CN109483087B - 一种高性能钛酸铋焊接材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高性能钛酸铋‑焊接材料及其制备方法，涉及涉及焊接材料领域，包括以下步骤：按照1：1的摩尔比取氧化铋与二氧化钛搅拌混合，采用固相合成技术，进行湿法球磨；利用煅烧合成技术，向球磨后的混合料中进火焰并以一定的升温速率加热至900℃后持续保温；利用喷雾压力法加入氧化钕，氧化钕在真空火焰炉子进行自由落体运动，火焰煅烧30‑35min后合成钛酸铋初品，常温冷却后，得到最终产品，制成的焊接添加剂，含水量比较少，粒度比较均匀，粒度流动性好，适应现代工业及高科技产业对电焊工艺和焊接效果的更高要求。

Description

一种高性能钛酸铋焊接材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及焊接材料领域，具体涉及一种高性能钛酸铋焊接材料及其制备方法。
背景技术
钛酸铋是一种新型的电焊焊接药剂的添加剂，能降低电弧电压、稳定电弧、减少飞溅，使电焊条的性能优越，焊缝细密。但随着现代工业对电焊条要求的不断提高，对电焊条性能有进一步的要求，特别是一些高科技及军工工业，对电焊条的性能要求严格，对焊缝、焊接抗拉能力提出更高的要求。
钛酸铋也是电子工业、压敏电阻、电容器等的主要掺杂材料，是“铅釉”的最佳代用品，广泛应用于医药，人造骨的造影。钛酸铋可提高玻璃的折射率和显著改善陶瓷材料的性能，特别在焊材行业得到广泛的应用。
公开号为CN104788094A的一种钛酸铋陶瓷材料的制备方法，钛酸铋陶瓷材料中钛酸铋以片状钛酸铋晶粒的形式存在，制备方法包括：1)先将钛酸铋陶瓷粉体预合成后粉碎，再在向其中加入可烧蚀纤维进行湿法球磨，烘干后压块，制备得到陶瓷素坯；2)将陶瓷素坯在10001100℃下烧结去除棉纤维，得到以片状钛酸铋晶粒的形式存在的钛酸铋陶瓷材料，该发明的片状晶粒与现有改性技术相比，避免了大量无机盐的浪费，晶粒形貌和大小更容易控制，并且制备方法简单、原料易得。该方法可作为铋层状陶瓷片状晶粒制备的普适方法，为制备高度取向的模板晶粒提供了一种新的思路。
而我公司采用特殊工艺生产的钛酸铋，其主要性能指标明显优于国内外同类产品。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高性能钛酸铋焊接材料及其制备方法，适应现代工业及高科技产业对电焊工艺和焊接效果的更高要求。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种高性能钛酸铋焊接材料，所述高性能钛酸铋焊接材料由氧化铋与二氧化钛以及氧化钕为原料制备而成；
其中，氧化铋与二氧化钛、氧化钕的摩尔比为1:1:0.1-0.3。
上述高性能钛酸铋焊接材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照摩尔比取氧化铋与二氧化钛搅拌混合，采用固相合成技术，进行湿法球磨；
(2)利用煅烧合成技术，向球磨后的混合料中进火焰并以一定的升温速率加热至900℃后持续保温；
(3)利用喷雾压力法加入氧化钕，氧化钕在真空火焰炉子进行自由落体运动，火焰煅烧3035min后合成钛酸铋初品，常温冷却后，得到最终产品。
优选地，步骤(1)中所述湿法球磨的球磨介质为氧化锆球，粉体与氧化锆球的质量比为1：3，球磨的转速为1-12r/min。
优选地，步骤(2)中所述升温速率为250-900℃/h。
优选地，所述氧化铋与二氧化钛的纯度均不低于99.9％。
优选地，所述氧化铋与二氧化钛的摩尔比为1:1:0.1。
(三)有益效果
本发明提供了一种高性能钛酸铋焊接材料及其制备方法，具有以下有益效果：
针对现有技术中钛酸铋材料性能效果无法适应现代科技电焊工艺和焊接效果的问题，在选用氧化铋与二氧化钛作为原料的同时加入稀土元素(氧化钕)，把传统的钛酸盐的生产同具有国家战略能源的稀土相结合，提升这种新型焊接药剂添加剂的性能和实用范围。
进一步提升利用该药剂的电焊条，在具有更高的焊接强度的同时，还可以节省电能消耗。
本发明采用通过高温固相合成，制成的钛酸铋焊接材料，含水量比较少，粒度比较均匀，粒度流动性好，比传统的焊接添加剂分子排量更加整齐均匀，通过制成电焊条实际试验，焊接时电焊稳定，电弧电压更低，更加均匀，脱渣整齐，焊缝抗拉性更强等优点，适合高科技及军工产品等高端产业使用，具有很高的应用和推广价值，前景广阔。
附图说明
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例1最终产物的电镜图；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种高性能钛酸铋焊接材料，所述高性能钛酸铋焊接材料由氧化铋与二氧化钛以及氧化钕为原料制备而成；
其中，氧化铋与二氧化钛、氧化钕的摩尔比为1:1:0.1。
上述高性能钛酸铋焊接材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照摩尔比取氧化铋与二氧化钛搅拌混合，采用固相合成技术，进行湿法球磨，湿法球磨的球磨介质为氧化锆球，粉体与氧化锆球的质量比为1:3，球磨的转速为1r/min。
(2)利用煅烧合成技术，向球磨后的混合料中进火焰并以900℃/h的升温速率加热至900℃后持续保温；
(3)利用喷雾压力法加入氧化钕，氧化钕在真空火焰炉子进行自由落体运动，火焰煅烧35min后合成钛酸铋初品，常温冷却后，得到最终产品。
上述氧化铋与二氧化钛的纯度均不低于99.9％。
实施例2：
一种高性能钛酸铋焊接材料，所述高性能钛酸铋焊接材料由氧化铋与二氧化钛以及氧化钕为原料制备而成；
其中，氧化铋与二氧化钛、氧化钕的摩尔比为1:1:0.3。
上述高性能钛酸铋焊接材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照摩尔比取氧化铋与二氧化钛搅拌混合，采用固相合成技术，进行湿法球磨，湿法球磨的球磨介质为氧化锆球，粉体与氧化锆球的质量比为1:3，球磨的转速为12r/min。
(2)利用煅烧合成技术，向球磨后的混合料中进火焰并以250℃/h的升温速率加热至900℃后持续保温；
(3)利用喷雾压力法加入氧化钕，氧化钕在真空火焰炉子进行自由落体运动，火焰煅烧30min后合成钛酸铋初品，常温冷却后，得到最终产品。
上述氧化铋与二氧化钛的纯度均不低于99.9％。
实施例3：
一种高性能钛酸铋焊接材料，所述高性能钛酸铋焊接材料由氧化铋与二氧化钛以及氧化钕为原料制备而成；
其中，氧化铋与二氧化钛、氧化钕的摩尔比为1:1:0.2。
上述高性能钛酸铋焊接材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照摩尔比取氧化铋与二氧化钛搅拌混合，采用固相合成技术，进行湿法球磨，湿法球磨的球磨介质为氧化锆球，粉体与氧化锆球的质量比为1:3，球磨的转速为5r/min。
(2)利用煅烧合成技术，向球磨后的混合料中进火焰并以300℃/h的升温速率加热至900℃后持续保温；
(3)利用喷雾压力法加入氧化钕，氧化钕在真空火焰炉子进行自由落体运动，火焰煅烧32min后合成钛酸铋初品，常温冷却后，得到最终产品。
上述氧化铋与二氧化钛的纯度均不低于99.9％。
实施例4：
一种高性能钛酸铋焊接材料，所述高性能钛酸铋焊接材料由氧化铋与二氧化钛以及氧化钕为原料制备而成；
其中，氧化铋与二氧化钛、氧化钕的摩尔比为1:1:0.15。
上述高性能钛酸铋焊接材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照摩尔比取氧化铋与二氧化钛搅拌混合，采用固相合成技术，进行湿法球磨，湿法球磨的球磨介质为氧化锆球，粉体与氧化锆球的质量比为1:3，球磨的转速为10r/min。
(2)利用煅烧合成技术，向球磨后的混合料中进火焰并以800℃/h的升温速率加热至900℃后持续保温；
(3)利用喷雾压力法加入氧化钕，氧化钕在真空火焰炉子进行自由落体运动，火焰煅烧31min后合成钛酸铋初品，常温冷却后，得到最终产品。
上述氧化铋与二氧化钛的纯度均不低于99.9％。
实施例5：
一种高性能钛酸铋焊接材料，所述高性能钛酸铋焊接材料由氧化铋与二氧化钛以及氧化钕为原料制备而成；
其中，氧化铋与二氧化钛、氧化钕的摩尔比为1:1:0.2。
上述高性能钛酸铋焊接材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照摩尔比取氧化铋与二氧化钛搅拌混合，采用固相合成技术，进行湿法球磨，湿法球磨的球磨介质为氧化锆球，粉体与氧化锆球的质量比为1:3，球磨的转速为7r/min。
(2)利用煅烧合成技术，向球磨后的混合料中进火焰并以500℃/h的升温速率加热至900℃后持续保温；
(3)利用喷雾压力法加入氧化钕，氧化钕在真空火焰炉子进行自由落体运动，火焰煅烧34min后合成钛酸铋初品，常温冷却后，得到最终产品。
上述氧化铋与二氧化钛的纯度均不低于99.9％。
为了进一步说明本发明的有益效果，选用实施例1中制备的最终产品进行电镜扫描得到电镜图。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，包括语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种高性能钛酸铋焊接材料，其特征在于，该高性能钛酸铋焊接材料由氧化铋与二氧化钛以及氧化钕为原料制备而成，所述氧化铋与二氧化钛、氧化钕的摩尔比为1:1:0.1-0.3，所述高性能钛酸铋焊接材料的制备方法包括以下步骤：
（1）按照摩尔比取氧化铋与二氧化钛搅拌混合，采用固相合成技术，进行湿法球磨；
（2）利用煅烧合成技术，向球磨后的混合料中进火焰并以250-900℃/h的升温速率加热至900℃后持续保温；
（3）利用喷雾压力法加入氧化钕，氧化钕在真空火焰炉子进行自由落体运动，火焰煅烧30-35min后合成钛酸铋初品，常温冷却后，得到最终产品。
2.如权利要求1所述的高性能钛酸铋焊接材料，其特征在于，步骤（1）中所述湿法球磨的球磨介质为氧化锆球，粉体与氧化锆球的质量比为1:3，球磨的转速为1-12r/min。
3.如权利要求1所述的高性能钛酸铋焊接材料，其特征在于，所述氧化铋与二氧化钛的纯度均不低于99.9%。
4.如权利要求1所述的高性能钛酸铋焊接材料，其特征在于，所述氧化铋与二氧化钛、氧化钕的摩尔比为1:1:0.1。
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