[发明专利]一种含Hf的多元无硼镍基合金钎料、制备方法及其钎焊方法

说明书

本发明涉及钎焊技术领域，具体涉及一种含Hf的多元无硼镍基合金钎料、制备方法及其钎焊方法；这种含Hf的多元无硼镍基合金钎料，包括NiCrSiCuSn合金相和增强相Hf，各组分的质量百分比为51.0％～55.0％的Ni，12.0％～15.0％的Cr，3.0％～5.0％的Si，16.0％～20.0％的Cu，3.0％～5.0％的Sn和0～4％的Hf，通过真空电弧熔炼获得合金钎料，去除B元素，大大提高了钎料的韧性；加入少量Hf元素，在不提高钎焊温度的同时，降低了石墨化、热裂纹等热损伤的问题，减少了脆性相的产生，并提高了钎料对金刚石的把持力，提高了接头的强度和硬度，保证了接头的力学性能。

技术领域

本发明涉及钎焊技术领域，具体涉及一种含Hf的多元无硼镍基合金钎料、制备方法及其钎焊方法。

背景技术

与传统金刚石工具相比，单层钎焊金刚石工具具有金刚石磨粒固着力强，切削效率高，容屑空间大，使用寿命长等诸多优点，因而常用于硬脆材料的加工。但是仍存在一些不足，由于钎焊金刚石工具制造时，钎焊温度高，金刚石颗粒热损伤较大，导致其强度降低，在重负荷磨削加工过程中，这些热损伤较大的金刚石颗粒发生破碎、断裂，甚至整体脱落的几率相对就会高一些。

目前适于钎焊金刚石的常用活性钎料有镍基活性钎料、铜基活性钎料和银基活性钎料。银基活性钎料具有较低的熔化温度，能很好地润湿金刚石，但较高的含银量增加了钎焊成本。铜基钎料润湿性较好，但强度、硬度及耐磨性都不如Ni基钎料。

Ni基活性钎料具有较高的硬度和强度，抗磨损性能和耐腐蚀性能好，因而制成的金刚石工具可实现重负荷、恶劣环境条件下的操作作业，但其较高的钎焊温度会造成金刚石的石墨化、化学侵蚀、残余应力等热损伤，如金刚石的破损及孔洞等，削弱了金刚石的机械强度和基体对金刚石的把持力，造成金刚石的断裂和脱落。这些都会导致单层钎焊金刚石工具的强度和硬度降低，使用寿命减少。因此而展开Ni基活性钎料全面系统的研究，研发熔化温度低，硬度-强度-韧性最优的新型多元镍基活性钎料。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

本发明的目的在于解决Ni基活性钎料较高的钎焊温度造成金刚石的石墨化、化学侵蚀、残余应力等热损伤的问题，提供了一种含Hf的多元无硼镍基合金钎料、制备方法及其钎焊方法。

为了实现上述目的，本发明公开了一种含Hf的多元无硼镍基合金钎料，各组分的质量百分比为51.0％～55.0％的Ni，12.0％～15.0％的Cr，3.0％～5.0％的Si，16.0％～20.0％的Cu，3.0％～5.0％的Sn和0～4％的Hf。

本发明还公开了上述含Hf的多元无硼镍基合金钎料的制备方法，包括以下步骤：

S1：称取各元素：依据各元素质量百分比称取相应的Hf、Ni、Cr、Si、Cu、Sn单质原料，将称取后的单质金属用丙酮超声清洗10～20min，烘干；

S2：熔炼制备合金：将步骤S1中得到的烘干后的金属单质置于真空电弧熔炼设备中，抽真空至真空度为1×10^-3～5×10^-3Pa，并通入高纯Ar气作为保护气，采用脉冲电弧加热的方法熔炼合金，待合金随炉冷却后从炉中取出，制得合金铸锭，吸铸得到合金钎料。

所述步骤S1中Hf、Ni、Cr、Si、Cu、Sn单质的纯度均为99.5％。

所述步骤S2中脉冲电弧加热电流范围为50～150A。

所述步骤S2中熔炼合金时对钎料合金重熔-凝固-重熔-凝固反复熔炼至少5次。

本发明还公开了上述种含Hf的多元无硼镍基合金钎料的钎焊方法，包括以下步骤：

(1)分别采用粒度为320#、600#的砂纸打磨钢的钎焊面，然后用丙酮超声清洗5min，烘干；