[发明专利]用于硬质合金钎焊的WC颗粒增强的复合钎料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钎焊材料及其制备方法。 

背景技术

现代工业制造等产业迅猛发展，对机械加工等领域的要求也越来越高。具有切削速度高，加工效率高，耐磨性能好，刀具寿命长的硬质合金刀具是刀具产品中最重要组成部分之一。中国制造业发展迅猛，对硬质合金刀具的需求巨大，随着硬质合金品种和规格尺寸的增加，尤其是在复杂形状、长尺寸的或大规格的硬质合金刀具的制造方面现仍然存在问题，阻碍了大规格硬质合金刀具的应用。为了实现硬质合金与硬质合金之间的可靠连接，开始使用焊接技术，尤其是钎焊技术。 

目前的钎焊主要存在两个问题，并成为限制硬质合金连接发展的瓶颈技术。这两个问题分别是：其一钎料合金与硬质合金相比力学性能(尤其是硬度)相差很多，在工作中钎缝处往往首先破坏，随后开始破坏整个硬质合金刀具，最终破损无法再用；其二钎料与硬质合金这两种材料物理性质和化学性能方面存往很大的差异。在钎焊过程中容易产生较大的应力，所以其高质量大规格硬质合金的焊接问题一直难以解决。常用的钎焊方法中是采用银基、铜基和镍基钎料加热钎焊。为了提高焊接强度，人们做了很多工作，如用多金属夹层钎料降低接头的热应力或强化接头连接合金层，但如何达到既焊接牢固又避免在焊接过程中对硬质合金焊接接头损伤仍然没有较多办法。因为这些钎料通常有许多缺点，如在工作环境下力学性能差，难以保证钎焊接头的使用可靠性；常用钎料通常不含活性元素，对硬质合金的润湿性能一般；钎料制备过程复杂，通常需要大型的熔炼和甩带设备，制备工艺和设备复杂，生产周期长。 

发明内容

本发明的目的是为了解决硬质合金钎焊接头易磨损、工作强度较低、润湿性能差的技术问题，提供一种用于硬质合金钎焊的WC颗粒增强的复合钎料及其制备方法。 

用于硬质合金钎焊的WC颗粒增强的复合钎料按重量份数由0.01份～20份的Al、0.01份～l5份的Ti、20份～70份的Ni、1份～20份的W、1份～10份的Co、1份～10份的Cr、0.1份～10份的B、0.1份～10份的Fe、0.1份～10份的Si粉末及WC颗粒制成，WC颗粒的加入量为Al、Ti、Ni、W、Co、Cr、B、Fe、和Si粉末总体积的35％～55％。 

用于硬质合金钎焊的WC颗粒增强的复合钎料的制备方法按照以下步骤进行： 

一、称取原料：按重量份数称取0.01份～20份的Al、0.01份～l5份的Ti、20份～70份的Ni、1份～20份的W、1份～10份的Co、1份～10份的Cr、0.1份～10份的B、0.1份～10份的Fe和0.1份～10份的Si粉末； 

二、称取占Al、Ti、Ni、W、Co、Cr、B、Fe、和Si粉末总体积35％～55％的WC颗粒，WC颗粒的直径为l～15μm； 

三、复合钎料机械合金化：将球磨球、步骤一中称取的原料和步骤二称取的WC颗一起放入行星球磨机中，抽真空后充入氩气，然后在球料质量比为10～15﹕1、磨球直径为2～10mm、转速为200～400r/min的条件下球磨8～20h，且每5～10min球磨机转换一次转动方向，每球磨3～4h停歇0.5～1h，得到混合均匀的钎料粉末； 

四、熔炼：将步骤三的混合均匀钎料粉末放在高频感应熔炼炉中，同时向炉中充入氩气保护，在熔炼温度为900～1400℃的条件下熔炼5～20min，然后采用水冷超声波头施加在熔融钎料合金中，在施加频率为20～80kHz、振幅为20～50μm的条件下超声1～10min，空冷后，得到钎料合金块； 

五、复合钎料箔制备：采用线切割方法将钎料合金块切成尺寸小于10～20mm的合金块，然后将合金块放入内径为20～30mm、底部缝宽0.4～0.9mm的底部开缝的石英管中，再将石英管放入甩带机的感应线圈中，将甩带机内腔抽真空至气体的绝对压力为1×10^-3～4×10^-3Pa，再充入高纯的干燥氩气至甩带机内腔相对压力为0.05～0.1MPa，然后将甩带机的感应线圈进行加热，当石英管内的合金块被加热到熔融状态时，打开甩带机的储气罐，以相对压力为0.01～0.03MPa的条件下向石英管内通入干燥氩气，将熔融状态的合金块从石英管底部缝隙吹出，被吹出的熔融状态的合金块溅射到转速为10～30m/s的滚轮上，熔融合金块甩出厚度为0.1～2mm的箔带，冷却后，得到用于硬质合金钎焊的WC颗粒增强的复合钎料。 

本发明具有如下优点： 

一、本发明制备的复合钎料在球磨过程中WC增强相与钎料合金粉末可以充分均匀混合；