[发明专利]一种硬质合金钎焊用复合钎料及其制备方法和在截齿钎焊中的应用

说明书

本发明属于钎焊材料领域，具体涉及一种硬质合金钎焊用复合钎料及其制备方法和在截齿钎焊中的应用。该复合钎料为夹芯材料，包括位于芯部的铁钴镍合金网，以及分别复合在所述铁钴镍合金网两侧表面上的第一、第二钎料部，所述第一、第二钎料部通过对应填充在铁钴镍合金网网孔中的铜基钎料连接成一体；所述铁钴镍合金网由以下质量百分比的组分组成：Ni 24～34％，Co 12～22％，余量为Fe。本发明的复合钎料，可有效缓释截齿钎焊接头热应力，降低刀体开裂风险。铁镍钴合金中的Fe、Ni、Co会微量溶解扩散进入钎缝，有利于Fe‑Ni‑Co固溶体的形成，减少η脆性相的产生，有效增强接头强度。

技术领域

本发明属于钎焊材料领域，具体涉及一种硬质合金钎焊用复合钎料及其制备方法和在截齿钎焊中的应用。

背景技术

截齿是采煤及掘进机械的主要部件，随着近年来我国在采煤、掘进机械方面的大力发展，截齿用量日益增加。面对日益复杂的恶劣工况，对截齿的质量要求也不断提高。截齿在服役中受力复杂、环境恶劣，是采煤、掘进机械主要的易损部件。截齿质量的好坏将直接影响采煤、掘进机械生产能力的发挥、功率的消耗、工作平稳性和其他零部件的使用寿命。截齿是由硬质合金刀头焊接在截齿钢基体凹槽上所组成的切割刀具。截齿质量的好坏主要取决于钢基体与硬质合金刀头的钎焊质量。

目前，纽扣状钎料是用于截齿的硬质合金刀头与截齿钢基体钎焊的常用钎焊材料。

钎焊单个截齿时，需将多片纽扣料预置在钢基体凹槽底部，钎料量受限于每片纽扣料质量的稳定性。单个截齿钎料量很难一致，导致钎焊质量稳定性差。预置在钢基体凹槽底部的纽扣料，熔融填缝时需爬升的高度大，易造成气孔、未焊透、夹渣等缺陷。更严重的是，截齿硬质合金刀头的热膨胀系数为4.5×10^-6/K，其钢基体的热膨系数为1.1-1.4×10^-5/K，二者差别较大，钎焊时易产生残余热应力。应力值达到一定程度时，会影响钎缝性能，甚至引发钎缝或硬质合金刀头开裂，使截齿的可靠性和使用寿命大幅降低。另外，现有纽扣料中的强化元素含量较少，含量多时纽扣料脆硬性大，较难成形，从而导致截齿的钎缝强度较低。目前，我国截齿在生产中有大约10％-20％的硬质合金刀头先期脱落，脱落的主要因素是钎焊接头抗剪强度不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硬质合金钎焊用复合钎料，以进一步增强接头强度，缓释接头的焊接热应力。

本发明的第二个目的在于提供上述硬质合金钎焊用复合钎料的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供上述复合钎料在截齿钎焊中的应用。

为实现上述目的，本发明的硬质合金钎焊用复合钎料的技术方案是：

一种硬质合金钎焊用复合钎料，所述复合钎料为夹芯材料，包括位于芯部的铁钴镍合金网，以及分别复合在所述铁钴镍合金网两侧表面上的第一、第二钎料部，所述第一、第二钎料部通过对应填充在铁钴镍合金网网孔中的铜基钎料连接成一体；

所述铜基钎料由以下重量份的组分组成：Cu 45.0～52.0份、Zn 8.0～10.0份、Ni12.0～14.0份、Mn 22～28份；

所述铁钴镍合金网由以下质量百分比的组分组成：Ni 24～34％，Co 12～22％，余量为Fe。

本发明的复合钎料，使用铁钴镍合金网复合铜基钎料，特定成分的铁镍钴合金网形成可伐合金，在20-450℃范围内具有与硬质合金近似的线膨胀系数，可有效缓释截齿钎焊接头热应力，降低刀体开裂风险。另外，铁镍钴合金中的Fe、Ni、Co会微量溶解扩散进入钎缝，从而有利于Fe-Ni-Co固溶体的形成，减少η脆性相的产生，而且Co还能补充硬质合金中粘结相Co的流失，有效增强接头强度，从而提高截齿的可靠性和使用寿命。

优选的，所述铜基钎料由以下重量份的组分组成：Cu 47.0～50.0份、Zn 8.0～10.0份、Ni12.0～14.0份、Mn 25～28份。