[发明专利]一种碳硅掺杂锌基钎焊材料的焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接领域，具体涉及一种碳硅掺杂锌基钎焊材料的焊接方法。

背景技术

焊接在现代制造业和工程建设中发挥了重要的作用。其中，钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件。随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对灯饰、首饰、餐具、头饰等金属饰品或工艺品等的外观设计、表面质量和材料性能有了更高的要求。目前，对于金属饰品或工艺品钎焊常用的是镍基、银基和铅锡合金等材料。

为保证焊材的焊接工艺性能，特别是保证焊材接完全熔化及焊道的浸润性良好，现有技术中一般在钎焊材料中加入的大量石墨及直接加入的少量铸造碳化钨或其他碳化物。

很多零件在长期使用和服役过程中发生材料表面严重磨损而失效。钎焊是一种表面改性处理方法，指将具有一定使用性能的合金材料借助一定的热源手段熔覆在母体材料的表面，以赋予母材特殊使用性能或使零件恢复原有形状尺寸的工艺方法。它可以提高零件使用寿命，使普通材料表面获得耐磨、耐腐蚀、高硬度的钎焊层。

发明内容

本发明提供一种碳硅掺杂锌基钎焊材料的焊接方法，本发明所采用的钎焊材料具有优良的润湿性，所述钎焊材料中的加入活性炭负载硅纳米材料，使得钎焊材料的焊接工艺性能，特别是保证钎焊焊丝焊接完全熔化及焊道的浸润性良好；本发明钎焊工艺利用二氧化碳保护焊作为热源进行钎焊，克服现有钎焊材料表面硬度和耐磨性差的问题，从而获得高的表面硬度和耐磨性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种碳硅掺杂锌基钎焊材料的焊接方法，该方法包括如下步骤：

（1）制备活性炭负载硅纳米材料粉体

将装有纳米一氧化硅粉末的小瓷舟水平放置于氧化铝管中间，然后将该管放在高温管式炉中，抽真空在20-50Pa，然后将温度900-1000℃并分别保温60-80min，之后升温到1300-1400℃保温4-6h；之后以10-15℃/min的速率降温到500-600℃并保温30-40min，同时以60sccm鼓入空气到炉腔，自然冷却至室温，得到硅纳米线，备用；

将硅烷偶联剂加入到去离子水，并用醋酸调节pH至3.5，在室温下搅拌30-50min，之后加入所述硅纳米线，在85-95℃回流反应15-20h，抽滤、洗涤、干燥，得到偶联后的硅纳米线复合物；

将得到的偶联后的硅纳米线复合物、纳米活性炭加入到去离子水，用超声波在45℃、150W的条件下混匀30-50min，室温下静止老化30-40h，用去离子水清洗多次至流出液呈中性，120-150℃烘干15-20h至恒重，再350-400℃焙烧3-5小时，冷却、干燥，制得活性炭负载硅纳米线，球磨粉碎得到活性炭负载硅纳米粉体；

（2）按照如下重量份配料:

Zn 66-73份

上述活性炭负载硅纳米材料粉体 1-1.5份

Sn 6-8份

V 6-9份

Cu 0.1-0.3份

稀土氧化物 0.2-0.3份；

按上述各组成的配比选择相应的粉体，按比例混合均匀得到混合粉体；

（3）将所述碳掺杂复合钎焊材料粉体将置于钎焊设备中，当真空度不低于5×10^-3Pa时，以10-15℃/min的速率升温至300-350℃，保温15-20min，以5-10℃/min的速率升温至700-750℃，保温20-25min，再以15-20℃/min的速率继续升温至钎焊温度950℃-1150℃，保温20-30min，最后随炉冷却至室温，即可。

优选的，所述稀土氧化物为CeO₂+ La₂O₃。

具体实施方式

实施例一

将装有纳米一氧化硅粉末的小瓷舟水平放置于氧化铝管中间，然后将该管放在高温管式炉中，抽真空在20Pa，然后将温度900℃并分别保温60min，之后升温到1300℃保温4h；之后以10℃/min的速率降温到500℃并保温30min，同时以60sccm鼓入空气到炉腔，自然冷却至室温，得到硅纳米线，备用。

将硅烷偶联剂加入到去离子水，并用醋酸调节pH至3.5，在室温下搅拌30-50min，之后加入所述硅纳米线，在85℃回流反应15h，抽滤、洗涤、干燥，得到偶联后的硅纳米线复合物。