专利名称：钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料的制作方法
钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料属于焊接材料。
白口铸铁材料由于其价格低廉，具有优异的抗磨性，是农业机械、电力、矿山和建材等工业设备中常用的抗磨材料。但白口铸铁由于韧性差，因此，只适合用来制造工作速度和受工况冲击力较低的耐磨部件。白口铸铁耐磨部件常采用整体铸造、堆焊和复合等方法制造。整体铸造成本低，产品的耐磨性高，但韧性差，易形成裂纹，往往在磨损前因脆断提前失效、报废。在钢表面堆焊白口铸铁，由于焊接温度高，部件易产生变形，焊缝处易形成裂纹甚至开焊。复合材料在结构形状、机加工等工序中又受到一定的限制。钎焊由于焊接温度较低，钎焊后对材料的组织和性能影响较小，是经常用于异种金属连接的方法。白口铸铁硬而脆，国内外一直认为，白口铸铁钎焊没有意义。近年来，由于白口铸铁的各项综合性能得到提高，已成为重要的耐磨材料。因此，对于廉价、高硬度、耐磨损性优良的白口铸铁钎焊部件的开发应用，具有较大的经济效益。目前，适合于将白口铸铁与碳钢钎焊成耐磨部件的钎料有两类一类是银基钎料，一类是铜基钎料。用上述钎料钎焊白口铸铁的文献资料尚未见到报道。银基钎料熔点低，工艺性能好，钎焊接头强度高，但用其钎焊白口铸铁成本太高。铜基钎料与银基钎料相比，成本低，但钎料熔点高，工艺性能差，钎焊白口铸铁接头强度低。国内外已开发出的一些熔点较低的铜基钎料，主要用来钎焊铜、铜合金及钢，不适合钎焊白口铸铁。
本发明的目的是提供熔点较低，综合性能优良，成本低廉的钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料。通过钎焊的方法，将耐磨白口铸铁与钢连接起来，制造耐磨部件。
本发明的上述目的是这样实现的它是在CuZn基钎料的基础上，加入适量的Mn，Ni，Si，钎料的成分(重量wt％)是Cu-Zn-Mn-Ni-Si(20-30)％Zn，(6-12)％Mn，(0.5-2)％Ni，(0.2-1.0)％Si，余量Cu。
所述的钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料，是在加入适量的Mn，Ni，Si基础上，还含有Sn，钎料的成分(重量wt％)Cu-Zn-Mn-Ni-Si-Sn(30-40)％Zn，(4-8)％Mn，(1-3)％Ni，(0.5-1.5)％Si，(2-16)％Sn，余量Cu。
所述的钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料，是在加入适量的Mn，Ni，Si基础上，还含有Re，钎料的成分(重量wt％)是Cu-Zn-Mn-Ni-Si-Re(30-40)％Zn，(6-12)％Mn，(1-3)％Ni，(0.4-1.2)％Si，(0.2-0.8)％Re，余量Cu。
所述的钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料，是在加入适量的Mn，Ni，Si基础上，还含有Sn，Re，钎料的成分(重量wt％)是Cu-Zn-Mn-Ni-Si-Re-Sn(20-42)％Zn，(4-12)％Mn，(0.5-3.5)％Ni，(0.2-1.5)％Si，(0.1-1.0)％Re，(2-8)％Sn，余量Cu。
该发明所提供的多元铜基钎料配方系列，对其成分的选择，可根据钎焊白口铸铁具体成分选择不同系列。
本发明具有以下优点与已有制造白口铸铁耐磨部件技术相比，由于钎焊焊接温度较低，对白口铸铁组织和性能的影响较小，非常适合小型钎焊白口铸铁耐磨部件的生产。其配方成本低，熔点适中，钎焊白口铸铁工艺性能优良，白口铸铁与钢钎缝界面致密，具有较高的接头强度。该钎料不仅可以用于白口铸铁与钢连接生产耐磨部件，还可以用于铸钢与球墨铸铁的焊补。
下面结合实施例进一步说明本发明的细节及加工工艺过程。
本发明是在铜基钎料的基础上，经过大量实验，选配加入适量的合金元素，以获得适合钎焊白口铸铁的钎焊材料。在多元铜基钎料中添加的合金元素的作用是Mn的加入，与Cu形成低熔点固溶体，可以降低钎料熔点，提高钎缝强度。加入Si，可抑制钎料中Zn的挥发。加入Ni，可提高钎料的塑、韧性以及钎缝强度和润湿性能。加入Sn，可降低钎料熔点和提高钎料润湿性。加入Re，可提高钎料润湿性能和钎料强度。
本发明根据各种添加元素的作用机理，在综合考虑到钎料的成本、熔点、工艺性能和力学性能的基础上，使钎料熔点在800℃－856℃之间，钎焊白口铸铁工艺性能和力学性能优良，且成本和BCu62Zn钎料相近，采用二次回归组合设计方法，对加入合金元素进行优化，形成以上技术方案。该方案的实施例见下表
其加工工艺本发明钎焊白口铸铁的多元铜基钎料配方，钎料冶炼可在中频和高频感应加热炉中进行。热电偶直接插入钎料中控制加热温度。冶炼时，钎料表面添加特殊配置的覆盖剂，以最大限度减少氧化与烧损，并使熔融钎料充分除气与脱渣。对于熔点高的合金元素，是以合金方法加入。通过上述方法冶炼钎料，其成分均匀，钎料和总烧损系数小于0.1％。其工艺流程为配料→中间合金→冶炼→铸锭→检测→初轧→酸洗→精轧→清洗→包装。
按本发明钎焊白口铸铁的多元铜基钎料配方，达到的技术指标为钎料熔化温度810℃～856℃，在白口铸铁表面润湿铺展面积170mm2～190mm2(0.3g钎料，按GB89-11364标准试验)，钎缝剪切强度240～310MPa，钎料抗拉强度330～420MPa，延伸率15％～20％，钎料组织α＋β相。
权利要求
1.钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料，它包含Cu，Zn，其特征在于加入Mn，Ni，Si，钎料的成分(重量wt％)是Cu-Zn-Mn-Ni-Si(20-30)％Zn，(6-12)％Mn，(0.5-2)％Ni，(0.2-1.0)％Si，余量Cu。
2.权利要求1所述的钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料，其特征是还含有Sn，钎料的成分(重量wt％)Cu-Zn-Mn-Ni-Si-Sn(30-40)％Zn，(4-8)％Mn，(1-3)％Ni，(0.5-1.5)％Si，(2-6)％Sn，余量Cu。
3.权利要求1所述的钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料，其特征是还含有Re，钎料的成分(重量wt％)是Cu-Zn-Mn-Ni-Si-Re(30-40)％Zn，(6-12)％Mn，(1-3)％Ni，(0.4-1.2)％Si，(0.2-0.8)％Re，余量Cu。
4.权利要求1所述的钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料，其特征是还含有Sn，Re，钎料的成分(重量wt％)是Cu-Zn-Mn-Ni-Si-Re-Sn(20-42)％Zn，(4-12)％Mn，(0.5-3.5)％Ni，(0.2-1.5)％Si，(0.1-1.0)％Re，(2-8)％Sn，余量Cu。
全文摘要
钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料属于焊接材料。钎料的成分(重量wt%)是:Cu－Zn－Mn－Ni－Si:(20－30)/%Zn,(6－12)%Mn,(0.5－2)%Ni,(0.2－1.0)%Si,余量Cu;Cu－Zn－Mn－Ni－Si－Sn:(30－40)%Zn,(4－8)%Mn,(1－3)%Ni,(0.5－1.5)%Si,(2－6)%Sn,余量Cu;Cu－Zn－Mn－Ni－Si－Re:(30－40)%Zn,(6－12)%Mn,(1－3)%Ni,(0.4－1.2)%Si,(0.2－0.8)%Re,余量Cu;Cu－Zn－Mn－Ni－Si－Re－Sn:(20－42)%Zn,(4－12)%Mn,(0.5－3.5)%Ni,(0.2－1.5)%Si,(0.1－1.0)%Re,(2－8)%Sn,余量Cu。其配方成本低,熔点适中,钎焊白口铸铁工艺性能优良,白口铸铁与钢钎缝界面致密,具有较高的接头强度。该焊料不仅用于白口铸铁与钢连接生产耐磨部件,还可以用于钢与球墨铸铁的焊补。
文档编号B23K35/30GK1327899SQ0013770
公开日2001年12月26日 申请日期2000年12月25日 优先权日2000年12月25日
发明者邱小明, 任露泉, 孙大千, 李建桥, 徐德生 申请人:吉林大学