硬质合金钎焊用梯度三明治钎料的制作方法

文档序号:17126735发布日期:2019-03-16 00:33阅读:240来源:国知局

本发明涉及梯度三明治钎料技术领域,具体的说是硬质合金钎焊用梯度三明治钎料。



背景技术:

大块硬质合金刀具在轨道交通﹑石油钻探﹑地质勘探等领域应用广泛,其在施工中承担着推进“前锋”的角色,地质条件的千变万化是在具体施工中难以预料的,作为关键部件的刀具受到各种复杂土层强力作用,使用工况极为恶劣,极易造成刀具上硬质合金脱落和折断,增加刀具更换次数,极大影响工程进度和加大塌方危险可能性。因此刀具的可靠性已成为主宰装备运行效率和经济性的重要因素;

大块硬质合金刀具主要由硬质合金与钢基刀体通过钎焊而成,该类刀具为异种材料连接且其钎焊面较大,硬质合金和钢物性匹配度又较差(硬质合金线膨胀系数只有钢的1/3~1/2),钎缝处极易存在较大残余应力,降低钎焊可靠性,目前大块硬质合金钎焊用钎料主要有常规的银基、铜基钎料以及中间缓释层为铜﹑两侧为同种钎料的三明治钎料,但整体可靠性较差。因此,开发一种更适合钎焊大块硬质合金和钢的梯度三明治钎料,实现大块硬质合金和钢的可靠钎焊,提高刀具服役寿命成为亟待解决技术问题。



技术实现要素:

本发明提供硬质合金钎焊用梯度三明治钎料,解决采用现有钎料进行硬质合金和钢钎焊存在接头残余应力大、易于开裂、工作时钎缝强度低的问题。

本发明通过以下技术方案来实现:

硬质合金钎焊用梯度三明治钎料,包括agcuznnimnre、cumn、agcuznni三层合金复合而成,所述cumn合金位于agcuznnimnre合金与agcuznni合金之间,其中所述agcuznnimnre合金包括以下质量份数的材料:ag:25~50份,cu:15~40份,zn:15~35份,ni:1.5~6份,mn:1.5~12份,re:0.2~1份;

所述cumn合金包括以下重量份数的材料:cu:75~90份,mn:10~25份;

所述agcuznni合金包括以下重量份数的材料:ag:25~50份,cu:20~40份,zn:15~35份,ni:1.5~3份。

硬质合金钎焊用梯度三明治钎料的制备方法,具体步骤包括如下:

步骤一、分别制备agcuznnimnre、cumn、agcuznni合金,备用;

步骤二、将步骤一制备的agcuznnimnre、cumn、agcuznni合金均放入超声波内进行表面清洗;

步骤三、清洗后,分别按照agcuznnimnre、cumn、agcuznni的顺序进行叠合,放入气保护扩散焊炉内进行扩散钎焊,得到扩散复合焊后三层合金,所述炉温设定为400~600℃,压力为5~30mpa,保温时间为1~4h;

步骤四、将步骤三得到的扩散复合焊后三层合金放入电阻炉内保温2h后,进行等温变速挤压,获得厚度为3~5mm的复合板带,所述电阻炉内的温度为350~450℃;

步骤五、将步骤四制得的复合板带在线退火后多道次小变比轧制为0.2~0.3mm厚的薄带;

步骤六、将步骤五得到的薄带进行酸洗、抛光,最终得到表面光洁度高的梯度三明治钎料。

进一步的,步骤一中所述agcuznnimnre合金制备的具体步骤为:称取上述重量的铜、镍在中频炉中熔化,温度达到1150~1200℃时加入银,充分熔合后用复合盐覆盖,之后加入上述重量的锰、稀土,待温度降低到850~900℃,加入锌继续熔合,待锌充分熔合后,将金属熔液静置30~60min后浇铸成25mm*200mm*80mm的铸锭,将得到的铸锭铣削掉表面的氧化夹渣后备用。

进一步的,步骤一中所述cumn合金制备的具体步骤为:称取上述重量的铜在中频炉中熔化,待充分熔合后用复合盐覆盖,之后加入锰,待锰充分熔合后,将金属熔液静置30~60min后浇铸成25mm*200mm*80mm的铸锭,将得到的铸锭铣削掉表面的氧化夹渣后备用。

进一步的,步骤一中所述agcuznni合金制备的具体步骤为:称取上述重量的铜、镍在中频炉中熔化,温度达到1150~1200℃时加入银,充分熔合后用复合盐覆盖,待温度降低到850~900℃,加入锌继续熔合,待锌充分熔合后,将金属熔液静置30~60min后浇铸成25mm*200mm*80mm的铸锭,将得到的铸锭铣削掉表面的氧化夹渣后备用。

进一步的,所述复合盐由脱水硼砂与硼酐按7:3重量比配置而成。

本发明的有益效果在于:

本发明cumn合金位于agcuznnimnre合金与agcuznni合金之间,且将agcuznnimnre、cumn、agcuznni复合三明治钎料用于钎焊硬质合金与钢基体之间,解决了传统钎料钎焊大块硬质合金时可靠性差的难题,显著降低接头残余应力大,提高工作时钎缝强度,延长被焊件使用寿命,制备方法操作简便、稳定性好且成本较低。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明:

实施例1:

制备ag50cu15zn22.8ni5mn7re0.2/cumn25/ag50cu20zn28ni2梯度三明治钎料,具体步骤为:

(1)先制备ag50cu15zn22.8ni5mn7re0.2合金,将铜、镍在中频炉中熔化,温度达到1150~1200℃时加入银,充分熔合后用脱水硼砂与硼酐按7:3重量比配置的复合盐覆盖,之后加入锰、稀土,待温度降低到850~900℃,加入锌继续熔合;待锌充分熔合后,将金属熔液静置30~60min后浇铸成25mm*200mm*80mm的铸锭,将所述铸锭铣削掉表面的氧化夹渣后备用;

(2)制备cumn25合金,称取铜在中频炉中熔化,待充分熔合后用复合盐覆盖,之后加入锰,待锰充分熔合后,将金属熔液静置30~60min后浇铸成25mm*200mm*80mm的铸锭,将得到的铸锭铣削掉表面的氧化夹渣后备用;

(3)制备ag50cu20zn28ni2合金,称取铜、镍在中频炉中熔化,温度达到1150~1200℃时加入银,充分熔合后用复合盐覆盖,待温度降低到850~900℃,加入锌继续熔合,待锌充分熔合后,将金属熔液静置30~60min后浇铸成25mm*200mm*80mm的铸锭,将得到的铸锭铣削掉表面的氧化夹渣后备用;

(4)将所述ag50cu15zn22.8ni5mn7re0.2、cumn25、ag50cu20zn28ni2合金放入超声波内进行表面清洗,然后按照ag50cu15zn22.8ni5mn7re0.2、cumn25、ag50cu20zn28ni2的顺序进行叠合,放入气保护扩散焊炉内进行扩散钎焊,得到扩散复合焊后三层合金,炉温设定400~600℃,压力为5~30mpa,保温时间1~4小时;

(5)将得到的扩散复合焊后三层合金放入电阻炉内保温2h后,进行等温变速挤压,获得厚度为3~5mm的复合板带,所述电阻炉内的温度为350~450℃,将制得的复合板带在线退火后多道次小变比轧制为0.2~0.3mm厚的薄带;

(6)将薄带进行酸洗、抛光等,最终得到表面光洁度高的梯度三明治钎料。

实施例2:

制备ag25cu32zn29ni1.5mn12re0.5/cumn10/ag25cu40zn33.5ni1.5梯度三明治钎料,具体步骤为:

(1)先制备ag25cu32zn29ni1.5mn12re0.5合金,将铜、镍在中频炉中熔化,温度达到1150~1200℃时加入银,充分熔合后用脱水硼砂与硼酐按7:3重量比配置的复合盐覆盖,之后加入锰、稀土,待温度降低到850~900℃,加入锌继续熔合;待锌充分熔合后,将金属熔液静置30~60min后浇铸成25mm*200mm*80mm的铸锭,将所述铸锭铣削掉表面的氧化夹渣后备用;

(2)制备cumn10合金,称取铜在中频炉中熔化,待充分熔合后用复合盐覆盖,之后加入锰,待锰充分熔合后,将金属熔液静置30~60min后浇铸成25mm*200mm*80mm的铸锭,将得到的铸锭铣削掉表面的氧化夹渣后备用;

(3)制备ag25cu40zn33.5ni1.5合金,称取铜、镍在中频炉中熔化,温度达到1150~1200℃时加入银,充分熔合后用复合盐覆盖,待温度降低到850~900℃,加入锌继续熔合,待锌充分熔合后,将金属熔液静置30~60min后浇铸成25mm*200mm*80mm的铸锭,将得到的铸锭铣削掉表面的氧化夹渣后备用;

(4)将所述ag25cu32zn29ni1.5mn12re0.5、cumn10、ag25cu40zn33.5ni1.5合金放入超声波内进行表面清洗,然后按照ag25cu32zn29ni1.5mn12re0.5、cumn10、ag25cu40zn33.5ni1.5的顺序进行叠合,放入气保护扩散焊炉内进行扩散钎焊,得到扩散复合焊后三层合金,炉温设定400~600℃,压力为5~30mpa,保温时间1~4小时;

(5)将得到的扩散复合焊后三层合金放入电阻炉内保温2h后,进行等温变速挤压,获得厚度为3~5mm的复合板带,所述电阻炉内的温度为350~450℃,将制得的复合板带在线退火后多道次小变比轧制为0.2~0.3mm厚的薄带;

(6)、将薄带进行酸洗、抛光等,最终得到表面光洁度高的梯度三明治钎料。

实施例3:

制备ag45cu31zn15ni2mn6re1/cumn15/ag45cu38zn15ni2梯度三明治钎料,具体步骤为:

(1)先制备ag45cu31zn15ni2mn6re1合金,将铜、镍在中频炉中熔化,温度达到1150~1200℃时加入银,充分熔合后用脱水硼砂与硼酐按7:3重量比配置的复合盐覆盖,之后加入锰、稀土,待温度降低到850~900℃,加入锌继续熔合;待锌充分熔合后,将金属熔液静置30~60min后浇铸成25mm*200mm*80mm的铸锭,将所述铸锭铣削掉表面的氧化夹渣后备用;

(2)制备cumn15合金,称取铜在中频炉中熔化,待充分熔合后用复合盐覆盖,之后加入锰,待锰充分熔合后,将金属熔液静置30~60min后浇铸成25mm*200mm*80mm的铸锭,将得到的铸锭铣削掉表面的氧化夹渣后备用;

(3)制备ag45cu38zn15ni2合金,称取铜、镍在中频炉中熔化,温度达到1150~1200℃时加入银,充分熔合后用复合盐覆盖,待温度降低到850~900℃,加入锌继续熔合,待锌充分熔合后,将金属熔液静置30~60min后浇铸成25mm*200mm*80mm的铸锭,将得到的铸锭铣削掉表面的氧化夹渣后备用;

(4)将所述ag45cu31zn15ni2mn6re1、cumn15、ag45cu38zn15ni2合金放入超声波内进行表面清洗,然后按照ag45cu31zn15ni2mn6re1、cumn15、ag45cu38zn15ni2的顺序进行叠合,放入气保护扩散焊炉内进行扩散钎焊,得到扩散复合焊后三层合金,炉温设定400~600℃,压力为5~30mpa,保温时间1~4小时;

(5)将得到的扩散复合焊后三层合金放入电阻炉内保温2h后,进行等温变速挤压,获得厚度为3~5mm的复合板带,所述电阻炉内的温度为350~450℃,将制得的复合板带在线退火后多道次小变比轧制为0.2~0.3mm厚的薄带;

(6)、将薄带进行酸洗、抛光等,最终得到表面光洁度高的梯度三明治钎料。

用同样的方法还可以制备ag25cu36.8zn35ni1.5mn1.5re0.2/cumn11/ag25cu37zn35ni3梯度三明治钎料以及ag30cu40zn22ni6mn1.7re0.3/cumn20/ag30cu40zn27ni3梯度三明治钎料。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点,本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内,本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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