含纳米塑料颗粒的烧结焊剂.pdf

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1、10申请公布号CN104128716A43申请公布日20141105CN104128716A21申请号201410378020222申请日20140801B23K35/36220060171申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号72发明人姚正军张泽磊罗西希陈煜杨红勤吴小凤林玉划徐尚君74专利代理机构南京钟山专利代理有限公司32252代理人戴朝荣54发明名称含纳米塑料颗粒的烧结焊剂57摘要本发明公开了一种含纳米塑料颗粒的烧结焊剂，按质量百分比由以下组分组成纳米塑料颗粒510；CAF22730；MGO1015；CAO510；AL2O32328；TIO21318；ALM。

2、NFE25；ZRO235；余量为SIO2，以上各组分的质量百分比总和为100；所述粘结剂占干粉的质量百分比的1520。本发明增强了焊缝的冲击韧性和结合力，可以有效改善焊缝的韧性，提高其冲击吸收能，延长其使用寿命。51INTCL权利要求书2页说明书9页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书9页附图1页10申请公布号CN104128716ACN104128716A1/2页21一种含纳米塑料颗粒的烧结焊剂，由干粉和粘结剂烘焙而成，其特征在于所述干粉按质量百分比由以下组分组成余量为SIO2；以上各组分的质量百分比总和为100；所述粘结剂占干粉的质量百分比的1520。

3、。2根据权利要求1所述的含纳米塑料颗粒的烧结焊剂，其特征在于所述SIO2的质量百分比不高于8，所述粘结剂为钾钠水玻璃，所述钾钠水玻璃中的钾钠比为31。3根据权利要求1所述的含纳米塑料颗粒的烧结焊剂，其特征在于所述纳米塑料颗粒为超高分子量聚乙烯/纳米碳酸钙复合材料。4根据权利要求1所述的含纳米塑料颗粒的烧结焊剂，其特征在于所述纳米碳酸钙为球形，所述球形的直径为2030NM，纳米碳酸钙经过硅烷偶联剂和脂肪酸表面修饰，所述超高分子量聚乙烯分子量为10000002000000，超高分子量聚乙烯与纳米碳酸钙的质量比为161241。5制备权利要求14任一项所述的含纳米塑料颗粒的烧结焊剂的方法，其特征在于包。

4、括如下步骤1按照质量百分比分别称取510纳米塑料颗粒，2730的CAF2，1015的MGO，510的CAO，2328的AL2O3，1318的TIO2，25的ALMNFE，35的ZRO2，余量为SIO2；2将称取好的上述组分置于同一容器中进行混合即得干粉；混合均匀后，按照干粉的质量百分比的1520称取粘结剂，将粘结剂加入容器中，进行湿搅拌均匀呈半固态；3在容器中来回搓动成粒，并通过1015目的筛子，之后在室温通风条件下放置34H进行晾干；4晾干后放入烘干装置中以200的温度进行烘干，烘干后放入烧结炉中加热至温度为650750进行烧结，烧结时间为35H，冷却至室温；然后通过1030目的筛子过筛，便。

5、制成含纳米塑料颗粒的烧结焊剂。6根据权利要求5所述的含纳米塑料颗粒的烧结焊剂的方法，其特征在于在步骤4中，进行烘干的装置为烘干炉；在步骤1中，所述称取装置为天平。7根据权利要求5所述的含纳米塑料颗粒的烧结焊剂的方法，其特征在于在步骤4权利要求书CN104128716A2/2页3中，所述烧结时间为4小时；所述烧结炉中加热至温度为700。8制备权利要求17任一项所述的纳米塑料颗粒的方法，其特征在于包括如下步骤1按照质量百分比分别称取1417的纳米碳酸钙，24的硅烷偶联剂，35的硬脂酸，001002的碳酸钠，余量为无水乙醇；2将碳酸钠、纳米碳酸钙加入无水乙醇中，配制成一定浓度的纳米碳酸钙微碱性浆液，。

6、超声振荡15MIN20MIN，之后将其加热至80100，加入硅烷偶联剂并进行机械搅拌，20MIN25MIN后加入硬脂酸，50MIN70MIN后停止搅拌；3过滤、洗涤35次，真空干燥，研磨、过筛制得改性纳米碳酸钙；4将超高分子量聚乙烯、经表面修饰处理的纳米碳酸钙、脂肪酸聚氧乙烯酯增溶剂和液体石蜡分散剂缓慢加入到密炼机中进行熔融混炼，混炼温度150200，转速为70R/MIN100R/MIN，时间为20MIN40MIN；混炼完成后，取料、造粒，制备出超高分子量聚乙烯/纳米碳酸钙复合材料。9根据权利要求8所述的纳米塑料颗粒的制备方法，其特征在于在步骤2中，所述搅拌速率为250R/MIN350R/MI。

7、N。10根据权利要求9所述的纳米塑料颗粒的制备方法，其特征在于在步骤4中，所述密炼机的转速为90R/MIN。权利要求书CN104128716A1/9页4含纳米塑料颗粒的烧结焊剂技术领域0001本发明属于材料加工技术领域，特别是涉及一种含纳米塑料颗粒的烧结焊剂。背景技术0002纳米塑料的基体为高分子聚合物，通过纳米粒子在塑料树脂中的充分分散，有效地提高了塑料的耐热、耐候、耐磨等性能。纳米塑料能使普通塑料具有像陶瓷材料一样的刚性和耐热性，同时又保留了塑料本身所具备的韧性、耐冲击性和易加工性。0003瑞典西部大学的科学家制备出一种飞机引擎表面隔热材料，它可以将引擎的高温持续时间提升到原来的3倍。该涂。

8、层由陶瓷纳米颗粒和纳米塑料颗粒组成，加热至70008000使得陶瓷纳米颗粒熔化，之后进行等离子涂抹。其中，陶瓷纳米颗粒可以隔绝掉引擎的热传播，而纳米塑料颗粒则为引擎提供了弹性，这样该涂层就能根据当时的环境条件进行一定的收缩和扩张。科学家表示，这种全新的涂层结构不仅变得更加灵活，进而保护引擎金属层不产生破裂，而且还能提高其在不规整平面的附着力。0004目前，缺乏一种增强焊缝的冲击韧性、结合力的含纳米塑料颗粒的烧结焊剂。发明内容0005本发明所要解决的技术问题是提供一种具有增强焊缝的冲击韧性、结合力的含纳米塑料颗粒的烧结焊剂。0006为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现一种含纳米塑料颗粒的。

9、烧结焊剂，由干粉和粘结剂烘焙而成，所述干粉按质量百分比由以下组分组成000700080009余量为SIO2；以上各组分的质量百分比总和为100；0010所述粘结剂占干粉的质量百分比的1520。0011进一步地，所述SIO2的质量百分比不高于8，所述粘结剂为钾钠水玻璃，所述钾钠水玻璃中的钾钠比为31。说明书CN104128716A2/9页50012进一步地，所述纳米塑料颗粒为超高分子量聚乙烯/纳米碳酸钙复合材料。0013更进一步地，所述纳米碳酸钙为球形，所述球形的直径为2030NM，纳米碳酸钙经过硅烷偶联剂和脂肪酸表面修饰，0014所述超高分子量聚乙烯分子量为10000002000000，超高分。

10、子量聚乙烯与纳米碳酸钙的质量比为161241。0015本发明所述的含纳米塑料颗粒的烧结焊剂的方法，包括如下步骤00161按照质量百分比分别称取510纳米塑料颗粒，2730的CAF2，1015的MGO，510的CAO，2328的AL2O3，1318的TIO2，25的ALMNFE，35的ZRO2，余量为SIO2；00172将称取好的上述组分置于同一容器中进行混合即得干粉；混合均匀后，按照干粉的质量百分比的1520称取粘结剂，将粘结剂加入容器中，进行湿搅拌均匀呈半固态；00183在容器中来回搓动成粒，并通过1015目的筛子，之后在室温通风条件下放置34H进行晾干；00194晾干后放入烘干装置中以20。

11、0的温度进行烘干，烘干后放入烧结炉中加热至温度为650750进行烧结，烧结时间为35H，冷却至室温；然后通过1030目的筛子过筛，便制成含纳米塑料颗粒的烧结焊剂。0020进一步地，在步骤4中，进行烘干的装置为烘干炉；在步骤1中，所述称取装置为天平。0021进一步地，在步骤4中，所述烧结时间为4小时；所述烧结炉中加热至温度为700。0022本发明所述的纳米塑料颗粒的方法，包括如下步骤00231按照质量百分比分别称取1417的纳米碳酸钙，24的硅烷偶联剂，35的硬脂酸，001002的碳酸钠，余量为无水乙醇；00242将碳酸钠、纳米碳酸钙加入无水乙醇中，配制成一定浓度的纳米碳酸钙微碱性浆液，超声振荡。

12、15MIN20MIN，之后将其加热至80100，加入硅烷偶联剂并进行机械搅拌，20MIN25MIN后加入硬脂酸，50MIN70MIN后停止搅拌；00253过滤、洗涤35次，真空干燥，研磨、过筛制得改性纳米碳酸钙；00264将超高分子量聚乙烯、经表面修饰处理的纳米碳酸钙、脂肪酸聚氧乙烯酯增溶剂和液体石蜡分散剂缓慢加入到密炼机中进行熔融混炼，混炼温度150200，转速为70R/MIN100R/MIN，时间为20MIN40MIN；混炼完成后，取料、造粒，制备出超高分子量聚乙烯/纳米碳酸钙复合材料。0027进一步地，在步骤2中，所述搅拌速率为250R/MIN350R/MIN。0028进一步地，在步骤4。

13、中，所述密炼机的转速为90R/MIN。0029有益效果本发明增强了焊缝的冲击韧性和结合力，可以有效改善焊缝的韧性，提高其冲击吸收能，同时增大了焊缝与母材之间的结合力，提高其断面剪切率，从而提高了焊件抗大变形的能力，延长其使用寿命。与无氧纯铜焊丝匹配使用，进行平板对接双Y型坡口双面多丝埋弧焊接，焊接工艺性能优异，且所得焊缝断面剪切率、低温冲击吸收能相比于未添加纳米塑料颗粒的焊缝有明显提高。说明书CN104128716A3/9页6附图说明0030为了易于说明，本发明由下述的具体实施例及附图作以详细描述；0031图1为本发明的示意图，其中1内焊面，2外焊面。具体实施方式0032实施例10033本发明。

14、的一种含纳米塑料颗粒的烧结焊剂，由干粉和粘结剂烘焙而成，所述干粉按质量百分比由以下组分组成00340035余量为SIO2；以上各组分的质量百分比总和为100；0036所述粘结剂占干粉的质量百分比的20。0037所述SIO2的质量百分比不高于8，所述粘结剂为钾钠水玻璃，所述钾钠水玻璃中的钾钠比为31。0038所述纳米塑料颗粒为超高分子量聚乙烯/纳米碳酸钙复合材料。0039所述纳米碳酸钙为球形，所述球形的直径为20NM，纳米碳酸钙经过硅烷偶联剂和脂肪酸表面修饰，0040所述超高分子量聚乙烯分子量为10000002000000，超高分子量聚乙烯与纳米碳酸钙的质量比为161241。0041本发明所述的。

15、纳米塑料颗粒的方法，包括如下步骤00421按照质量百分比分别称取14的纳米碳酸钙，2的硅烷偶联剂，3的硬脂酸，001的碳酸钠，余量为无水乙醇；00432将碳酸钠、纳米碳酸钙加入无水乙醇中，配制成一定浓度的纳米碳酸钙微碱性浆液，超声振荡15MIN，之后将其加热至80，加入硅烷偶联剂并进行机械搅拌，搅拌速率为250R/MIN，20MIN后加入硬脂酸，50MIN后停止搅拌；00443过滤、洗涤3次，真空干燥，研磨、过筛制得改性纳米碳酸钙；00454将超高分子量聚乙烯、经表面修饰处理的纳米碳酸钙、脂肪酸聚氧乙烯酯增溶剂和液体石蜡分散剂缓慢加入到密炼机中进行熔融混炼，混炼温度150，转速为70R/MIN。

16、，时间为20MIN；混炼完成后，取料、造粒，制备出超高分子量聚乙烯/纳米碳酸钙复合材说明书CN104128716A4/9页7料。0046本发明所述的含纳米塑料颗粒的烧结焊剂的方法，包括如下步骤00471按照质量百分比分别用天平称取5纳米塑料颗粒，27的CAF2，10的MGO，10的CAO，28的AL2O3，13的TIO2，2的ALMNFE，3的ZRO2，余量为SIO2；以上各组分的质量百分比总和为100。00482将称取好的上述组分置于同一容器中进行混合即得干粉；混合均匀后，按照干粉的质量百分比的20加入钾钠水玻璃作为粘结剂，钾钠水玻璃的钾钠比为31，进行湿搅拌均匀成为半固态，00493在容器。

17、中来回搓动成粒，并通过10目的筛子，之后在室温通风条件下放置4H进行晾干；00504晾干后放入烘干炉中以200的温度进行烘干，烘干后放入烧结炉中加热至温度为650进行烧结，烧结时间为3H，冷却至室温；然后通过10目的筛子过筛，便制成含纳米塑料颗粒的烧结焊剂。0051实施例1的焊剂材料与无氧纯铜焊丝匹配，焊接高厚径比的X80级管线钢，直径为813MM，厚度为25MM。埋弧焊的坡口形式及坡口尺寸如图1所示。0052采用双面多丝埋弧焊机进行焊接，正面焊完后反面清理焊接，具体焊接工艺参数如下表1所示0053表100540055焊接接头力学性能如表2所示0056表20057说明书CN104128716A。

18、5/9页80058由表2可知，本发明的组合物的断面剪切率平均值和冲击吸收能KV2平均值比明显优于现有技术的烧结焊剂。0059实施例20060本发明的一种含纳米塑料颗粒的烧结焊剂，由干粉和粘结剂烘焙而成，所述干粉按质量百分比由以下组分组成006100620063余量为SIO2；以上各组分的质量百分比总和为100；0064所述粘结剂占干粉的质量百分比的20。0065所述SIO2的质量百分比不高于8，所述粘结剂为钾钠水玻璃，所述钾钠水玻璃中的钾钠比为31。0066所述纳米塑料颗粒为超高分子量聚乙烯/纳米碳酸钙复合材料。0067所述纳米碳酸钙为球形，所述球形的直径为25NM，纳米碳酸钙经过硅烷偶联剂和。

19、脂肪酸表面修饰，0068所述超高分子量聚乙烯分子量为10000002000000，超高分子量聚乙烯与纳米碳酸钙的质量比为161241。0069本发明所述的纳米塑料颗粒的方法，包括如下步骤00701按照质量百分比分别称取16的纳米碳酸钙，3的硅烷偶联剂，4的硬脂酸，0015的碳酸钠，余量为无水乙醇；00712将碳酸钠、纳米碳酸钙加入无水乙醇中，配制成一定浓度的纳米碳酸钙微碱性浆液，超声振荡18MIN，之后将其加热至90，加入硅烷偶联剂并进行机械搅拌，搅拌速率为300R/MIN，22MIN后加入硬脂酸，60MIN后停止搅拌；00723过滤、洗涤4次，真空干燥，研磨、过筛制得改性纳米碳酸钙；说明书C。

20、N104128716A6/9页900734将超高分子量聚乙烯、经表面修饰处理的纳米碳酸钙、脂肪酸聚氧乙烯酯增溶剂和液体石蜡分散剂缓慢加入到密炼机中进行熔融混炼，混炼温度180，转速为90R/MIN，时间为30MIN；混炼完成后，取料、造粒，制备出超高分子量聚乙烯/纳米碳酸钙复合材料。0074本发明所述的含纳米塑料颗粒的烧结焊剂的方法，包括如下步骤00751按照质量百分比分别用天平称取8纳米塑料颗粒，28的CAF2，12的MGO，8的CAO，26的AL2O3，16的TIO2，3的ALMNFE，4的ZRO2，余量为SIO2；以上各组分的质量百分比总和为100。00762将称取好的上述组分置于同一容。

21、器中进行混合即得干粉；混合均匀后，按照干粉的质量百分比的18加入钾钠水玻璃作为粘结剂，钾钠水玻璃的钾钠比为31，进行湿搅拌均匀成为半固态，00773在容器中来回搓动成粒，并通过10目的筛子，之后在室温通风条件下放置4H进行晾干；00784晾干后放入烘干炉中以200的温度进行烘干，烘干后放入烧结炉中加热至温度为650进行烧结，烧结时间为3H，冷却至室温；然后通过10目的筛子过筛，便制成含纳米塑料颗粒的烧结焊剂。0079实施例2焊剂材料与无氧纯铜焊丝匹配，焊接高厚径比的X80级管线钢，直径为813MM，厚度为25MM。埋弧焊的坡口形式及坡口尺寸如图1所示。0080采用双面多丝埋弧焊机进行焊接，正面。

22、焊完后反面清理焊接，具体焊接工艺参数如下表3所示0081表300820083焊接接头力学性能如表4所示0084表40085说明书CN104128716A7/9页100086由表4可知，本发明的组合物的断面剪切率平均值和冲击吸收能KV2平均值比明显优于现有技术的烧结焊剂。0087实施例30088如图1所示，一种含纳米塑料颗粒的烧结焊剂，由干粉和粘结剂烘焙而成，所述干粉按质量百分比由以下组分组成008900900091余量为SIO2；以上各组分的质量百分比总和为100；0092所述粘结剂占干粉的质量百分比的20。0093所述SIO2的质量百分比不高于8，所述粘结剂为钾钠水玻璃，所述钾钠水玻璃中的钾。

23、钠比为31。0094所述纳米塑料颗粒为超高分子量聚乙烯/纳米碳酸钙复合材料。0095所述纳米碳酸钙为球形，所述球形的直径为25NM，纳米碳酸钙经过硅烷偶联剂和脂肪酸表面修饰，0096所述超高分子量聚乙烯分子量为10000002000000，超高分子量聚乙烯与纳米碳酸钙的质量比为161241。0097本发明所述的纳米塑料颗粒的方法，包括如下步骤00981按照质量百分比分别称取17的纳米碳酸钙，4的硅烷偶联剂，5的硬脂酸，002的碳酸钠，余量为无水乙醇；00992将碳酸钠、纳米碳酸钙加入无水乙醇中，配制成一定浓度的纳米碳酸钙微碱性浆液，超声振荡20MIN，之后将其加热至100，加入硅烷偶联剂并进行。

24、机械搅拌，搅拌速率为350R/MIN，25MIN后加入硬脂酸，70MIN后停止搅拌；01003过滤、洗涤4次，真空干燥，研磨、过筛制得改性纳米碳酸钙；说明书CN104128716A108/9页1101014将超高分子量聚乙烯、经表面修饰处理的纳米碳酸钙、脂肪酸聚氧乙烯酯增溶剂和液体石蜡分散剂缓慢加入到密炼机中进行熔融混炼，混炼温度200，转速为100R/MIN，时间为40MIN；混炼完成后，取料、造粒，制备出超高分子量聚乙烯/纳米碳酸钙复合材料。0102本发明所述的含纳米塑料颗粒的烧结焊剂的方法，包括如下步骤01031按照质量百分比分别用天平称取10纳米塑料颗粒，30的CAF2，15的MGO，。

25、5的CAO，23的AL2O3，18的TIO2，5的ALMNFE，5的ZRO2，余量为SIO2；以上各组分的质量百分比总和为100。01042将称取好的上述组分置于同一容器中进行混合即得干粉；混合均匀后，按照干粉的质量百分比的15加入钾钠水玻璃作为粘结剂，钾钠水玻璃的钾钠比为31，进行湿搅拌均匀成为半固态，01053在容器中来回搓动成粒，并通过10目的筛子，之后在室温通风条件下放置4H进行晾干；01064晾干后放入烘干炉中以200的温度进行烘干，烘干后放入烧结炉中加热至温度为750进行烧结，烧结时间为5H，冷却至室温；然后通过30目的筛子过筛，便制成含纳米塑料颗粒的烧结焊剂。0107实施例3焊剂。

26、材料与无氧纯铜焊丝匹配，焊接高厚径比的X80级管线钢，直径为813MM，厚度为25MM。埋弧焊的坡口形式及坡口尺寸如图1所示。0108采用双面多丝埋弧焊机进行焊接，正面焊完后反面清理焊接，具体焊接工艺参数如表5所示0109表501100111焊接接头力学性能如表6所示0112表60113说明书CN104128716A119/9页120114由表6可知，本发明的组合物的断面剪切率平均值和冲击吸收能KV2平均值比明显优于现有技术的烧结焊剂。0115以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。说明书CN104128716A121/1页13图1说明书附图CN104128716A13。