CN104709938A

CN104709938A - 一种焊接材料用碱金属钛酸盐的制造方法

Info

Publication number: CN104709938A
Application number: CN201310685743.2A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2015-06-17

Abstract

本发明提出了一种焊接材料用碱金属钛酸盐的制造方法。该方法的主要特征在于根据产品的规格，选择合适的钛源、钾源或钠源及其相应的用量，合适的助剂及用量，两次混料，两次高温烧结，获得不易吸湿与板结，堆积密度较大，流动性与分散性良好的碱金属钛酸盐。

Description

一种焊接材料用碱金属钛酸盐的制造方法

技术领域

本发明涉及一种焊接材料用碱金属钛酸盐的制造方法，属于无机功能材料领域。

背景技术

碱金属钛酸盐作为焊接材料的添加剂，不仅能降低焊接时的电弧电压，稳定电弧，同时能减少飞溅，使焊缝细密，提高焊接的效果，广泛应用于电焊条以及药芯焊丝。

碱金属钛酸盐可以是二钛酸钾、四钛酸钾或六钛酸钾，或钛酸钠、钛酸钾钠、钛酸钠钾。这些碱金属钛酸盐产品在贮存、使用的过程中易于吸湿、板结。

导致碱金属钛酸盐吸湿以及板结的主要原因有两方面。首先是碱金属钛酸盐自身性质与表面结构。碱金属钛酸盐均是一种显碱性，吸湿性很强的物质；碱金属的二钛酸盐以及四钛酸盐生产时易于形成“晶须状”颗粒，即使采用二氧化钛粉体为钛源，所得到的碱金属钛酸盐往往也是由许许多多长短不一的“晶须”所构成的团状颗粒，比表面积较大，表面结构易于吸水。其次，碱金属钛酸盐是较好的隔热材料。在产品焙烧的过程中，若升温过快，或料层过厚，就易导致外表结壳，甚至烧成过度，物料内层的固相反应不够完全，甚至没有烧透；由于原辅材料本身是碱金属碳酸盐或氢氧化物等碱性物质，极易吸潮，因此，一次焙烧所得工业化产品往往是碱金属钛酸盐与其它碱性物质的混合物。以上两个主要原因，导致产品易于吸湿，水分子所产生的氢键架桥作用，产品颗粒之间相互粘连，形成团块甚至板结。若包装不良或保管不当，就会造成极快吸湿，同时还会产生严重的板结现象。吸湿及板结不仅导致粉体的分散性、流动性变差而影响产品的使用性能，而且由于焊药或药芯中碱金属钛酸盐实际掺量的改变，或分布的不均匀，导致产品的应用性能下降。

另外，在药芯焊丝生产中，除了碱金属钛酸盐的粒径大小之外，其堆积密度的大小也是影响焊丝产品质量的因素之一。在相同粒径的情况下，希望碱金属钛酸盐具有较大的堆积密度，这样既有利于药芯料的灌注，又可以使得焊芯单位体积中碱金属钛酸盐的量相对较大。

因此，就此焊接材料的应用而言，不仅碱金属钛酸盐需要低吸湿，不易板结，同时需要重质化，而不是轻质化的晶须产品。

发明内容

本发明的主要目的就是为了获得低吸湿、不易板结，且重质化的碱金属钛酸盐。

本发明的目的是这样实现的，根据产品的规格，选择合适的钛源、钾源或钠源及其相应的用量，合适的助剂及用量，两次混料，两次高温烧结，获得不易吸湿与板结，堆积密度较大，流动性与分散性良好的碱金属钛酸盐。

与常规生产方法一样，钛源为锐钛型二氧化钛、金红石型二氧化钛、金红石型钛精矿、高钛渣，较佳的为金红石型钛精矿；钾源是指碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钾，较佳的为碳酸钾；钠源为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠，较佳的为碳酸钠；或选择以上钾源、钠源的组合，或钾长石、钠长石天然矿粉；钛源、钾源或钠源的用量按产品规格为二钛酸盐、四钛酸盐、六钛酸盐，或钛酸钾钠、钛酸钠钾来计算。

助剂为硼酸、硼砂、氧化硼、三氯化硼、钼酸钠、钼酸钾、钼酸铵、硅酸钠、水玻璃、硅酸钾、二氧化硅、白炭黑、氧化铝、氧化锌、氧化镁、氯化钾、氯化钠、氯化铵、碳粉、活性炭、石墨、羧甲基纤维素、硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸铝、滑石粉、高岭土矿粉、叶腊石矿粉、膨润土矿粉中的一种或多种组合；助剂用量为总质量的1 ～ 10%。

方法采用两次混料；一次混料采取球磨方式；二次混料若助剂为粉状或颗粒状，同样采取球磨方式，若助剂为液态，则采用混料机。

方法采用两次焙烧；一次焙烧的温度为850～1000℃，较佳的为950℃，焙烧时间2～7小时；二次焙烧的温度为800～950℃，较佳的为900℃，焙烧时间2～7小时。

本技术与现有技术相比，所得产品不易吸湿，也不易板结，堆积密度较大，分散性、流动性良好。

附图说明

本发明所得产品的扫描电镜形貌。

具体实施方式

实施例1：

金红石型精钛矿粉和碳酸钾按照TiO₂∶K₂O = 2.9的摩尔分数称重，助剂硼酸的添加量为总量的3%；一次混料球磨3h；莫来石盒钵，装料时尽量使盒钵中间物料不要过多，过厚；950℃箱式炉焙烧2h；自然降温至约300℃，出炉冷却；破碎、粉碎后加入二氧化硅，掺量2.5%，球磨混料2h；装料后同样用箱式炉900℃焙烧3h；自然降温后出炉；经简单粉碎、筛分，称重包装。

实施例2：

金红石型钛铁矿粉与碳酸钾按产品中TiO₂质量分数为80%，其余为K₂O计算称重。活性炭添加量为总量的4%；一次混料球磨3h；莫来石盒钵，装料时尽量使盒钵中间物料不要过多，过厚；采用推板炉焙烧，950℃的高温区停留时间不低于3h；出炉冷却；破碎、粉碎后加入水玻璃（折算为二氧化硅含量为2.5%），混料机混匀；推板炉二次焙烧，900℃高温区的停留时间不低于5h；出炉冷却；经破碎、粉碎、筛分、称重包装。

实施例3：

金红石型钛铁矿粉与碳酸钾按照TiO₂∶K₂O = 4.0的摩尔分数称重，活性炭添加量为总量的5%；一次混料球磨3h；莫来石盒钵，装料时尽量使盒钵中间物料不要过多，过厚；采用推板炉焙烧，950℃的高温区停留时间不低于3h；出炉冷却；破碎、粉碎后加入叶腊石矿粉，掺量2%，球磨混料2h；推板炉二次焙烧，900℃高温区的停留时间不低于5h；自然降温后出炉；经简单粉碎、筛分，称重包装。

Claims

1. 一种焊接材料用碱金属钛酸盐的制造方法，其特征是：根据产品的规格，选择合适的钛源、钾源或钠源及其相应的用量，合适的助剂及用量，两次混料，两次高温烧结，获得不易吸湿与板结，堆积密度较大，流动性与分散性良好的碱金属钛酸盐。

2. 按权利要求1所述的方法，与常规生产方法一样，钛源为锐钛型二氧化钛、金红石型二氧化钛、金红石型钛精矿、高钛渣，较佳的为金红石型钛精矿；钾源是指碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钾，较佳的为碳酸钾；钠源为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠，较佳的为碳酸钠；或选择以上钾源、钠源的组合，或钾长石、钠长石天然矿粉；钛源、钾源或钠源的用量按产品规格为二钛酸盐、四钛酸盐、六钛酸盐，或钛酸钾钠、钛酸钠钾来计算。

3. 按权利要求1所述的方法，助剂为硼酸、硼砂、氧化硼、三氯化硼、钼酸钠、钼酸钾、钼酸铵、硅酸钠、水玻璃、硅酸钾、二氧化硅、白炭黑、氧化铝、氧化锌、氧化镁、氯化钾、氯化钠、氯化铵、碳粉、活性炭、石墨、羧甲基纤维素、硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸铝、滑石粉、高岭土矿粉、叶腊石矿粉、膨润土矿粉中的一种或多种组合；助剂用量为总质量的1 ～ 10%。

4. 按权利要求1所述的方法，采用两次混料；一次混料采取球磨方式；二次混料若助剂为粉状或颗粒状，同样采取球磨方式，若助剂为液态，则采用混料机。

5. 按权利要求1所述的方法，采用两次焙烧；一次焙烧的温度为850～1000℃，较佳的为950℃，焙烧时间2～7小时；二次焙烧的温度为800～950℃，较佳的为900℃，焙烧时间2～7小时。