[发明专利]复合金属箔及其制造方法

说明书

本发明涉及复合金属箔及制造方法，所述复合金属箔包括中间层及包覆在中间层两侧的面层，复合金属箔的总厚度为10μm‑600μm；所述中间层按重量百分比包含如下元素：锌15％‑45％、银0.1％‑1.5％、镍0.001％‑0.01％、锆0.005％‑0.03％、钪0.002％‑0.008％，钕0.005％‑0.05％，余量为铜；所述面层按重量百分比包含如下元素：锰0.8％‑2％、锌22％‑31％、铜10％‑20％、钇0.001％‑0.02％、钕0.001％‑0.08％，余量为银。本发明与现有技术相比，根据本发明实施例的复合金属箔，合金特性优异，与基体材料的结合度高，工艺适应性强，焊接韧塑性高，焊接相容性好，可以应用于多种同体系的基体材料组合的焊接。

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及复合金属材料，尤其涉及一种复合金属箔及其制造方法。

背景技术

硬质合金具有优异的强度、硬度和耐磨性，是用于制造刀具、夹具、钻探头等耐磨机械的关键材料。由于硬质合金韧性和塑性较低，且成本高昂，在实际应用中硬质合金机械均为非整体式，通常采用焊接的方法将其连接固定于钢基体上应用。刀具、夹具、钻探头等机械长期服役于大冲击载荷、大交变载荷、挤压和腐蚀环境中，其失效通常发生在焊接处，因此，硬质合金构件的性能、精度和寿命很大程度上取决于焊接质量。焊接是一种采用加热、高温或高压的方式连接材料的工艺。钎焊是应用于硬质合金与钢基体连接的最常用也相对最有效的方法，采用比母材熔点低的焊料，在高温下利用液态焊料润湿母材，填充接头间隙，并与母材互相扩散实现连接，其实质是包括热能传递、元素扩散、化学冶金反应、焊接基体材料组织及晶粒变化等一系列化学、物理现象的综合过程。其中，焊料的性能是决定焊接质量关键。

现有焊料在应用于硬质合金构件焊接时，主要存在以下不足：1)焊料自身合金特性不理想，主要表现为熔点高、固液相线温度区窄、晶粒粗化、存在脆性相等；2)焊料与基体材料的焊接结合性差，由于两侧为异质材料，焊料难以同时与两侧的基体达到理想的冶金结合；3)焊料对工艺敏感性强，焊料熔融流动性和结晶凝固需要理想的温度场，而由于焊接空间小、焊接时间短，钎焊的焊接温度场难以控制，特别当焊料填充复杂空间时，温度梯度较大，导致焊接区域组织不均匀；4)焊接区域韧塑性差，焊料合金组织存在微观夹渣、脆性金属间化合物、微区焊接裂纹等缺陷，焊料两侧异质材料具有不同的热膨胀系数，在焊接过程中，两侧基体材料与焊料合金之间形成不同热应力并残留于焊接区域，在实际服役过程中，焊接区域易发生脆性或疲劳破坏；5)焊料的相容性差，同一种焊料只能应用于固定组合的异质材料的焊接，工业成本高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供复合金属箔及复合金属箔的制造方法，本发明主旨如下：

根据本发明的一方面，一种复合金属箔，包括中间层及包覆在中间层两侧的面层，复合金属箔的总厚度为10μm-600μm；所述中间层按重量百分比包含如下元素：锌Zn 15％-45％、银Ag 0.1％-1.5％、镍Ni 0.001％-0.01％、锆Zr 0.005％-0.03％、钪Sc 0.002％-0.008％，钕Nd 0.005％-0.05％，余量为铜Cu；所述面层按重量百分比包含如下元素：锰Mn0.8％-2％、锌Zn 22％-31％、铜Cu 10％-20％、钇Y 0.001％-0.02％、钕Nd 0.001％-0.08％，余量为银Ag。

根据本发明的示例性实施例，所述中间层材料中Zr、Sc和Nd的重量百分比合计为0.013％-0.072％；所述面层材料中Y的重量百分比与Nd的重量百分比的比值为1:2-1:4。

根据本发明的示例性实施例，当所述复合金属箔的总厚度不大于100μm时，中间层厚度占总厚度的5％-12％；当所述复合金属箔的总厚度大于100μm且不大于200μm时，中间层厚度占总厚度的15％-25％；当所述复合金属箔的总厚度大于200μm时，中间层厚度占总厚度的30％-55％。

根据本发明的示例性实施例，所述复合金属箔中间层两侧的面层厚度的比值为1:1-1:3。