CN105057921B - 一种钛酸钾焊条材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钛酸钾焊条材料及其制备方法，所述焊条材料主要由以下重量份比例组分所制成：碳酸钾50份、二氧化钛40‑60份、碳纳米管1‑7份、硅藻土5‑15份、碳化钨1‑9份、碳化铬2‑8份、纳米二氧化硅0.5‑1.5份。与现有技术相比，本发明所得焊条材料，作为焊接药剂的添加剂，不仅具有现有技术中流动性好，抗吸湿性强的优势，最主要的还能显著降低电弧电压，稳定电弧，减少飞溅，并且显著降低其硫磷含量。
Description
技术领域
本发明涉及一种钛酸钾焊条材料及其制备方法，属于新材料技术领域。
背景技术
焊接过程中的各种填充金属以及为了提高焊接质量而附加的保护物质统称为焊接材料。在焊条的使用方面，美国目前主要使用钛型、高纤维型和低氢型焊条，为了提高熔敷效率，在钛型和低氢型焊条药皮里加入一定量的铁粉。在欧洲主要是钛型、钛钙型和低氢型焊条，但北欧低氢型焊条比例较高，而且和美国一样，发展高效率铁粉焊条。日本用于低碳钢的焊条药皮类型主要是钛铁矿型、钛钙型和铁粉氧化铁型，用于高强钢、特殊钢和表面堆焊的几乎都是低氢型焊条。世界各国在埋弧焊焊接材料的使用方面近年来变化不大。欧、美埋弧焊焊剂的用量一直保持在约占焊材总量的11％～15％之间，其中烧结焊剂的用量在逐渐增加，熔炼焊剂的用量逐渐减少。目前，在欧、美及日本等工业发达国家，烧结焊剂的使用量已占全部焊剂使用量的70％以上，且品种齐全，形成系列。日本在带极堆焊中，仍大量使用烧结焊剂。
目前，现有技术中已有大量关于焊接药剂添加剂的研究，但是性能差异不大，且存在一些缺陷，如电弧电压高，发尘量大，硫磷含量过高等。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种钛酸钾焊条材料及其制备方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种钛酸钾焊条材料，主要由以下重量份比例组分所制成：
碳酸钾50份、二氧化钛40-60份、碳纳米管1-7份、硅藻土5-15份、
碳化钨1-9份、碳化铬2-8份、纳米二氧化硅0.5-1.5份。
作为优选，所述的钛酸钾焊条材料主要由以下重量份比例组分所制成：
碳酸钾50份、二氧化钛45-55份、碳纳米管2-6份、硅藻土8-12份、
碳化钨3-7份、碳化铬4-6份、纳米二氧化硅0.8-1.2份。
作为另一种优选，所述的钛酸钾焊条材料主要由以下重量份比例组分所制成：
碳酸钾50份、二氧化钛50份、碳纳米管4份、硅藻土10份、
碳化钨5份、碳化铬5份、纳米二氧化硅1份。
本发明还提供了所述钛酸钾焊条材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取碳酸钾和二氧化钛混合均匀，加热，固相反应10-20小时，冷却，得初料；
(2)取上述初料，与碳纳米管、硅藻土、碳化钨、碳化铬和纳米二氧化硅混合，加热，反应10-20小时，得中间料；
(3)将上述中间料缓慢冷却，干燥，粉碎，即得。
作为优选，所述步骤(1)中加热温度为600-1200℃。
作为另一种优选，所述步骤(2)中加热温度为800-1000℃。
作为另一种优选，所述步骤(3)中冷却时间为12-36h。
有益效果：与现有技术相比，本发明所得焊条材料，作为焊接药剂的添加剂，不仅具有现有技术中流动性好，抗吸湿性强的优势，最主要的还能显著降低电弧电压，稳定电弧，减少飞溅，并且显著降低其硫磷含量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例1
组方：
碳酸钾50份、二氧化钛40份、碳纳米管1份、硅藻土5份、
碳化钨1份、碳化铬2份、纳米二氧化硅0.5份。
制备方法：
(1)取碳酸钾和二氧化钛混合均匀，600℃加热，固相反应10小时，冷却，得初料；
(2)取上述初料，与碳纳米管、硅藻土、碳化钨、碳化铬和纳米二氧化硅混合，800℃加热，反应10小时，得中间料；
(3)将上述中间料缓慢冷却12h，干燥，粉碎，即得。
实施例2
组方：
碳酸钾50份、二氧化钛60份、碳纳米管7份、硅藻土15份、
碳化钨9份、碳化铬8份、纳米二氧化硅1.5份。
制备方法：
(1)取碳酸钾和二氧化钛混合均匀，1200℃加热，固相反应20小时，冷却，得初料；
(2)取上述初料，与碳纳米管、硅藻土、碳化钨、碳化铬和纳米二氧化硅混合，1000℃加热，反应20小时，得中间料；
(3)将上述中间料缓慢冷却36h，干燥，粉碎，即得。
实施例3
组方：
碳酸钾50份、二氧化钛50份、碳纳米管4份、硅藻土10份、
碳化钨5份、碳化铬5份、纳米二氧化硅1份。
制备方法：
(1)取碳酸钾和二氧化钛混合均匀，900℃加热，固相反应15小时，冷却，得初料；
(2)取上述初料，与碳纳米管、硅藻土、碳化钨、碳化铬和纳米二氧化硅混合，900℃加热，反应15小时，得中间料；
(3)将上述中间料缓慢冷却24h，干燥，粉碎，即得。
实施例4
组方：
碳酸钾50份、二氧化钛45份、碳纳米管2份、硅藻土8份、
碳化钨3份、碳化铬4份、纳米二氧化硅0.8份。
制备方法：
(1)取碳酸钾和二氧化钛混合均匀，800℃加热，固相反应12小时，冷却，得初料；
(2)取上述初料，与碳纳米管、硅藻土、碳化钨、碳化铬和纳米二氧化硅混合，850℃加热，反应12小时，得中间料；
(3)将上述中间料缓慢冷却20h，干燥，粉碎，即得。
实施例5
组方：
碳酸钾50份、二氧化钛55份、碳纳米管6份、硅藻土12份、
碳化钨7份、碳化铬6份、纳米二氧化硅1.2份。
制备方法：
(1)取碳酸钾和二氧化钛混合均匀，1100℃加热，固相反应18小时，冷却，得初料；
(2)取上述初料，与碳纳米管、硅藻土、碳化钨、碳化铬和纳米二氧化硅混合，950℃加热，反应18小时，得中间料；
(3)将上述中间料缓慢冷却28h，干燥，粉碎，即得。
实验例 材料各种性能考察
分别取本发明实施例3、4和5所得材料，作为焊接药剂的添加剂制成焊条；
对照组为按照本发明实施例3组方和制备方法，去掉碳纳米管和纳米二氧化硅所得材料，作为焊接药剂的添加剂制成焊条；
按常规方法考察上述焊条性能，结果见下表1。
表1 本发明焊条材料性能考察结果
从上表1结果可得，本发明所得焊条材料作为添加剂制得的焊条，其电弧电压在20V左右，电压小并且稳定，发尘量最高仅为5.87g/kg；同时，其硫含量和磷含量均小于0.015％，含量显著低于标准值。表明本发明所得焊条材料制成的焊条，其电弧电压小且稳定，发尘量小，能有效减少飞溅，同时，硫和磷含量低，整体性能优异。
此外，与对照组相比较，本发明所得焊条材料的硫和磷含量没有显著性差异，但是电弧电压和电压变化均显著降低，且发尘量也显著降低。表明本发明焊条材料可以进一步降低电弧电压、稳定电弧，并且有效减少飞溅量。
Claims (7)
1.一种钛酸钾焊条材料，其特征在于，主要由以下重量份比例组分所制成：
碳酸钾50份、二氧化钛40-60份、碳纳米管1-7份、硅藻土5-15份、
碳化钨1-9份、碳化铬2-8份、纳米二氧化硅0.5-1.5份；
所述钛酸钾焊条材料的制备方法包括以下步骤：
(1)取碳酸钾和二氧化钛混合均匀，加热，固相反应10-20小时，冷却，得初料；
(2)取上述初料，与碳纳米管、硅藻土、碳化钨、碳化铬和纳米二氧化硅混合，加热，反应10-20小时，得中间料；
(3)将上述中间料缓慢冷却，干燥，粉碎，即得。
2.根据权利要求1所述的钛酸钾焊条材料，其特征在于，主要由以下重量份比例组分所制成：
碳酸钾50份、二氧化钛45-55份、碳纳米管2-6份、硅藻土8-12份、
碳化钨3-7份、碳化铬4-6份、纳米二氧化硅0.8-1.2份。
3.根据权利要求1所述的钛酸钾焊条材料，其特征在于，主要由以下重量份比例组分所制成：
碳酸钾50份、二氧化钛50份、碳纳米管4份、硅藻土10份、
碳化钨5份、碳化铬5份、纳米二氧化硅1份。
4.权利要求1-3任一项所述钛酸钾焊条材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取碳酸钾和二氧化钛混合均匀，加热，固相反应10-20小时，冷却，得初料；
(2)取上述初料，与碳纳米管、硅藻土、碳化钨、碳化铬和纳米二氧化硅混合，加热，反应10-20小时，得中间料；
(3)将上述中间料缓慢冷却，干燥，粉碎，即得。
5.根据权利要求4所述钛酸钾焊条材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中加热温度为600-1200℃。
6.根据权利要求4所述钛酸钾焊条材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中加热温度为800-1000℃。
7.根据权利要求4所述钛酸钾焊条材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中冷却时间为12-36h。
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