CN105886826B - 一种铂铱锆钨钍合金焊料及其制备方法 - Google Patents

一种铂铱锆钨钍合金焊料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种铂铱锆钨钍合金焊料，由以下质量百分比的成分组成：Ir 15％～18％，Zr 0.5％～1％，W 0.1％～0.5％，Th 0.04％～0.08％，余量为Pt和不可避免的杂质。本发明还提供了一种制备该焊料的方法，包括以下步骤：一、采用湿法球磨的方法将Pt粉、Ir粉、Zr粉、W粉和WTh4粉混合均匀，烘干得到混合粉末；二、进行等静压成型，得到压制坯料；三、进行真空烧结处理，得到烧结坯料；四、加热后进行多道次加工，得到铂铱锆钨钍合金焊料。本发明焊料以铂为主体，添加铱和锆、钨和钍元素，主要用于焊接铱合金元器件，能够大幅提高焊缝的力学性能，在酸性、碱性、氧化和高温条件下的使用周期长。

Description

一种铂铱锆钨钍合金焊料及其制备方法
技术领域
本发明属于耐高温合金焊料技术领域，具体涉及一种铂铱锆钨钍合金焊料及其制备方法。
背景技术
铱合金因具有抗氧化、耐腐蚀、高温强度好等优良特性，在先进发动机、空间环境用热电电池、超音速风洞喷嘴和高温测温保护套等方面获得广泛应用。铱虽属面心立方结构的铂族金属，但却表现出与体心立方结构金属相似的脆性断裂，加工困难，复杂铱合金件需要焊接连接，而目前，在1000～1800℃高温下，需要耐酸碱腐蚀和高温氧化，同时焊缝和铱合金强度相近的合金焊料尚处于空白。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种铂铱锆钨钍合金焊料。该焊料以铂为主体，添加铱和微量的锆、钨和钍元素，主要用于焊接铱合金元器件，能够大幅提高合金焊料的焊缝高温力学性能，在酸性、碱性或氧化环境，温度为1000～1800℃的高温条件下可长时间使用，如作为热源密封件的焊接，在1300℃环境条件下的使用周期可长达14年。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir 15％～18％，Zr0.5％～1％，W 0.1％～0.5％，Th 0.04％～0.08％，余量为Pt和不可避免的杂质。
上述的一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir16％，Zr 0.5％，W 0.2％，Th 0.06％，余量为Pt和不可避免的杂质。
上述的一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir16％，Zr 0.6％，W 0.1％，Th 0.06％，余量为Pt和不可避免的杂质。
上述的一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir16％，Zr 0.8％，W 0.1％，Th 0.06％，余量为Pt和不可避免的杂质。
上述的一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir15％，Zr 0.8％，W 0.2％，Th 0.06％，余量为Pt和不可避免的杂质。
上述的一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir17％，Zr 0.6％，W 0.1％，Th 0.04％，余量为Pt和不可避免的杂质。
上述的一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir18％，Zr 0.6％，W 0.1％，Th 0.04％，余量为Pt和不可避免的杂质。
另外，本发明还提供了一种制备上述铂铱锆钨钍合金焊料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、采用湿法球磨的方法将Pt粉、Ir粉、Zr粉、W粉和WTh4粉混合均匀，然后置于真空烘箱中烘干，得到混合粉末；所述WTh4粉中Th的质量百分含量为4％，余量为W和不可避免的杂质；
步骤二、对步骤一中所述混合粉末进行等静压成型，得到压制坯料；所述等静压成型的压制力为180MPa～200MPa，压制时间为1min～5min；
步骤三、对步骤二中所述压制坯料进行真空烧结处理，得到烧结坯料；所述真空烧结处理采用四阶段真空烧结工艺，其中第一阶段真空烧结的温度为80℃～120℃，保温时间为0.5h～1h，第二阶段真空烧结的温度为750℃～850℃，保温时间为1h～3h，第三阶段真空烧结的温度为1400℃～1500℃，保温时间为1h～3h，第四阶段真空烧结的温度为1680℃～1770℃，保温时间为1h～3h；所述烧结坯料的相对密度不小于90％；
步骤四、将步骤三中所述烧结坯料在氢气气氛，温度为1250℃～1350℃的条件下保温20min～40min，然后在大气条件下进行多道次加工，得到铂铱锆钨钍合金焊料；所述加工的方式为锻造、轧制和拉拔中的任意一种或几种，所述加工的道次变形量为10％～20％，相邻两道次加工之间均对烧结坯料进行中间热处理，所述中间热处理的温度为1250℃～1350℃，保温时间为20min～40min。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述WTh4粉采用液固掺杂法制备而成，具体制备过程为：将平均粒度不大于3μm的WO2.9粉浸入饱和硝酸钍溶液中，搅拌10h～15h后沉降20h～28h，固液分离后烘干，得到钨钍掺杂体，然后将钨钍掺杂体置于管式氢气炉中进行两次还原处理，其中第一次还原处理的温度为650℃，还原时间为1h～3h，第二次还原处理的温度为810℃，还原时间为1h～3h，随炉冷却后得到WTh4粉。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述湿法球磨过程中采用的分散剂为去离子水，所述去离子水的加入量为Pt粉、Ir粉、Zr粉、W粉和WTh4粉总质量的15～30倍，所述湿法球磨的速率为2000r/min～4000r/min，所述湿法球磨的时间为8h～24h。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明合金焊料以铂为主体，添加铱和微量的锆、钨和钍元素，主要用于焊接铱合金元器件，能够大幅提高合金焊料的焊缝高温力学性能，在酸性、碱性或氧化环境，温度为1000～1800℃的高温条件下可长时间使用。如作为热源密封件的焊接，在1300℃环境条件下的使用周期可长达14年。
2、本发明采用粉末冶金法按配比配料、成形、真空一次高温烧结，得到高密度的铱合金粉末冶金坯料，经过高温锻造、轧制或拉拔成板材或丝材。焊料成分主要为贵金属，一般投料少，同时焊料中添加有微量元素，熔炼法难于制备均匀成分热加工小坯件，采用铱合金粉末冶金法可以制备成分均匀的热加工小坯件。本发明选择湿法高能球磨法制取均匀超细高能粉末，分段升温，一次烧结的方法，制备出相对密度大于90％的铂铱合金坯件，在进行所制备的铱合金坯中，形成了少量锆、钨和PPM级含量钍氧化物均匀增强相，同时解决了微量钍的均匀分布问题。满足了铂铱合金焊料后续热加工对坯料密度的要求，相对密度达到90％以上，完全满足热挤压、热锻造、热轧等后续加工的需要。
3、本发明合金焊料能够用于复杂的含铱合金件的焊接连接，在1000～1800℃高温条件下，耐酸碱腐蚀和高温氧化，同时焊缝和铱合金强度相近，应用前景广泛。
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料由以下质量百分比的成分组成：Ir 16％，Zr0.5％，W 0.2％，Th 0.06％，余量为Pt和不可避免的杂质。
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、采用湿法球磨的方法将Pt粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于99.9％)、Ir粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于99.9％)、Zr粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于93％)、W粉(粒度不大于37μm，质量纯度不小于99.9％)和WTh4粉混合均匀，然后置于真空烘箱中烘干，得到混合粉末；
所述WTh4粉采用液固掺杂法制备而成，具体制备过程为：将平均粒度不大于3μm的WO2.9粉浸入饱和硝酸钍溶液中，搅拌12h后沉降24h，固液分离后烘干，得到钨钍掺杂体，然后将钨钍掺杂体置于管式氢气炉中进行两次还原处理，其中第一次还原处理的温度为650℃，还原时间为2h，第二次还原处理的温度为810℃，还原时间为2h，随炉冷却后得到WTh4粉，检测该产物的氧含量、Th含量和粒度，其氧含量小于0.08wt％，平均粒度小于2μm，Th的质量百分含量为4％；
所述湿法球磨过程中采用的分散剂为去离子水，所述去离子水的加入量为Pt粉、Ir粉、Zr粉、W粉和WTh4粉总质量的20倍，所述湿法球磨的速率为3000r/min，所述湿法球磨的时间为20h；
步骤二、对步骤一中所述混合粉末进行等静压成型，得到压制坯料；所述等静压成型的压制力为190MPa，压制时间为3min；
步骤三、对步骤二中所述压制坯料进行真空烧结处理，得到烧结坯料；所述真空烧结处理采用四阶段真空烧结工艺，其中第一阶段真空烧结的温度为100℃，保温时间为0.5h，第二阶段真空烧结的温度为750℃～850℃，保温时间为2h，第三阶段真空烧结的温度为1450℃，保温时间为2h，第四阶段真空烧结的温度为1770℃，保温时间为2h；所述烧结坯料的相对密度不小于90％；
步骤四、将步骤三中所述烧结坯料在氢气气氛，温度为1280℃的条件下保温30min，然后在大气条件下进行多道次加工，得到铂铱锆钨钍合金焊料；
本实施例制备的铂铱锆钨钍合金焊料为板状结构，具体加工过程为：首先，将烧结坯料以20％的道次加工变形量进行开坯锻造，后续以10％的道次锻造加工率进行多道次中间锻造，直至锻造到Φ20mm，压扁成厚度为12mm的饼材；然后，采用真空大轧机将所述饼材以20％的道次加工变形量开坯轧制，后续以10％的道次锻造加工率进行多道次中间轧制，直至厚度为3mm，换成精轧机继续轧制到所需厚度，得到厚度为1mm的铂铱锆钨钍合金焊料板材；相邻两道次加工间需进行热处理，即：将烧结坯料或饼材在氢气气氛，温度为1300℃的条件下保温15min。
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料的使用方法为：根据连接件的结构和尺寸，以及焊接部位的结构、尺寸和焊接面积，借助卡具，采用焊接部位的局部或整体加热到1820℃的熔化温度以上熔焊或钎焊。
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料的使用效果：以铱合金包壳和铱多孔元件的密封焊接为例，采用整体加热钎焊的方法，将焊料按需要焊接的包壳尺寸结构和要求加工成Φ14×Φ10×1mm环形焊料，与铱合金包壳和铱多孔元件组合，放入氢气高温加热炉中，以20℃/分钟的升温速度，加热到1840℃后保温10min，断电随炉冷却，钎焊焊接后的焊接效果优良，达到要求的焊接效果，测试其焊缝漏率＜1.0×10-10Pa·m3/s，焊缝抗拉强度为61MPa。
实施例2
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料由以下质量百分比的成分组成：Ir 16％，Zr0.6％，W 0.1％，Th 0.06％，余量为Pt和不可避免的杂质。
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、采用湿法球磨的方法将Pt粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于99.9％)、Ir粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于99.9％)、Zr粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于93％)、W粉(粒度不大于37μm，质量纯度不小于99.9％)和WTh4粉混合均匀，然后置于真空烘箱中烘干，得到混合粉末；
所述WTh4粉采用液固掺杂法制备而成，具体制备过程为：将平均粒度不大于3μm的WO2.9粉浸入饱和硝酸钍溶液中，搅拌13h后沉降25h，固液分离后烘干，得到钨钍掺杂体，然后将钨钍掺杂体置于管式氢气炉中进行两次还原处理，其中第一次还原处理的温度为650℃，还原时间为1.5h，第二次还原处理的温度为810℃，还原时间为2.5h，随炉冷却后得到WTh4粉，检测该产物的氧含量、Th含量和粒度，其氧含量小于0.08wt％，平均粒度小于2μm，Th的质量百分含量为4％；
所述湿法球磨过程中采用的分散剂为去离子水，所述去离子水的加入量为Pt粉、Ir粉、Zr粉、W粉和WTh4粉总质量的18倍，所述湿法球磨的速率为2500r/min，所述湿法球磨的时间为18h；
步骤二、对步骤一中所述混合粉末进行等静压成型，得到压制坯料；所述等静压成型的压制力为185MPa，压制时间为2min；
步骤三、对步骤二中所述压制坯料进行真空烧结处理，得到烧结坯料；所述真空烧结处理采用四阶段真空烧结工艺，其中第一阶段真空烧结的温度为100℃，保温时间为0.6h，第二阶段真空烧结的温度为750℃～850℃，保温时间为2h，第三阶段真空烧结的温度为1460℃，保温时间为2h，第四阶段真空烧结的温度为1770℃，保温时间为2h；所述烧结坯料的相对密度不小于90％；
步骤四、将步骤三中所述烧结坯料在氢气气氛，温度为1350℃的条件下保温40min，然后在大气条件下进行多道次加工，得到铂铱锆钨钍合金焊料；
本实施例制备的铂铱锆钨钍合金焊料为板状结构，具体加工过程为：首先，将烧结坯料以20％的道次加工变形量进行开坯锻造，后续以10％的道次锻造加工率进行多道次中间锻造，直至锻造到Φ20mm，压扁成厚度为10mm的饼材；然后，采用真空大轧机将所述饼材以20％的道次加工变形量开坯轧制，后续以10％的道次锻造加工率进行多道次中间轧制，直至厚度为3mm，换成精轧机继续轧制到所需厚度，得到厚度为1mm的铂铱锆钨钍合金焊料板材；相邻两道次加工间需进行热处理，即：将烧结坯料或饼材在氢气气氛，温度为1350℃的条件下保温10min。
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料的使用方法为：根据连接件的结构和尺寸，以及焊接部位的结构、尺寸和焊接面积，借助卡具，采用焊接部位的局部或整体加热到1820℃的熔化温度以上熔焊或钎焊。
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料的使用效果：以铱合金包壳和铱多孔元件的密封焊接为例，采用整体加热钎焊的方法，将焊料按需要焊接的包壳尺寸结构和要求加工成Φ14×Φ10×1mm环形焊料，与铱合金包壳和铱多孔元件组合，放入氢气高温加热炉中，以20℃/分钟的升温速度，加热到1840℃后保温10min，断电随炉冷却，钎焊焊接后的焊接效果优良，达到要求的焊接效果，测试其焊缝漏率＜1.0×10-10Pa·m3/s，焊缝抗拉强度为59MPa。
实施例3
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料由以下质量百分比的成分组成：Ir 16％，Zr0.8％，W 0.1％，Th 0.06％，余量为Pt和不可避免的杂质。
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、采用湿法球磨的方法将Pt粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于99.9％)、Ir粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于99.9％)、Zr粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于93％)、W粉(粒度不大于37μm，质量纯度不小于99.9％)和WTh4粉混合均匀，然后置于真空烘箱中烘干，得到混合粉末；
所述WTh4粉采用液固掺杂法制备而成，具体制备过程为：将平均粒度不大于3μm的WO2.9粉浸入饱和硝酸钍溶液中，搅拌12h后沉降22h，固液分离后烘干，得到钨钍掺杂体，然后将钨钍掺杂体置于管式氢气炉中进行两次还原处理，其中第一次还原处理的温度为650℃，还原时间为2h，第二次还原处理的温度为810℃，还原时间为2h，随炉冷却后得到WTh4粉，检测该产物的氧含量、Th含量和粒度，其氧含量小于0.08wt％，平均粒度小于2μm，Th的质量百分含量为4％；
所述湿法球磨过程中采用的分散剂为去离子水，所述去离子水的加入量为Pt粉、Ir粉、Zr粉、W粉和WTh4粉总质量的22倍，所述湿法球磨的速率为2200r/min，所述湿法球磨的时间为22h；
步骤二、对步骤一中所述混合粉末进行等静压成型，得到压制坯料；所述等静压成型的压制力为190MPa，压制时间为2min；
步骤三、对步骤二中所述压制坯料进行真空烧结处理，得到烧结坯料；所述真空烧结处理采用四阶段真空烧结工艺，其中第一阶段真空烧结的温度为90℃，保温时间为1h，第二阶段真空烧结的温度为800℃，保温时间为1.5h，第三阶段真空烧结的温度为1450℃，保温时间为1.5h，第四阶段真空烧结的温度为1700℃，保温时间为2h；所述烧结坯料的相对密度不小于90％；
步骤四、将步骤三中所述烧结坯料在氢气气氛，温度为1300℃的条件下保温30min，然后在大气条件下进行多道次加工，得到铂铱锆钨钍合金焊料；
本实施例制备的铂铱锆钨钍合金焊料为板状结构，具体加工过程为：首先，将烧结坯料以20％的道次加工变形量进行开坯锻造，后续以10％的道次锻造加工率进行多道次中间锻造，直至锻造到Φ20mm，压扁成厚度为10mm的饼材；然后，采用真空大轧机将所述饼材以20％的道次加工变形量开坯轧制，后续以10％的道次锻造加工率进行多道次中间轧制，直至厚度为3mm，换成精轧机继续轧制到所需厚度，得到厚度为0.8mm的铂铱锆钨钍合金焊料板材；相邻两道次加工间需进行热处理，即：将烧结坯料或饼材在氢气气氛，温度为1250℃的条件下保温18min。
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料的使用方法为：根据连接件的结构和尺寸，以及焊接部位的结构、尺寸和焊接面积，借助卡具，采用焊接部位的局部或整体加热到1820℃的熔化温度以上熔焊或钎焊。
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料的使用效果：以铱合金包壳和铱多孔元件的密封焊接为例，采用整体加热钎焊的方法，将焊料按需要焊接的包壳尺寸结构和要求加工成Φ14×Φ10×0.8mm环形焊料，与铱合金包壳和铱多孔元件组合，放入氢气高温加热炉中，以20℃/分钟的升温速度，加热到1840℃后保温10min，断电随炉冷却，钎焊焊接后的焊接效果优良，达到要求的焊接效果，测试其焊缝漏率＜1.0×10-10Pa·m3/s，焊缝抗拉强度60MPa。
实施例4
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料由以下质量百分比的成分组成：Ir 15％，Zr0.8％，W 0.2％，Th 0.06％，余量为Pt和不可避免的杂质。
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、采用湿法球磨的方法将Pt粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于99.9％)、Ir粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于99.9％)、Zr粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于93％)、W粉(粒度不大于37μm，质量纯度不小于99.9％)和WTh4粉混合均匀，然后置于真空烘箱中烘干，得到混合粉末；
所述WTh4粉采用液固掺杂法制备而成，具体制备过程为：将平均粒度不大于3μm的WO2.9粉浸入饱和硝酸钍溶液中，搅拌15h后沉降28h，固液分离后烘干，得到钨钍掺杂体，然后将钨钍掺杂体置于管式氢气炉中进行两次还原处理，其中第一次还原处理的温度为650℃，还原时间为3h，第二次还原处理的温度为810℃，还原时间为3h，随炉冷却后得到WTh4粉，检测该产物的氧含量、Th含量和粒度，其氧含量小于0.08wt％，平均粒度小于2μm，Th的质量百分含量为4％；
所述湿法球磨过程中采用的分散剂为去离子水，所述去离子水的加入量为Pt粉、Ir粉、Zr粉、W粉和WTh4粉总质量的30倍，所述湿法球磨的速率为4000r/min，所述湿法球磨的时间为8h；
步骤二、对步骤一中所述混合粉末进行等静压成型，得到压制坯料；所述等静压成型的压制力为180MPa，压制时间为5min；
步骤三、对步骤二中所述压制坯料进行真空烧结处理，得到烧结坯料；所述真空烧结处理采用四阶段真空烧结工艺，其中第一阶段真空烧结的温度为120℃，保温时间为1h，第二阶段真空烧结的温度为850℃，保温时间为1h，第三阶段真空烧结的温度为1500℃，保温时间为3h，第四阶段真空烧结的温度为1770℃，保温时间为3h；所述烧结坯料的相对密度不小于90％；
步骤四、将步骤三中所述烧结坯料在氢气气氛，温度为1250℃的条件下保温40min，然后在大气条件下进行多道次加工，得到铂铱锆钨钍合金焊料；
本实施例制备的铂铱锆钨钍合金焊料为板状结构，具体加工过程为：首先，将烧结坯料以20％的道次加工变形量进行开坯锻造，后续以10％的道次锻造加工率进行多道次中间锻造，直至锻造到Φ20mm，压扁成厚度为10mm的饼材；然后，采用真空大轧机将所述饼材以20％的道次加工变形量开坯轧制，后续以10％的道次锻造加工率进行多道次中间轧制，直至厚度为3mm，换成精轧机继续轧制到所需厚度，得到厚度为1.5mm的铂铱锆钨钍合金焊料板材；相邻两道次加工间需进行热处理，即：将烧结坯料或饼材在氢气气氛，温度为1350℃的条件下保温10min。
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料的使用方法为：根据连接件的结构和尺寸，以及焊接部位的结构、尺寸和焊接面积，借助卡具，采用焊接部位的局部或整体加热到1820℃的熔化温度以上熔焊或钎焊。
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料的使用效果：以铱合金包壳和铱多孔元件的密封焊接为例，采用整体加热钎焊的方法，将焊料按需要焊接的包壳尺寸结构和要求加工成Φ14×Φ10×1.5mm环形焊料，与铱合金包壳和铱多孔元件组合，放入氢气高温加热炉中，以20℃/分钟的升温速度，加热到1840℃后保温10min，断电随炉冷却，钎焊焊接后的焊接效果优良，达到要求的焊接效果，测试其焊缝漏率＜1.0×10-10Pa·m3/s，焊缝抗拉强度为58MPa。
实施例5
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料由以下质量百分比的成分组成：Ir 17％，Zr0.6％，W 0.1％，Th 0.04％，余量为Pt和不可避免的杂质。
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、采用湿法球磨的方法将Pt粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于99.9％)、Ir粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于99.9％)、Zr粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于93％)、W粉(粒度不大于37μm，质量纯度不小于99.9％)和WTh4粉混合均匀，然后置于真空烘箱中烘干，得到混合粉末；
所述WTh4粉采用液固掺杂法制备而成，具体制备过程为：将平均粒度不大于3μm的WO2.9粉浸入饱和硝酸钍溶液中，搅拌10h后沉降20h，固液分离后烘干，得到钨钍掺杂体，然后将钨钍掺杂体置于管式氢气炉中进行两次还原处理，其中第一次还原处理的温度为650℃，还原时间为1h，第二次还原处理的温度为810℃，还原时间为1h，随炉冷却后得到WTh4粉，检测该产物的氧含量、Th含量和粒度，其氧含量小于0.08wt％，平均粒度小于2μm，Th的质量百分含量为4％；
所述湿法球磨过程中采用的分散剂为去离子水，所述去离子水的加入量为Pt粉、Ir粉、Zr粉、W粉和WTh4粉总质量的15倍，所述湿法球磨的速率为2000r/min，所述湿法球磨的时间为24h；
步骤二、对步骤一中所述混合粉末进行等静压成型，得到压制坯料；所述等静压成型的压制力为200MPa，压制时间为1min；
步骤三、对步骤二中所述压制坯料进行真空烧结处理，得到烧结坯料；所述真空烧结处理采用四阶段真空烧结工艺，其中第一阶段真空烧结的温度为80℃，保温时间为0.5h，第二阶段真空烧结的温度为750℃，保温时间为3h，第三阶段真空烧结的温度为1400℃，保温时间为1h，第四阶段真空烧结的温度为1770℃，保温时间为3h；所述烧结坯料的相对密度不小于90％；
步骤四、将步骤三中所述烧结坯料在氢气气氛，温度为1350℃的条件下保温20min，然后在大气条件下进行多道次加工，得到铂铱锆钨钍合金焊料；
本实施例制备的铂铱锆钨钍合金焊料为板状结构，具体加工过程为：首先，将烧结坯料以20％的道次加工变形量进行开坯锻造，后续以10％的道次锻造加工率进行多道次中间锻造，直至锻造到Φ20mm，压扁成厚度为10mm的饼材；然后，采用真空大轧机将所述饼材以20％的道次加工变形量开坯轧制，后续以10％的道次锻造加工率进行多道次中间轧制，直至厚度为3mm，换成精轧机继续轧制到所需厚度，得到厚度为1mm的铂铱锆钨钍合金焊料板材；相邻两道次加工间需进行热处理，即：将烧结坯料或饼材在氢气气氛，温度为1250℃的条件下保温20min。
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料的使用方法为：根据连接件的结构和尺寸，以及焊接部位的结构、尺寸和焊接面积，借助卡具，采用焊接部位的局部或整体加热到1820℃的熔化温度以上熔焊或钎焊。
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料的使用效果：以铱合金包壳和铱多孔元件的密封焊接为例，采用整体加热钎焊的方法，将焊料按需要焊接的包壳尺寸结构和要求加工成Φ14×Φ10×1mm环形焊料，与铱合金包壳和铱多孔元件组合，放入氢气高温加热炉中，以20℃/分钟的升温速度，加热到1840℃后保温10min，断电随炉冷却，钎焊焊接后的焊接效果优良，达到要求的焊接效果，测试其焊缝漏率＜1.0×10-10Pa·m3/s，焊缝抗拉强度为60MPa。
实施例6
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料由以下质量百分比的成分组成：Ir 18％，Zr0.6％，W 0.1％，Th 0.04％，余量为Pt和不可避免的杂质。
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、采用湿法球磨的方法将Pt粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于99.9％)、Ir粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于99.9％)、Zr粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于93％)、W粉(粒度不大于37μm，质量纯度不小于99.9％)和WTh4粉混合均匀，然后置于真空烘箱中烘干，得到混合粉末；
所述WTh4粉采用液固掺杂法制备而成，具体制备过程为：将平均粒度不大于3μm的WO2.9粉浸入饱和硝酸钍溶液中，搅拌15h后沉降28h，固液分离后烘干，得到钨钍掺杂体，然后将钨钍掺杂体置于管式氢气炉中进行两次还原处理，其中第一次还原处理的温度为650℃，还原时间为3h，第二次还原处理的温度为810℃，还原时间为3h，随炉冷却后得到WTh4粉，检测该产物的氧含量、Th含量和粒度，其氧含量小于0.08wt％，平均粒度小于2μm，Th的质量百分含量为4％；
所述湿法球磨过程中采用的分散剂为去离子水，所述去离子水的加入量为Pt粉、Ir粉、Zr粉、W粉和WTh4粉总质量的30倍，所述湿法球磨的速率为2000r/min，所述湿法球磨的时间为24h；
步骤二、对步骤一中所述混合粉末进行等静压成型，得到压制坯料；所述等静压成型的压制力为180MPa，压制时间为5min；
步骤三、对步骤二中所述压制坯料进行真空烧结处理，得到烧结坯料；所述真空烧结处理采用四阶段真空烧结工艺，其中第一阶段真空烧结的温度为120℃，保温时间为0.5h，第二阶段真空烧结的温度为750℃，保温时间为3h，第三阶段真空烧结的温度为1500℃，保温时间为3h，第四阶段真空烧结的温度为1680℃，保温时间为3h；所述烧结坯料的相对密度不小于90％；
步骤四、将步骤三中所述烧结坯料在氢气气氛，温度为1250℃的条件下保温40min，然后在大气条件下进行多道次加工，得到铂铱锆钨钍合金焊料；
本实施例制备的铂铱锆钨钍合金焊料为丝状结构，具体加工过程为：首先，将烧结坯料以20％的道次加工变形量进行开坯锻造，后续以10％的道次锻造加工率进行多道次中间锻造，直至锻造到Φ20mm，压扁成厚度为10～12mm的饼材；然后，采用真空大轧机将所述饼材以20％的道次加工变形量开坯轧制，后续以10％的道次锻造加工率进行多道次中间轧制，直至厚度为1mm，换成拉拔机拉拔到所需规格，得到规格为0.5mm的铂铱锆钨钍合金焊料丝材；相邻两道次加工间需进行热处理，即：将烧结坯料或饼材在氢气气氛，温度为1250℃的条件下保温20min。
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料的使用方法为：根据连接件的结构和尺寸，以及焊接部位的结构、尺寸和焊接面积，借助卡具，采用焊接部位的局部或整体加热到1820℃的熔化温度以上熔焊或钎焊。
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料的使用效果：以铱合金包壳和铱多孔元件的密封焊接为例，采用整体加热钎焊的方法，将焊料按需要焊接的包壳尺寸结构和要求加工成Φ14×Φ10×0.5mm环形焊料，与铱合金包壳和铱多孔元件组合，放入氢气高温加热炉中，以20℃/分钟的升温速度，加热到1840℃后保温10min，断电随炉冷却，钎焊焊接后的焊接效果优良，达到要求的焊接效果，测试其焊缝漏率＜1.0×10-10Pa·m3/s，焊缝抗拉强度为57MPa。
实施例7
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料由以下质量百分比的成分组成：Ir 15％，Zr 1％，W0.5％，Th 0.08％，余量为Pt和不可避免的杂质。
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、采用湿法球磨的方法将Pt粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于99.9％)、Ir粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于99.9％)、Zr粉(粒度不大于74μm，质量纯度不小于93％)、W粉(粒度不大于37μm，质量纯度不小于99.9％)和WTh4粉混合均匀，然后置于真空烘箱中烘干，得到混合粉末；
所述WTh4粉采用液固掺杂法制备而成，具体制备过程为：将平均粒度不大于3μm的WO2.9粉浸入饱和硝酸钍溶液中，搅拌15h后沉降25h，固液分离后烘干，得到钨钍掺杂体，然后将钨钍掺杂体置于管式氢气炉中进行两次还原处理，其中第一次还原处理的温度为650℃，还原时间为3h，第二次还原处理的温度为810℃，还原时间为3h，随炉冷却后得到WTh4粉，检测该产物的氧含量、Th含量和粒度，其氧含量小于0.08wt％，平均粒度小于2μm，Th的质量百分含量为4％；
所述湿法球磨过程中采用的分散剂为去离子水，所述去离子水的加入量为Pt粉、Ir粉、Zr粉、W粉和WTh4粉总质量的20倍，所述湿法球磨的速率为2800r/min，所述湿法球磨的时间为20h；
步骤二、对步骤一中所述混合粉末进行等静压成型，得到压制坯料；所述等静压成型的压制力为190MPa，压制时间为3min；
步骤三、对步骤二中所述压制坯料进行真空烧结处理，得到烧结坯料；所述真空烧结处理采用四阶段真空烧结工艺，其中第一阶段真空烧结的温度为120℃，保温时间为0.5h，第二阶段真空烧结的温度为750℃，保温时间为3h，第三阶段真空烧结的温度为1500℃，保温时间为3h，第四阶段真空烧结的温度为1680℃，保温时间为3h；所述烧结坯料的相对密度不小于90％；
步骤四、将步骤三中所述烧结坯料在氢气气氛，温度为1250℃的条件下保温40min，然后在大气条件下进行多道次加工，得到铂铱锆钨钍合金焊料；
本实施例制备的铂铱锆钨钍合金焊料为丝状结构，具体加工过程为：首先，将烧结坯料以20％的道次加工变形量进行开坯锻造，后续以10％的道次锻造加工率进行多道次中间锻造，直至锻造到Φ20mm，压扁成厚度为12mm的饼材；然后，采用真空大轧机将所述饼材以20％的道次加工变形量开坯轧制，后续以10％的道次锻造加工率进行多道次中间轧制，直至厚度为2mm，换成拉拔机拉拔到所需规格，得到规格为0.5mm的铂铱锆钨钍合金焊料丝材；相邻两道次加工间需进行热处理，即：将烧结坯料或饼材在氢气气氛，温度为1300℃的条件下保温20min。
本实施例铂铱锆钨钍合金焊料的使用效果：以铱合金包壳和铱多孔元件的密封焊接为例，采用整体加热钎焊的方法，将焊料按需要焊接的包壳尺寸结构和要求加工成Φ14×Φ10×0.5mm环形焊料，与铱合金包壳和铱多孔元件组合，放入氢气高温加热炉中，以20℃/分钟的升温速度，加热到1840℃后保温10min，断电随炉冷却，钎焊焊接后的焊接效果优良，达到要求的焊接效果，测试其焊缝漏率＜1.0×10-10Pa·m3/s，焊缝抗拉强度为56MPa。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir 15％～18％，Zr 0.5％～1％，W 0.1％～0.5％，Th 0.04％～0.08％，余量为Pt和不可避免的杂质；
所述铂铱锆钨钍合金焊料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、采用湿法球磨的方法将Pt粉、Ir粉、Zr粉、W粉和WTh4粉混合均匀，然后置于真空烘箱中烘干，得到混合粉末；所述WTh4粉中Th的质量百分含量为4％，余量为W和不可避免的杂质；
步骤二、对步骤一中所述混合粉末进行等静压成型，得到压制坯料；所述等静压成型的压制力为180MPa～200MPa，压制时间为1min～5min；
步骤三、对步骤二中所述压制坯料进行真空烧结处理，得到烧结坯料；所述真空烧结处理采用四阶段真空烧结工艺，其中第一阶段真空烧结的温度为80℃～120℃，保温时间为0.5h～1h，第二阶段真空烧结的温度为750℃～850℃，保温时间为1h～3h，第三阶段真空烧结的温度为1400℃～1500℃，保温时间为1h～3h，第四阶段真空烧结的温度为1680℃～1770℃，保温时间为1h～3h；所述烧结坯料的相对密度不小于90％；
步骤四、将步骤三中所述烧结坯料在氢气气氛，温度为1250℃～1350℃的条件下保温20min～40min，然后在大气条件下进行多道次加工，得到铂铱锆钨钍合金焊料；所述加工的方式为锻造、轧制和拉拔中的任意一种或几种，所述加工的道次变形量为10％～20％，相邻两道次加工之间均对烧结坯料进行中间热处理，所述中间热处理的温度为1250℃～1350℃，保温时间为20min～40min。
2.根据权利要求1所述的一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir 16％，Zr 0.5％，W 0.2％，Th 0.06％，余量为Pt和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir 16％，Zr 0.6％，W 0.1％，Th 0.06％，余量为Pt和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir 16％，Zr 0.8％，W 0.1％，Th 0.06％，余量为Pt和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir 15％，Zr 0.8％，W 0.2％，Th 0.06％，余量为Pt和不可避免的杂质。
6.根据权利要求1所述的一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir 17％，Zr 0.6％，W 0.1％，Th 0.04％，余量为Pt和不可避免的杂质。
7.根据权利要求1所述的一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir 18％，Zr 0.6％，W 0.1％，Th 0.04％，余量为Pt和不可避免的杂质。
8.一种制备如权利要求1至7中任一权利要求所述铂铱锆钨钍合金焊料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、采用湿法球磨的方法将Pt粉、Ir粉、Zr粉、W粉和WTh4粉混合均匀，然后置于真空烘箱中烘干，得到混合粉末；所述WTh4粉中Th的质量百分含量为4％，余量为W和不可避免的杂质；
步骤二、对步骤一中所述混合粉末进行等静压成型，得到压制坯料；所述等静压成型的压制力为180MPa～200MPa，压制时间为1min～5min；
步骤三、对步骤二中所述压制坯料进行真空烧结处理，得到烧结坯料；所述真空烧结处理采用四阶段真空烧结工艺，其中第一阶段真空烧结的温度为80℃～120℃，保温时间为0.5h～1h，第二阶段真空烧结的温度为750℃～850℃，保温时间为1h～3h，第三阶段真空烧结的温度为1400℃～1500℃，保温时间为1h～3h，第四阶段真空烧结的温度为1680℃～1770℃，保温时间为1h～3h；所述烧结坯料的相对密度不小于90％；
步骤四、将步骤三中所述烧结坯料在氢气气氛，温度为1250℃～1350℃的条件下保温20min～40min，然后在大气条件下进行多道次加工，得到铂铱锆钨钍合金焊料；所述加工的方式为锻造、轧制和拉拔中的任意一种或几种，所述加工的道次变形量为10％～20％，相邻两道次加工之间均对烧结坯料进行中间热处理，所述中间热处理的温度为1250℃～1350℃，保温时间为20min～40min。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤一中所述WTh4粉采用液固掺杂法制备而成，具体制备过程为：将平均粒度不大于3μm的WO2.9粉浸入饱和硝酸钍溶液中，搅拌10h～15h后沉降20h～28h，固液分离后烘干，得到钨钍掺杂体，然后将钨钍掺杂体置于管式氢气炉中进行两次还原处理，其中第一次还原处理的温度为650℃，还原时间为1h～3h，第二次还原处理的温度为810℃，还原时间为1h～3h，随炉冷却后得到WTh4粉。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤一中所述湿法球磨过程中采用的分散剂为去离子水，所述去离子水的加入量为Pt粉、Ir粉、Zr粉、W粉和WTh4粉总质量的15～30倍，所述湿法球磨的速率为2000r/min～4000r/min，所述湿法球磨的时间为8h～24h。
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