CN105772882A - 一种通过表面镀膜改善硬质合金钎焊性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及焊接技术领域,特别涉及一种通过表面镀膜改善硬质合金钎焊性能的方法,该方法通过蒸镀在硬质合金表面覆盖一层金属膜,将表面镀有金属膜的硬质合金、钎料以及预处理过的45#钢依次叠放组成待焊件置于真空钎焊炉中,在真空钎焊炉中完成待焊件的钎焊过程。本发明采用真空镀膜的方法,使硬质合金表面覆盖一层金属膜与45#钢进行连接,从而改善钎料在硬质合金表面的润湿性,同时硬质合金表面的金属膜起到中间层的作用,在一定程度上缓解接头应力,从而获得硬质合金与钢的高质量钎焊接头。本方法成本低,过程简单易控,适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域,特别涉及一种通过表面镀膜改善硬质合金钎焊性能的方法。
背景技术
硬质合金是一种具有高硬度、高耐磨性、良好红硬性和化学稳定性的碳化物烧结材料,由高硬度难熔金属的碳化物(WC、TiC)微米级粉末为主要成分,以钴、镍或钼为粘结剂,在真空炉或氢气还原炉中烧结而成。由于硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能,常被用于制作刀具,但是由于硬质合金韧性差、加工成本高、难以制成复杂刀具,故在使用时,常制成不同形状的刀片,与塑性好的钢材钎焊在一起使用。但是,由于硬质合金表面存在游离碳,钎料不能在其表面得到良好的润湿,导致钎焊接头出现未焊透等缺陷,同时,硬质合金与钢的热膨胀系数相差较大,容易产生空穴、裂纹和断裂等缺陷,严重影响刀具的使用寿命。
针对硬质合金与钢基体钎焊存在的问题,国内外的主要研究途径集中在控制钎焊工艺参数、优化接口结构和采用新配方焊料等方面;但是效果并不明显。
发明内容
本发明的目的在于解决硬质合金由于表面润湿性差,与钢热膨胀系数相差大,从而导致其与钢的钎焊接头力学性能差等问题,提供一种通过表面镀膜改善硬质合金钎焊性能的方法。
为实现上述技术目的,本发明采用如下技术方案予以实现。
一种通过表面镀膜改善硬质合金钎焊性能的方法,具体包括以下步骤:
(1)、将硬质合金与45#钢用金刚石磨盘打磨并用丙酮超声预处理去除杂质得到预处理过的硬质合金与45#钢;
(2)、将预处理过的硬质合金置于真空镀膜装置中,蒸镀金属置于石英舟上,抽真空至5×10-4Pa以下,调节蒸镀电流为100~200A,蒸镀时间为1~60s,即可在硬质合金表面蒸镀一层金属膜;
(3)、将表面镀有金属膜的硬质合金、钎料以及预处理过的45#钢依次叠放组成待焊件置于真空钎焊炉中,对真空钎焊炉抽真空至5×10-4~5×10-3Pa时进行加热,将真空钎焊炉温度升温至600~1000℃,并在温度为600~1000℃下保温5~30min;
(4)、将温度由600~1000℃冷却至室温,即完成待焊件的钎焊过程。
作为优选的,所述硬质合金为YG类硬质合金。
作为优选的,YG类硬质合金为YG15、YG11、YG8、YG6、YG6X、YG4、YG3、YG3X中的任一种。
作为优选的,所述步骤(2)中所用蒸镀金属为Ni、Cu、Ti、AgCu合金、TiNi合金、NiCu合金中的任一种。
作为优选的,所述步骤(3)中所用钎料为AgCu、AgCuZn、AgCuTi钎料中的任一种。
作为优选的,所述步骤(2)中的蒸镀电流为120~170A。
作为优选的,所述步骤(2)中的蒸镀时间为5~60s。
作为优选的,所述步骤(4)中的焊炉温度为700~900℃。
作为优选的,所述步骤(3)中保温时间为5~15min。
作为优选的,所述步骤(4)中以5~10℃/min的速度将温度由600~1000℃冷却至室温。
本发明的有益效果:本发明采用真空镀膜的方法,使硬质合金表面覆盖一层金属膜与45#钢进行连接,从而改善钎料在硬质合金表面的润湿性,同时,硬质合金表面的金属膜可起到中间层的作用,在一定程度上缓解接头应力,从而获得硬质合金与钢的高质量钎焊接头。本方法成本低,过程简单易控,适用范围广,有良好的应用前景。
具体实施方式
本发明提供的通过表面镀膜改善硬质合金钎焊性能的方法:通过在硬质合金表面镀膜使得其焊接面变为镀层金属,从而改善钎料在其表面的润湿性,同时,镀层金属可以作为缓冲层,能在一定程度上缓解硬质合金与钢的热应力,从而达到改善钎焊接头性能的目的。
下面对本发明作进一步说明:
实施例1:具体步骤如下,
(1)、将YG8硬质合金与45#钢用金刚石磨盘打磨并用丙酮超声预处理20min去除杂质得到预处理过的硬质合金与45#钢;
(2)、将预处理过的YG8硬质合金置于真空镀膜装置中,蒸镀金属AgCu置于石英舟上,抽真空至5×10-4Pa以下,调节蒸镀电流为130A,蒸镀时间为20s,即可在硬质合金表面蒸镀一层AgCu金属膜;
(3)、将表面镀有金属膜的硬质合金、钎料AgCuTi以及预处理过的45#钢依次叠放组成待焊件置于真空钎焊炉中,对真空钎焊炉抽真空至5×10-3Pa时进行加热,将真空钎焊炉温度升温至900℃,并在温度为900℃下保温10min;
(4)、以10℃/min将温度由900℃冷却至室温,即完成待焊件的钎焊过程。
本实施例获得的硬质合金/钢钎焊接头结构完整,抗剪强度为410MPa,钎料在镀膜后的硬质合金表面润湿角为31.2°,断裂功为150MJ/m3。
实施例2:具体步骤如下:
(1)、将YG8硬质合金与45#钢用金刚石磨盘打磨并用丙酮超声预处理10min去除杂质得到预处理过的YG8硬质合金与45#钢;
(2)、将预处理过的YG8硬质合金置于真空镀膜装置中,蒸镀金属AgCu置于石英舟上,抽真空至5×10-4Pa以下,调节蒸镀电流为200A,蒸镀时间为40s,即可在YG8硬质合金表面蒸镀一层AgCu金属膜;
(3)、将表面镀有金属膜的YG8硬质合金、钎料以及预处理过的45#钢依次叠放组成待焊件置于真空钎焊炉中,对真空钎焊炉抽真空至5×10-4Pa时进行加热,将真空钎焊炉温度升温至820℃,并在温度为820℃下保温5min;
(4)、以5℃/min将温度由820℃冷却至室温,即完成表面镀膜后的YG8硬质合金与45#钢的钎焊过程。
实施例3:具体步骤如下,
(1)、将YG8硬质合金与45#钢用金刚石磨盘打磨并用丙酮超声预处理17min去除杂质得到预处理过的YG8硬质合金与45#钢;
(2)、将预处理过的YG8硬质合金置于真空镀膜装置中,蒸镀金属AgCu置于石英舟上,抽真空至5×10-4Pa以下,调节蒸镀电流为100A,蒸镀时间为1s,即可在YG8硬质合金表面蒸镀一层AgCu金属膜;
(3)、将表面镀有金属膜的YG8硬质合金、钎料以及预处理过的45#钢依次叠放组成待焊件置于真空钎焊炉中,对真空钎焊炉抽真空至6×10-4Pa时进行加热,将真空钎焊炉温度升温至600℃,并在温度为600℃下保温8min;
(4)、以8℃/min将温度由600℃冷却至室温,即完成表面镀膜后的YG8硬质合金与45#钢的钎焊过程。
实施例4:具体步骤如下,
(1)、将YG8硬质合金与45#钢用金刚石磨盘打磨并用丙酮超声预处理12min去除杂质得到预处理过的YG8硬质合金与45#钢;
(2)、将预处理过的YG8硬质合金置于真空镀膜装置中,蒸镀金属AgCu置于石英舟上,抽真空至5×10-4Pa以下,调节蒸镀电流为130A,蒸镀时间为60s,即可在YG8硬质合金表面蒸镀一层AgCu金属膜;
(3)、将表面镀有金属膜的YG8硬质合金、钎料以及预处理过的45#钢依次叠放组成待焊件置于真空钎焊炉中,对真空钎焊炉抽真空至4×10-3Pa时进行加热,将真空钎焊炉温度升温至700℃,并在温度为750℃下保温12min;
(4)、以10℃/min将温度由750℃冷却至室温,即完成表面镀膜后的YG8硬质合金与45#钢的钎焊过程。
实施例5:具体步骤如下,
(1)、将YG8硬质合金与45#钢用金刚石磨盘打磨并用丙酮超声预处理14min去除杂质得到预处理过的YG8硬质合金与45#钢;
(2)、将预处理过的YG8硬质合金置于真空镀膜装置中,蒸镀金属AgCu置于石英舟上,抽真空至5×10-4Pa以下,调节蒸镀电流为170A,蒸镀时间为50s,即可在YG8硬质合金表面蒸镀一层AgCu金属膜;
(3)、将表面镀有金属膜的YG8硬质合金、钎料以及预处理过的45#钢依次叠放组成待焊件置于真空钎焊炉中,对真空钎焊炉抽真空至8×10-4Pa时进行加热,将真空钎焊炉温度升温至1000℃,并在温度为1000℃下保温15min;
(4)、以6℃/min将温度由1000℃冷却至室温,即完成表面镀膜后的YG8硬质合金与45#钢的钎焊过程。
实施例6:具体步骤如下,
(1)、将YG8硬质合金与45#钢用金刚石磨盘打磨并用丙酮超声预处理18min去除杂质得到预处理过的YG8硬质合金与45#钢;
(2)、将预处理过的YG8硬质合金置于真空镀膜装置中,蒸镀金属AgCu置于石英舟上,抽真空至5×10-4Pa以下,调节蒸镀电流为200A,蒸镀时间为5s,即可在YG8硬质合金表面蒸镀一层AgCu金属膜;
(3)、将表面镀有金属膜的YG8硬质合金、钎料以及预处理过的45#钢依次叠放组成待焊件置于真空钎焊炉中,对真空钎焊炉抽真空至3×10-3Pa时进行加热,将真空钎焊炉温度升温至950℃,并在温度为950℃下保温18min;
(4)、以9℃/min将温度由950℃冷却至室温,即完成表面镀膜后的YG8硬质合金与45#钢的钎焊过程。
实施例7:具体步骤如下,
(1)、将YG8硬质合金与45#钢用金刚石磨盘打磨并用丙酮超声预处理13min去除杂质得到预处理过的YG8硬质合金与45#钢;
(2)、将预处理过的YG8硬质合金置于真空镀膜装置中,蒸镀金属AgCu置于石英舟上,抽真空至5×10-4Pa以下,调节蒸镀电流为180A,蒸镀时间为45s,即可在YG8硬质合金表面蒸镀一层AgCu金属膜;
(3)、将表面镀有金属膜的YG8硬质合金、钎料以及预处理过的45#钢依次叠放组成待焊件置于真空钎焊炉中,对真空钎焊炉抽真空至9×10-4Pa时进行加热,将真空钎焊炉温度升温至680℃,并在温度为680℃下保温20min;
(4)、以7℃/min将温度由680℃冷却至室温,即完成表面镀膜后的YG8硬质合金与45#钢的钎焊过程。
实施例8:具体步骤如下,
(1)、将YG8硬质合金与45#钢用金刚石磨盘打磨并用丙酮超声预处理15min去除杂质得到预处理过的YG8硬质合金与45#钢;
(2)、将预处理过的YG8硬质合金置于真空镀膜装置中,蒸镀金属AgCu置于石英舟上,抽真空至5×10-4Pa以下,调节蒸镀电流为120A,蒸镀时间为25s,即可在YG8硬质合金表面蒸镀一层AgCu金属膜;
(3)、将表面镀有金属膜的YG8硬质合金、钎料以及预处理过的45#钢依次叠放组成待焊件置于真空钎焊炉中,对真空钎焊炉抽真空至1×10-3Pa时进行加热,将真空钎焊炉温度升温至650℃,并在温度为650℃下保温30min;
(4)、以6℃/min将温度由650℃冷却至室温,即完成表面镀膜后的YG8硬质合金与45#钢的钎焊过程。
实施例9:具体步骤如下,
(1)、将YG8硬质合金与45#钢用金刚石磨盘打磨并用丙酮超声预处理16min去除杂质得到预处理过的YG8硬质合金与45#钢;
(2)、将预处理过的YG8硬质合金置于真空镀膜装置中,蒸镀金属AgCu置于石英舟上,抽真空至5×10-4Pa以下,调节蒸镀电流为155A,蒸镀时间为15s,即可在YG8硬质合金表面蒸镀一层AgCu金属膜;
(3)、将表面镀有金属膜的YG8硬质合金、钎料以及预处理过的45#钢依次叠放组成待焊件置于真空钎焊炉中,对真空钎焊炉抽真空至5×10-4Pa时进行加热,将真空钎焊炉温度升温至780℃,并在温度为780℃下保温25min;
(4)、以7℃/min将温度由780℃冷却至室温,即完成表面镀膜后的YG8硬质合金与45#钢的钎焊过程。
实施例10:具体步骤如下,
(1)、将YG8硬质合金与45#钢用金刚石磨盘打磨并用丙酮超声预处理19min去除杂质得到预处理过的YG8硬质合金与45#钢;
(2)、将预处理过的YG8硬质合金置于真空镀膜装置中,蒸镀金属AgCu置于石英舟上,抽真空至5×10-4Pa以下,调节蒸镀电流为175A,蒸镀时间为35s,即可在YG8硬质合金表面蒸镀一层AgCu金属膜;
(3)、将表面镀有金属膜的YG8硬质合金、钎料以及预处理过的45#钢依次叠放组成待焊件置于真空钎焊炉中,对真空钎焊炉抽真空至5×10-3Pa时进行加热,将真空钎焊炉温度升温至880℃,并在温度为880℃下保温9min;
(4)、以5℃/min将温度由880℃冷却至室温,即完成表面镀膜后的YG8硬质合金与45#钢的钎焊过程。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种通过表面镀膜改善硬质合金钎焊性能的方法,其特征在于:具体包括以下步骤,
(1)、将硬质合金与45#钢用金刚石磨盘打磨并用丙酮超声预处理去除杂质得到预处理过的硬质合金与45#钢;
(2)、将预处理过的硬质合金置于真空镀膜装置中,蒸镀金属置于石英舟上,抽真空至5×10-4Pa以下,调节蒸镀电流为100~200A,蒸镀时间为1~60s,即可在硬质合金表面蒸镀一层金属膜;
(3)、将表面镀有金属膜的硬质合金、钎料以及预处理过的45#钢依次叠放组成待焊件置于真空钎焊炉中,对真空钎焊炉抽真空至5×10-4~5×10-3Pa时进行加热,将真空钎焊炉温度升温至600~1000℃,并在温度为600~1000℃下保温5~30min;
(4)、将温度由600~1000℃冷却至室温,即完成待焊件的钎焊过程。
2.根据权利要求1的所述的通过表面镀膜改善硬质合金钎焊性能的方法,其特征在于:所述硬质合金为YG类硬质合金。
3.根据权利要求2的所述的通过表面镀膜改善硬质合金钎焊性能的方法,其特征在于:YG类硬质合金为YG15、YG11、YG8、YG6、YG6X、YG4、YG3、YG3X中的任一种。
4.根据权利要求1所述的通过表面镀膜改善硬质合金钎焊性能的方法,其特征在于:所述步骤(2)中所用蒸镀金属为Ni、Cu、Ti、AgCu合金、TiNi合金、NiCu合金中的任一种。
5.根据权利要求1所述的通过表面镀膜改善硬质合金钎焊性能的方法,其特征在于:所述步骤(3)中所用钎料为AgCu、AgCuZn、AgCuTi钎料中的任一种。
6.根据权利要求1所述的通过表面镀膜改善硬质合金钎焊性能的方法,其特征在于:所述步骤(2)中的蒸镀电流为120~170A。
7.根据权利要求1所述的通过表面镀膜改善硬质合金钎焊性能的方法,其特征在于:所述步骤(2)中的蒸镀时间为5~60s。
8.根据权利要求1所述的通过表面镀膜改善硬质合金钎焊性能的方法,其特征在于:所述步骤(4)中的焊炉温度为700~900℃。
9.根据权利要求1所述的通过表面镀膜改善硬质合金钎焊性能的方法,其特征在于:所述步骤(3)中保温时间为5~15min。
10.根据权利要求1所述的通过表面镀膜改善硬质合金钎焊性能的方法,其特征在于:所述步骤(4)中以5~10℃/min的速度将温度由600~1000℃冷却至室温。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160720 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |