專利名稱：一種HFSi焊銷及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種焊銷及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著化工、冶煉與表面處理工業(yè)的迅猛發(fā)展，如何處理節(jié)能與環(huán)保、如何突破防腐難題、實(shí)現(xiàn)綠色工業(yè)是眾多企業(yè)攻關(guān)的重點(diǎn)。國(guó)外早在70年代，工業(yè)發(fā)達(dá)的美國(guó)研發(fā)出耐高溫、抗腐蝕的PFA原料，80年代商品化，90年代末日本研制開發(fā)出化工、冶煉行業(yè)PFA材質(zhì)制作的熱交換器，大大降低了環(huán)境污染與能耗，是一種值得信賴的防腐好產(chǎn)品。2000年后期，我國(guó)武鋼、太鋼等大型國(guó)企業(yè)引進(jìn)了該設(shè)備，使用在鋼板清洗與表面處理工序，取得了極佳的效果。為趕上發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)的制作水平，2006年我公司開始研制PFA換熱器的加工制作技術(shù)，并獲得成功，替代了產(chǎn)品進(jìn)口，為設(shè)備國(guó)產(chǎn)化邁出了成功的一步。然而引進(jìn)與研制的換熱設(shè)備其體積較龐大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。它是將列管纏繞在防腐支架固定的隔板上，浸潰在酸槽中用于熱交換，列管兩端延伸出槽體用不銹鋼金屬螺扣與蒸汽管路氣囊相聯(lián)。而這種結(jié)構(gòu)材料浪費(fèi)大，制造成本高，制約了換熱器的推廣應(yīng)用。為了降低制造成本，開發(fā)適用不同規(guī)模企業(yè)與滿足不同工況條件下使用要求的換熱器，則應(yīng)開發(fā)不同品種與規(guī)格系列的換熱器，要達(dá)到這一目的其重點(diǎn)是:突破管板焊接技術(shù)難關(guān)。為此，需要重點(diǎn)進(jìn)行PFA管板焊接的技術(shù)研究。管板焊接可分單根列管焊與列管組合焊，前者工效低，過(guò)程難以控制，毒性大不利環(huán)保與操作者身體健康。后者則操作難度大，管板熔融焊接則要求管板焊接平整、焊接強(qiáng)度好。焊口定型是管板 焊接的技術(shù)關(guān)鍵。管板焊接后的平整度由焊接夾具控制，焊接強(qiáng)度由工藝過(guò)程控制保證，焊口定型是由一種特制的焊銷來(lái)實(shí)現(xiàn)。在PFA換熱器制作過(guò)程中，對(duì)插入列管內(nèi)用于定型的焊銷要求很高，該焊銷必須在400°C高溫下不熔融、不變形、抗腐蝕，并要具有強(qiáng)度好，熱膨脹性能好與極佳的防粘性，同時(shí)要具有焊銷與管板熔融焊接時(shí)的融體無(wú)任何物理及化學(xué)反應(yīng)，并與焊接本體的熱導(dǎo)性能相近似等特殊要求。因此焊銷對(duì)材質(zhì)要求十分苛刻，需要有一種特制的焊銷，達(dá)到PFA換熱器管板焊接等領(lǐng)域所需的技術(shù)要求，突破PFA換熱器管板焊接技術(shù)難關(guān)。通過(guò)檢索國(guó)內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)，只查到一篇較為接近的專利文獻(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)枮?4194517.0的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種纖焊銷及其制造方法，其所述纖焊銷，用于焊接例如纜線接線頭與鐵軌，包括壓制或車削的主體，其一端設(shè)有一凸頭，一個(gè)由焊料合金制的蓋壓在凸頭上，助焊劑設(shè)在蓋與凸頭的空間中。蓋的外徑與主體的外徑相當(dāng)，而內(nèi)徑稍小于凸頭的外徑，可以密封地包住助焊劑。其所述制造纖焊銷的方法，纖焊銷用于焊接例如纜線接線頭與鐵軌，該方法的特征在于:所述的纖焊銷的主體機(jī)加工，最好是車削或壓制出，一個(gè)凸頭設(shè)在其一端，具有焊料合金的厚壁的空心蓋機(jī)加工，最好是冷壓或車削出，所述的蓋的外徑與所述的主體的外徑相當(dāng)，所述的蓋的內(nèi)徑比所述的凸頭的外徑稍小，所述的蓋充填著助焊劑，和內(nèi)部有助焊劑的蓋壓裝在所述的主體的凸頭。上述現(xiàn)有技術(shù)雖然制造方法簡(jiǎn)單，但不能解決上述PFA管板焊接技術(shù)難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在400°C高溫下不熔融、不變形、抗腐蝕、不粘性極強(qiáng)的HFSi焊銷及其制備方法，其能達(dá)到PFA換熱器管板焊接等領(lǐng)域所需的技術(shù)要求、解決PFA管板焊接中的技術(shù)難點(diǎn)，從而降低了 PFA換熱器的制造成本。本發(fā)明的技術(shù)方案是:所述HFSi焊銷由三種原料混合后經(jīng)壓制燒結(jié)而成，所述三種原料及其重量百分比為:70%的氟樹脂粉、20%的聚苯酯和10%的陶瓷粉。所述HFSi焊銷的制備方法，其工藝流程包括:
A、配料與攪拌混合:按7:2:1稱取氟樹脂粉、聚苯酯、陶瓷粉投入攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌混合均勻；
B、計(jì)量與壓制:根據(jù)焊銷規(guī)格選取壓模，將上述配料投入壓模中，進(jìn)行壓制，并保壓，脫模后按順序擺放在金屬盒中；
C、燒結(jié)冷卻:將壓制的毛坯放入燒結(jié)爐中，升溫至380°C，恒溫一小時(shí)，再降至320°C保溫一小時(shí)后關(guān)閉電源，隨爐自然冷卻至室溫，即可取出用作焊銷的毛坯；
D、表面粗化處理:將毛坯用鐵絲從中心孔內(nèi)串連起來(lái)，放入噴砂設(shè)備中，噴砂時(shí)勻速滾動(dòng)，達(dá)到毛坯表面均勻粗化的目的；
E、硅樹脂浸潰與固化:將經(jīng)表面粗化處理的毛坯用酒精清洗，去除塵埃，稍涼后放硅樹脂+甲苯溶液中浸潰約一分鐘，取出 后晾曬，當(dāng)無(wú)溶液滴落，即放入烘箱，烘烤二小時(shí)，使毛坯表面樹脂充分固化，并形成一層透明的硬膜，經(jīng)冷卻后成為HFSi焊銷。在上述方法中，優(yōu)選地，攪拌混合時(shí)，將配料攪拌混合10 —15分鐘，混合溫度< 60°C，要求混合均勻無(wú)結(jié)塊成團(tuán)現(xiàn)象。所述焊銷規(guī)格為Φ6Χ2Χ35或Φ4Χ1Χ35，配料投入壓模時(shí)，按2.35g/cm3比重計(jì)算料量。進(jìn)行壓制時(shí)的壓力為300— 350kg/cm2，保壓時(shí)間為0.5分鐘/模。燒結(jié)時(shí)，升溫以100°C /小時(shí)的速度進(jìn)行，降溫則以20°C /小時(shí)的速度緩慢降溫。烘箱烘烤時(shí)的溫度為320°C ±10°C。所述HFSi焊銷用于PFA管板焊接。本發(fā)明研究的是一種使用在化工、冶煉、表面處理等行業(yè)腐蝕性介質(zhì)熱交換的PFA換熱器制作過(guò)程中用于插入列管內(nèi)定型的一種由復(fù)合材料制作的焊銷。所述HFSi焊銷在400°C高溫下不熔融、不變形、抗腐蝕，并具有強(qiáng)度好、熱膨脹性能好與防粘性極強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具備焊銷與管板熔融焊接時(shí)的融體無(wú)任何物理及化學(xué)反應(yīng)，并與焊接本體的熱導(dǎo)性能相近似等特殊要求，符合PFA管板焊接工藝條件。本發(fā)明HFSi焊銷解決了 PFA管板焊接的技術(shù)難點(diǎn)，管板焊接后，列管內(nèi)孔焊接處平整光滑，熱膨脹率與PFA相近，有利于克服管板焊接后端板形變，換熱系數(shù)經(jīng)測(cè)定為I一2kcal/mh°C，與PFA 0.26kcal/mh°C相近，遠(yuǎn)小于金屬40kcal/mh°C。采用HFSi焊銷焊接PFA管板，未發(fā)現(xiàn)因熔體流動(dòng)堵塞列管，且焊接處內(nèi)徑一致，焊接深度達(dá)到2—3mm,為列管壁厚的3—4倍。熱交換制品經(jīng)IMpa/cm2水壓試驗(yàn)，保壓2小時(shí)無(wú)泄漏，合格率達(dá)100%。因此本發(fā)明有利于開發(fā)不同品種與規(guī)格系列的換熱器，降低了制造成本，為PFA換熱器焊接加工開辟了廣闊的前景。由于焊接技術(shù)的突破，簡(jiǎn)化了換熱器的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與規(guī)格品種系列化，其工藝路線與焊接技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，達(dá)到國(guó)際同等先進(jìn)水平。
具體實(shí)施例方式所述HFSi焊銷由三種原料混合后經(jīng)壓制燒結(jié)而成，所述三種原料及其重量百分比為:70%的氟樹脂粉、20%的聚苯酯和10%的陶瓷粉。以下對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。一、HFSi焊銷的技術(shù)關(guān)鍵
HFSi焊銷是用在PFA換熱器制作過(guò)程中，當(dāng)換熱器端板裝入焊接夾具時(shí)，列管兩端分別穿過(guò)孔板，將伸出部分與端板修理平整并向孔內(nèi)插入焊銷，利用高溫下焊銷的膨脹與端板熱膨脹產(chǎn)生的熔脹合力，將熔融的孔板與列管壁擠壓融為一體，達(dá)到焊接的目的。經(jīng)冷卻定型后，拔出焊銷，管板各孔孔徑保持焊前狀態(tài)，孔板平整，孔內(nèi)無(wú)熔痕，并確保列管暢通。根據(jù)工藝要求，PFA換熱器需在380°C -400°C高溫下進(jìn)行，熔融時(shí)腐蝕性極強(qiáng)。因此，在管板焊接試驗(yàn)過(guò)程中曾選用各種抗腐蝕性焊接焊銷，如:鎳合金金屬焊銷、陶瓷焊銷，因其熱導(dǎo)性能好、管板熔融時(shí)管壁融體流動(dòng)大，造成焊銷端部熔體堆積堵管，而用玻纖布與環(huán)氧制成的焊銷，管板熔融時(shí)粘附嚴(yán)重及固化后膠液不耐高溫導(dǎo)致粘膠劑碳化分解。因此焊銷的正確選材是PFA管板熔融焊接的技術(shù)關(guān)鍵。本發(fā)明通過(guò)分析與多種配方的合成試驗(yàn)，HFSi配方焊銷達(dá)到使用要求，其性能達(dá)到400°C高溫下不熔融、不變形、抗腐蝕且具有較好強(qiáng)度、熱膨脹性、熱導(dǎo)性均符合使用要求，特別具有優(yōu)異的不粘性。與熔融的PFA管板無(wú)任何物理及化學(xué)反應(yīng)，HFSi焊銷經(jīng)檢測(cè)與防腐試驗(yàn)結(jié)果見下表。HFSi焊銷性能
權(quán)利要求
1.一種HFSi焊銷，其特征是，所述HFSi焊銷由三種原料混合后經(jīng)壓制燒結(jié)而成，所述三種原料及其重量百分比為:70%的氟樹脂粉、20%的聚苯酯和10%的陶瓷粉。
2.—種HFSi焊銷的制備方法，其工藝流程包括: A、配料與攪拌混合:按7:2:1稱取氟樹脂粉、聚苯酯、陶瓷粉投入攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌混合均勻； B、計(jì)量與壓制:根據(jù)焊銷規(guī)格選取壓模，將上述配料投入壓模中，進(jìn)行壓制，并保壓，脫模后按順序擺放在金屬盒中； C、燒結(jié)冷卻:將壓制的毛坯放入燒結(jié)爐中，升溫至380°C，恒溫一小時(shí)，再降至320°C保溫一小時(shí)后關(guān)閉電源，隨爐自然冷卻至室溫，即可取出用作焊銷的毛坯； D、表面粗化處理:將毛坯用鐵絲從中心孔內(nèi)串連起來(lái)，放入噴砂設(shè)備中，噴砂時(shí)勻速滾動(dòng)，達(dá)到毛坯表面均勻粗化的目的； E、硅樹脂浸潰與固化:將經(jīng)表面粗化處理的毛坯用酒精清洗，去除塵埃，稍涼后放硅樹脂+甲苯溶液中浸潰約一分鐘，取出后晾曬，當(dāng)無(wú)溶液滴落，即放入烘箱，烘烤二小時(shí)，使毛坯表面樹脂充分固化，并形成一層透明的硬膜，經(jīng)冷卻后成為HFSi焊銷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的HFSi焊銷的制備方法，其特征是，攪拌混合時(shí)，將配料攪拌混合10—15分鐘,混合溫度< 60°C,混合均勻無(wú)結(jié)塊成團(tuán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的HFSi焊銷的制備方法，其特征是，所述焊銷規(guī)格為Φ6Χ2Χ35或Φ4Χ1Χ35 ;配料投入壓模時(shí) ，按2.35g/cm3比重計(jì)算料量。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的HFSi焊銷的制備方法，其特征是， 進(jìn)行壓制時(shí)的壓力為300— 350kg/cm2，保壓時(shí)間為0.5分鐘/模。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的HFSi焊銷的制備方法，其特征是， 燒結(jié)時(shí)，升溫以100°c /小時(shí)的速度進(jìn)行，降溫則以20°C /小時(shí)的速度緩慢降溫。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的HFSi焊銷的制備方法，其特征是， 烘箱烘烤時(shí)的溫度為320°C ±10°C。
8.權(quán)利要求1所述的HFSi焊銷用于PFA管板焊接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種HFSi焊銷及其制備方法。所述HFSi焊銷由三種原料混合后經(jīng)壓制燒結(jié)而成，所述三種原料及其重量百分比為70%的氟樹脂粉、20%的聚苯酯和10%的陶瓷粉。所述HFSi焊銷的制備方法，包括配料與攪拌混合；計(jì)量與壓制；燒結(jié)冷卻；表面粗化處理；硅樹脂浸漬與固化。HFSi焊銷在400℃高溫下不熔融，不變形，抗腐蝕，具有強(qiáng)度好、熱膨脹性能好與極佳的防粘性，焊銷與管板熔融焊接時(shí)的融體無(wú)任何物理及化學(xué)反應(yīng)，管板焊接后，列管內(nèi)孔焊接處平整光滑，達(dá)到了PFA換熱器管板焊接等領(lǐng)域所需的技術(shù)要求、解決了PFA管板焊接的技術(shù)難點(diǎn)，降低了制造成本，為PFA換熱器焊接加工開辟了廣闊的前景。
文檔編號(hào)B23K37/00GK103231185SQ20131011376
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者朱基貴 申請(qǐng)人:株洲宏大高分子材料有限公司