在本实施例中经过优化，采用为有机硅灌封胶9027。
制备和使用方法同实施例1。
经检测，涂覆焊丝上功能涂层耐腐蚀性能可达390h，焊缝拉伸断裂强度可达690MPa，附着力为2级，较容易除去。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (5)
1.一种功能性焊接涂料，其特征在于包括如下组分：
以上均以质量百分比计。
2.根据权利要求1所述的功能性焊接涂料，其特征在于：所述二氧化硅为形貌为球形、直径在0.5-10μm的气相二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的功能性焊接涂料，其特征在于：所述含双键的有机硅树脂为可溶于水的、分子量为1-10万的有机硅树脂。
4.根据权利要求1所述的功能性焊接涂料，其特征在于：所述含双键的有机硅树脂为分子量为3-6万的有机硅树脂。
5.根据权利要求1所述的功能性焊接涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将含双键的有机硅树脂与单乙二醇丁醚醋酸酯混合，在高速搅拌下形成透明均一乳液A；
(2)将磷酸加入上述透明均一乳液A混合均匀后，快速搅拌形成透明酸性乳液B；
(3)将过硫化钾、辛醇、铝粉、滑石粉、氟化钙、二氧化钛、二氧化硅、焊接材料用平整剂、碳酸钙、氟化铈加入透明酸性乳液B中高速搅拌形成白色均一乳液，得到所述功能性焊接涂料。
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