CN110669364A - 一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料制备技术领域，尤其是一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料，涂料由六方氮化硼微粉和预配液混合得到，其中：预配液由去离子水、高分子粘结剂、分散剂、消泡剂、润湿剂、防腐剂和防冻剂混合而成，上述百分数均为质量百分数。其制备方法，包括如下步骤：（1）将去离子水、高分子粘结剂、分散剂、消泡剂、润湿剂、防腐剂和防冻剂加入到球磨机中，进行球磨混合，使所加入的物料充分溶解于去离子水中，得到预配液；（2）预配液与六方氮化硼微粉混合，使六方氮化硼微粉充分分散于预配液中，得到涂料。本发明的一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料及其制备方法，涂布在金属工件背面后能通过水洗将金属挂渣快速去除。

Description

一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料制备技术领域，尤其是一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料及其制备方法。

背景技术

近年来，激光应用的研究热点不断增多，例如激光焊接、热处理、标记、快速成形等，然而激光切割和打孔仍然是服务对象最广的特种加工手段。在评价激光切割和打孔加工质量的指标中，切口或孔口的下表面有无挂渣最为突出。激光切割或打孔过程中之所以会出现挂渣，主要是因为熔融金属不能从切缝内顺畅排出所致，其主要原因有：激光的能量分布、辅助气流随着时间的推移而发生了变化，材料温度的变化影响了熔融金属的黏度，或是切缝宽度的变化使熔融金属的温度或向外排出的动量条件超出了最佳值范围，易在激光束入射的背面孔口或切口附近形成金属熔滴迸溅冷却后形成的挂渣，与切割或打孔金属工件牢固地焊在一起。去除挂渣通常采用机械或人工打磨，工作量大、耗时长，而且对工件表面质量也带来了一定的不利影响，因此亟待寻找一种方便去除挂渣且对工件表面无损伤的方法，来提升加工质量和效率。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料及其制备方法，涂布在金属工件背面后能通过水洗将金属挂渣快速去除。

为了达到上述目的，本发明所设计的一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料，涂料由20-60%的六方氮化硼微粉和40-80%的预配液混合得到，其中：预配液由94-98%的去离子水、1-3%的高分子粘结剂、0.1-0.5%的分散剂、0.1-0.5%的消泡剂、0.1-0.5%的润湿剂、0.1-0.5%的防腐剂和0.6-1%的防冻剂混合而成，上述百分数均为质量百分数。

所述的六方氮化硼微粉，其氮化硼含量≥99%，粒度分布1-50μm。

所述的去离子水为电导率≤20μs/cm的蒸馏水。

所述高分子粘结剂为水蓉性高分子粘结剂，优选为甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、糊精、预糊化淀粉、羟丙基甲基纤维素、海藻酸钠、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。本发明对所述的水溶性高分子粘结剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟悉的市售产品即可，本发明优选甲基纤维素（取代度为1.7～2.2）、羧甲基纤维素钠（取代度为0.7～1.2）与黄原胶（含量≥98wt%）作为粘结剂。

所述的分散剂为固含量30wt%的聚丙烯酸铵水溶液。

所述的消泡剂为二甲基硅油类水性消泡剂。

所述的润湿剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，分子量为300-600。

所述的防腐剂为1,2-苯丙异噻唑啉-3-酮，活性物含量≥99wt%。

所述防冻剂为工业纯级别的乙二醇。

一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将质量分数94-98%的去离子水、1-3%的高分子粘结剂、0.1-0.5%的分散剂、0.1-0.5%的消泡剂、0.1-0.5%的润湿剂、0.1-0.5%的防腐剂和0.6-1%的防冻剂加入到球磨机中，进行球磨混合20-40min，使所加入的物料充分溶解于去离子水中，得到预配液；

（2）称取质量分数为40-80%的预配液，放入球磨机中，再加入质量分数为20-60%的六方氮化硼微粉，进行球磨混合，混合时间为2-6h，使六方氮化硼微粉充分分散于预配液中，然后出料，灌装，得到用于去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料。

本发明所得到的一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料及其制备方法，具有如下效果：作为用于去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料的主要成分，六方氮化硼具有优良的抗高温氧化性、自润滑特性及对各种金属液和熔渣的不润湿性。在使用时，可以将六方氮化硼涂料涂覆在已经除油、除尘的工件背面，自然干燥后，即可进行工件的切割或打孔，所迸溅的金属熔滴会附着在六方氮化硼涂层上，而不会与工件背面直接接触发生牢固的粘连。由于本发明的六方氮化硼涂料中不含有无机粘结剂，仅包括水溶性的高分子粘结剂，因此在完成激光加工后，可用清水将附有挂渣的涂层进行擦洗或冲洗，挂渣与涂层同时被擦洗或清洗掉，工件背面光洁无挂渣。本发明的技术方案可实现激光加工金属挂渣的高效去除，省却了后续机械和人工打磨的工序，大幅度降低了激光加工的成本与工时，保证了工件的表面质量。同时，本发明的六方氮化硼涂料的配方科学合理，制备工艺简单，使用安全，施工方便，对人体无毒副作用，对环境无污染。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1：

本实施例描述的一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料，涂料由20%的六方氮化硼微粉和80%的预配液混合得到，其中：预配液由94%的去离子水、3%的甲基纤维素、0.5%的聚丙烯酸铵、0.5%的二甲基硅油、0.5%的脂肪醇聚氧乙烯醚、0.5%的1,2-苯丙异噻唑啉-3-酮和1%的乙二醇混合而成，上述百分数均为质量百分数。

本实施例描述的一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料的制备方法，包括如下步骤：（1）将质量分数94%的去离子水、3%的甲基纤维素、0.5%的聚丙烯酸铵、0.5%的二甲基硅油、0.5%的脂肪醇聚氧乙烯醚、0.5%的1,2-苯丙异噻唑啉-3-酮和1%的乙二醇加入到球磨机中，进行球磨混合40min，使所加入的物料充分溶解于去离子水中，得到预配液。

（2）称取质量分数为80%的预配液，放入球磨机中，再加入质量分数为20%的六方氮化硼微粉，进行球磨混合，混合时间为2h，使六方氮化硼微粉充分分散于预配液中，然后出料，灌装，得到用于去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料产品。

本实施例所制备的六方氮化硼涂料外观为白色，采用4号蔡恩杯测量其粘度为62s，涂料承剪切变稀特性，在室温25℃、湿度60%的条件下，涂层的目视干燥时间为15-20min。经用于汽车车框不锈钢板材切割试用，发现背面切口的金属挂渣粘附在六方氮化硼涂层表面，轻轻擦拭即从涂层表面脱落。用高压水枪清洗，涂层与挂渣可完全清除掉，切口边缘光洁，无需后续打磨，获得了良好的应用效果。

实施例2：

本实施例描述的一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料，涂料由40%的六方氮化硼微粉和60%的预配液混合得到，其中：96%的去离子水、2%的羧甲基纤维素钠、0.3%的聚丙烯酸铵、0.3%的二甲基硅油、0.3%的脂肪醇聚氧乙烯醚、0.3%的1,2-苯丙异噻唑啉-3-酮和0.8%的乙二醇混合而成，上述百分数均为质量百分数。

本实施例描述的一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料的制备方法，包括如下步骤：（1）将质量分数96%的去离子水、2%的羧甲基纤维素钠、0.3%的聚丙烯酸铵、0.3%的二甲基硅油、0.3%的脂肪醇聚氧乙烯醚、0.3%的1,2-苯丙异噻唑啉-3-酮和0.8%的乙二醇加入到球磨机中，进行球磨混合30min，使所加入的物料充分溶解于去离子水中，得到预配液。

（2）称取质量分数为60%的预配液，放入球磨机中，再加入质量分数为40%的六方氮化硼微粉，进行球磨混合，混合时间为4h，使六方氮化硼微粉充分分散于预配液中，然后出料，灌装，得到用于去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料产品。

本实施例所制备的六方氮化硼涂料外观为白色，采用4号蔡恩杯测量其粘度为53s，涂料承剪切变稀特性，在室温25℃、湿度60%的条件下，涂层的目视干燥时间为10-15min。经用于变压器紫铜工件激光切割试用，发现背面切口的金属挂渣粘附在六方氮化硼涂层表面，轻轻擦拭即从涂层表面脱落。用湿抹布擦洗，涂层与挂渣可完全清除掉，切口边缘光洁，无需后续打磨，获得了良好的应用效果。

实施例3：

本实施例描述的一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料，涂料由60%的六方氮化硼微粉和40%的预配液混合得到，其中：98%的去离子水、1%的黄原胶、0.1%的聚丙烯酸铵、0.1%的二甲基硅油、0.1%的脂肪醇聚氧乙烯醚、0.1%的1,2-苯丙异噻唑啉-3-酮和0.6%的乙二醇混合而成，上述百分数均为质量百分数。

本实施例描述的一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料的制备方法，包括如下步骤：（1）将质量分数98%的去离子水、1%的黄原胶、0.1%的聚丙烯酸铵、0.1%的二甲基硅油、0.1%的脂肪醇聚氧乙烯醚、0.1%的1,2-苯丙异噻唑啉-3-酮和0.6%的乙二醇加入到球磨机中，进行球磨混合20min，使所加入的物料充分溶解于去离子水中，得到预配液。

（2）称取质量分数为40%的预配液，放入球磨机中，再加入质量分数为60%的六方氮化硼微粉，进行球磨混合，混合时间为6h，使六方氮化硼微粉充分分散于预配液中，然后出料，灌装，得到用于去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料产品。

本实施例所制备的六方氮化硼涂料外观为白色，采用4号蔡恩杯测量其粘度为69s，涂料承剪切变稀特性，在室温25℃、湿度60%的条件下，涂层的目视干燥时间为7-10min。经用于厚度为3mm，长度和宽度为800 mm和500mm的TC4钛合金过滤板工件激光打孔试用，发现背面孔口的金属挂渣粘附在六方氮化硼涂层表面，轻轻擦拭即从涂层表面脱落。用高压水枪清洗，涂层与挂渣可完全清除掉，切口边缘光洁，无需后续打磨，获得了良好的应用效果。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (10)

1.一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料，其特征是：涂料由20-60%的六方氮化硼微粉和40-80%的预配液混合得到，其中：预配液由94-98%的去离子水、1-3%的高分子粘结剂、0.1-0.5%的分散剂、0.1-0.5%的消泡剂、0.1-0.5%的润湿剂、0.1-0.5%的防腐剂和0.6-1%的防冻剂混合而成，上述百分数均为质量百分数。

2.根据权利要求1所述的一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料，其特征是：所述的六方氮化硼微粉，其氮化硼含量≥99%，粒度分布1-50μm。

3.根据权利要求1所述的一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料，其特征是：所述的去离子水为电导率≤20μs/cm的蒸馏水。

4.根据权利要求1所述的一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料，其特征是：所述高分子粘结剂为甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、糊精、预糊化淀粉、羟丙基甲基纤维素、海藻酸钠、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料，其特征是：所述的分散剂为固含量30wt%的聚丙烯酸铵水溶液。

6.根据权利要求1所述的一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料，其特征是：所述的消泡剂为二甲基硅油类水性消泡剂。

7.根据权利要求1所述的一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料，其特征是：所述的润湿剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，分子量为300-600。

8.根据权利要求1所述的一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料，其特征是：所述的防腐剂为1,2-苯丙异噻唑啉-3-酮，活性物含量≥99wt%。

9.根据权利要求1所述的一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料，其特征是：所述防冻剂为工业纯级别的乙二醇。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的一种去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料的制备方法，其特征是：包括如下步骤：

（1）将质量分数94-98%的去离子水、1-3%的高分子粘结剂、0.1-0.5%的分散剂、0.1-0.5%的消泡剂、0.1-0.5%的润湿剂、0.1-0.5%的防腐剂和0.6-1%的防冻剂加入到球磨机中，进行球磨混合20-40min，使所加入的物料充分溶解于去离子水中，得到预配液；

（2）称取质量分数为40-80%的预配液，放入球磨机中，再加入质量分数为20-60%的六方氮化硼微粉，进行球磨混合，混合时间为2-6h，使六方氮化硼微粉充分分散于预配液中，然后出料，灌装，得到用于去除激光加工金属挂渣的六方氮化硼涂料。