[发明专利]一种复合钎料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种复合钎料及其制备方法，所述复合钎料包含由银、钛和任选的铜组成的合金基体和碳化物陶瓷颗粒，其中所述合金基体和碳化物陶瓷颗粒的重量比为1：0.01‑0.03。经研究发现，本发明的复合钎料能够克服现有技术中Ti(C,N)基金属陶瓷与合金钎焊界面润湿性差、焊接接头强度低的缺陷，实现金属陶瓷与合金的可靠连接，获得具有较高强度的钎焊接头。

技术领域

本发明属于金属基复合材料和粉末冶金的领域，更具体地，本发明通常涉及一种复合钎料及其制备方法。

背景技术

Ti(C,N)基金属陶瓷由于其具有良好的高温强度、红硬性、化学稳定性以及耐腐蚀性能，因此已广泛应用于机械加工领域。但由于金属陶瓷可加工性差，使其通常需要与合金材料结合使用。因此，实现Ti(C,N)基金属陶瓷与合金的可靠连接具有重要的意义和价值。目前许多焊接方法已经用于陶瓷与金属的连接，比如过钎焊、扩散焊、微波焊接和自蔓延高温合成连接等，其中钎焊的应用最为广泛。

在金属陶瓷与合金的钎焊过程中通常存在两个主要问题：第一是钎料在陶瓷表面润湿性能差，导致陶瓷和钎料界面结合较弱；第二是陶瓷和金属两者热膨胀系数和弹性模量相差很大，导致接头产生很大的残余应力，这是接头强度较低的主要原因。因此，目前急需一种新型的复合钎料来改善上述问题。

发明内容

本发明的目的在于通过提供一种新型的复合钎料，克服现有技术中Ti(C,N)基金属陶瓷与合金钎焊界面润湿性差、焊接接头强度低的缺陷，实现金属陶瓷与合金的可靠连接，获得具有较高强度的钎焊接头。

为了实现上述目的，在一方面，本发明提供了一种复合钎料，其包含由银、钛和任选的铜组成的合金基体和碳化物陶瓷颗粒，其中，所述合金基体和碳化物陶瓷颗粒的重量比为1：0.01-0.03。

在本发明的一个优选实施方式中，基于所述合金基体的总重量，所述合金基体中银、钛和铜的重量占比分别为40-80％、10-30％和0-30％。

在本发明的一个优选实施方式中，所述碳化物陶瓷颗粒的粒径为0.5-10μm。

在本发明的另一个优选实施方式中，所述碳化物陶瓷颗粒为碳化钛、碳化钨和碳化铬中的一种或多种。

在另一方面，本发明还提供了一种上述复合钎料的制备方法，其包括：将银粉、钛粉和任选的铜粉与碳化物粉末混合，并进行机械合金化。

在本发明的一个优选实施方式中，所述机械合金化通过在惰性气氛中进行球磨而进行，其中，所述球磨的条件包括：球磨转速为300-450rpm、球磨时间为36-96h和球料比为15-30：1。

在另一方面，本发明还提供了一种用于金属陶瓷与合金的焊钎方法，其包括：在待焊金属陶瓷表面和待焊合金表面中的至少一个上施用上述复合钎料，并进行焊钎。

在本发明的另一个优选实施方式中，所述焊钎的条件包括：焊钎温度为870-950℃、真空度不低于1.0×10^-2Pa和焊钎时间为10-40min。

在本发明的一个优选实施方式中，在施用所述复合钎料之前，将所述待焊金属陶瓷表面和待焊合金表面中的至少一个经400-600目砂纸打磨，并超声清洗10-20min。

在另一方面，本发明还提供了上述复合钎料在用于金属陶瓷与合金的焊钎中的用途。

经过研究发现，本发明提供的复合钎料至少包括以下优点：

1.本发明中在银基钎料的基础上添加元素钛，在钎焊过程中钛作为活性元素可以与陶瓷基体生成反应层，提高钎焊过程中钎料与母材的润湿性；