本發(fā)明屬于焊接料，具體涉及一種快速感應(yīng)焊接材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、塑料具有質(zhì)輕、防水、耐摔、抗腐蝕、原料價(jià)格低、生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。在日常生活生產(chǎn)中被廣泛使用。塑料制品一般采用注塑、吹塑、吸塑等工藝制作，對(duì)于復(fù)雜的異形、中空或大尺寸等特殊結(jié)構(gòu)，常采用焊接方式進(jìn)行連接。傳統(tǒng)塑料焊接通常采用熱板焊或熱風(fēng)焊，其中熱板焊屬于接觸式焊接方式，待焊接材料需先壓緊熱板，焊接處融化后撤出熱板后再將熔化處壓緊融為一體，焊接過(guò)后熱板上常殘留塑料殘液，清除處理起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，若不及時(shí)處理或者處理不干凈還會(huì)造成焊接不均勻，影響產(chǎn)品良率。熱風(fēng)焊是用熱風(fēng)吹熔化待焊接面后再加壓熔接，焊接速度慢、能效較低，影響生產(chǎn)效率，不適合批量化生產(chǎn)。

2、除上述兩種焊接方法之外，感應(yīng)焊接是通過(guò)高頻感應(yīng)電磁場(chǎng)下導(dǎo)電試樣內(nèi)生成感應(yīng)電流、電流產(chǎn)生焦耳熱實(shí)現(xiàn)材料快速熔化的焊接方法，具有非接觸加熱、熔化速率快、焊接效率高等優(yōu)點(diǎn)，在塑料制造領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而大多數(shù)塑料并不導(dǎo)電，感應(yīng)電磁場(chǎng)無(wú)法直接對(duì)塑料進(jìn)行加熱，因此需要在材料中添加能夠感應(yīng)加熱的導(dǎo)電成分或者使用具有感應(yīng)加熱功能的導(dǎo)電焊料。但是，直接使用金屬網(wǎng)或者塑料添加導(dǎo)電顆粒的方式制備導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，不僅成本較高，宏觀含量的金屬殘余對(duì)焊接件的物性和強(qiáng)度均產(chǎn)生不利影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種快速感應(yīng)焊接材料及其制備方法和應(yīng)用。

2、本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：

3、本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種快速感應(yīng)焊接材料，包括多個(gè)單元焊接料結(jié)構(gòu)，所述單元焊接料結(jié)構(gòu)包括塑料基底和導(dǎo)電功能層，多個(gè)所述單元焊接料結(jié)構(gòu)呈重復(fù)周期性排列設(shè)置。

4、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述快速感應(yīng)焊接材料至少為以下結(jié)構(gòu)體中的一種：

5、(a)一維線性結(jié)構(gòu)體，由至少兩個(gè)單元焊接料結(jié)構(gòu)經(jīng)線性堆疊制作而成；

6、(b)二維平面結(jié)構(gòu)體，由至少兩個(gè)一維線性結(jié)構(gòu)體經(jīng)線性堆疊制作而成，其堆疊路徑與一維線性結(jié)構(gòu)體的堆疊路徑在同一平面內(nèi)且相互垂直；

7、(c)三維立體結(jié)構(gòu)體，由至少兩個(gè)二維平面結(jié)構(gòu)體經(jīng)線性堆疊制作而成，其堆疊路徑垂直于一維線性結(jié)構(gòu)體的堆疊路徑與二維結(jié)構(gòu)體的堆疊路徑所構(gòu)成的平面。

8、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述塑料基底和導(dǎo)電功能層之間還復(fù)合有用于增強(qiáng)兩者之間結(jié)合力和熱傳導(dǎo)效率的輔助功能層；

9、所述輔助功能層是將氮化物、碳化物、氧化物或氯化物中的任何一種材料通過(guò)噴涂、濺射、蒸鍍或電鍍中的任何一種方式復(fù)合在塑料基底和導(dǎo)電功能層之間而形成的。

10、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述導(dǎo)電功能層的結(jié)構(gòu)呈平板狀或格柵狀設(shè)置。

11、作為本發(fā)明的第二個(gè)方面，還提供了一種如上述任一所述的復(fù)合焊接料結(jié)構(gòu)在塑料快速感應(yīng)焊接領(lǐng)域中的應(yīng)用。

12、作為本發(fā)明的第三個(gè)方面，還提供了一種如上述任一所述的快速感應(yīng)焊接材料的制備方法，包括以下步驟：

13、步驟一：制備塑料基底，將功能材料經(jīng)表面處理后與熱塑性塑料混合均勻并擠出造粒,獲得復(fù)合材料，將復(fù)合材料通過(guò)如注塑、吹塑、吸塑或熔融蒸發(fā)中的任何一種方式制備獲得塑料基底；

14、步驟二：制備單元焊接料結(jié)構(gòu)，先將塑料基底表面進(jìn)行粗化和活化處理，再將導(dǎo)電材料通過(guò)如噴涂、濺射、蒸鍍或電鍍中的任何一種方式復(fù)合在塑料基底表面形成導(dǎo)電功能層，獲得單元焊接料結(jié)構(gòu)；

15、步驟三：將多個(gè)步驟二制備獲得的單元焊接料結(jié)構(gòu)進(jìn)行重復(fù)周期性排列即可制備獲得所述快速感應(yīng)焊接材料。

16、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述步驟一中，功能材料與熱塑性塑料的用量比例為(1-2):(3-4)。

17、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述步驟一制備的塑料基底的厚度為100nm-100μm。

18、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述步驟一中，功能材料至少為陶瓷晶體、石墨、石墨烯、玻璃纖維、碳納米管或碳纖維中的一種，且功能材料用酸泡法或使用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理。

19、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述步驟二中，導(dǎo)電材料至少為石墨、銅、鋁或鎳中的一種，所述導(dǎo)電功能層的厚度為100nm-100μm。

20、本發(fā)明的有益效果在于：

21、本發(fā)明在塑料基底上制備導(dǎo)電功能層和輔助功能層獲得單元焊接料結(jié)構(gòu)，并將多個(gè)單元焊接料結(jié)構(gòu)按照特殊的堆疊方式制備出具有一維線性結(jié)構(gòu)、二維平面結(jié)構(gòu)或三維立體結(jié)構(gòu)的快速感應(yīng)焊接材料，能適配不同使用場(chǎng)景，且制造工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本相對(duì)較低，而且焊接速度快、力學(xué)強(qiáng)度高，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種快速感應(yīng)焊接材料，其特征在于：包括多個(gè)單元焊接料結(jié)構(gòu)，所述單元焊接料結(jié)構(gòu)包括塑料基底和導(dǎo)電功能層，多個(gè)所述單元焊接料結(jié)構(gòu)呈重復(fù)周期性排列設(shè)置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速感應(yīng)焊接材料，其特征在于：所述快速感應(yīng)焊接材料至少為以下結(jié)構(gòu)體中的一種：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速感應(yīng)焊接材料，其特征在于：所述塑料基底和導(dǎo)電功能層之間還復(fù)合有用于增強(qiáng)兩者之間結(jié)合力和熱傳導(dǎo)效率的輔助功能層；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速感應(yīng)焊接材料，其特征在于：所述導(dǎo)電功能層(2)的結(jié)構(gòu)呈平板狀或格柵狀設(shè)置。

5.一種如權(quán)利要求1-4任一所述的快速感應(yīng)焊接材料在塑料快速感應(yīng)焊接領(lǐng)域中的應(yīng)用。

6.一種如權(quán)利要求1-4任一所述的快速感應(yīng)焊接材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種快速感應(yīng)焊接材料的制備方法，其特征在于，所述步驟一中，功能材料與熱塑性塑料的用量比例為(1-2):(3-4)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種快速感應(yīng)焊接材料的制備方法，其特征在于：所述步驟一制備的塑料基底的厚度為100nm-100μm。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種快速感應(yīng)焊接材料的制備方法，其特征在于：所述步驟一中，功能材料至少為陶瓷晶體、石墨、石墨烯、玻璃纖維、炭黑、碳納米管或碳纖維中的一種，且功能材料用酸泡法或使用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種快速感應(yīng)焊接材料的制備方法，其特征在于：所述步驟二中，導(dǎo)電材料至少為石墨、銅、鋁或鎳中的一種，所述導(dǎo)電功能層的厚度為100nm-100μm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種快速感應(yīng)焊接材料及其制備方法和應(yīng)用，涉及焊接料技術(shù)領(lǐng)域，所述快速感應(yīng)焊接材料應(yīng)用于塑料快速感應(yīng)焊接，其結(jié)構(gòu)包括多個(gè)單元焊接料結(jié)構(gòu)，所述單元焊接料結(jié)構(gòu)包括塑料基底和導(dǎo)電功能層，多個(gè)所述單元焊接料結(jié)構(gòu)呈重復(fù)周期性排列設(shè)置。本發(fā)明提供的特殊結(jié)構(gòu)的快速感應(yīng)焊接材料能適配不同使用場(chǎng)景，且制造工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本相對(duì)較低，而且對(duì)比傳統(tǒng)塑料感應(yīng)焊接方式，金屬添加量大幅減少，焊接速度大幅提升的同時(shí)保持相似的力學(xué)強(qiáng)度，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：莊重,顏銘,程幟軍,王先平,將衛(wèi)斌,方前鋒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9