CN109047966A - 一种钎焊耐磨复合板及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种采用铜基钎料的钎焊耐磨硬质合金复合板及其制作工艺。新钎料解决了目前钎焊耐磨复合板基板和耐磨层融合不良问题，且钎料及钎焊工艺成本低，钎焊工艺简便较好解决钎焊热应力导致错位、牢固度不够的问题，可以根据使用的实际情况在钢板上钎焊不同数量的硬质合金块使用，以满足不同大小的作业面，适用面广，可大规模生产。此复合板边缘设有方形缺口，方便拼焊，使用时可以按照不同的曲面和表面形状进行无缝拼焊组装。本发明还涉及一种硬质合金与钢材间均匀撒入碳化钨粉末、或碳化钛、或碳化铬等碳化物粉末的方式。在硬质合金与钢材间加入碳化钨等碳化物粉末能有效减小热应力，提高钎焊牢固度，防止钎焊错位。

Description

一种钎焊耐磨复合板及其制作工艺

技术领域

本发明涉及耐磨板技术领域，具体而言涉及一种钎焊硬质合金的耐磨复合板及其制作技术。

背景技术

硬质合金具有硬度高、强度高、耐磨、耐腐蚀等优良性能，可用于制作耐磨板。但硬质合金价格高，且抗弯强度、抗冲击韧性均大多较差，受制作工艺限制，硬质合金烧结时尺寸都较小，在应对较大的易磨损面时，往往需要将小尺寸的硬质合金焊接成大尺寸的硬质合金进行使用。但硬质合金与硬质合金的焊接效果较差，将硬质合金与韧性好、强度高、加工性能优异且廉价的钢焊接起来使用，则能达到较好的使用效果。

硬质合金与钢板的连接技术难点之一在于硬质合金与钢之间的热膨胀系数相差较大，因此在焊接时会产生较大热应力，钎料对硬质合金的浸润不足，导致基板和耐磨层融合不良。钎焊是硬质合金与钢连接的常见方法，但是目前所用钎焊方式得到复合板接头错位，强度不高，且一些钎焊方式采用的钎料制备工艺繁琐、造价较高，不适合大规模生产。因此目前急需一种低成本、操作简便、焊接强度高的钎焊方式。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种具有较高结合强度的耐磨复合板及其制作工艺。具体而言，本发明提出了一种钎焊硬质合金的耐磨复合板，以钢板为基板，以碳化钨-钴硬质合金或碳化钛-钢硬质合金为耐磨层，采用高温钎焊方式制成钎焊硬质合金的耐磨复合板，复合板边缘设有方形缺口，方便拼焊，使用时可以按照不同的曲面和表面形状进行无缝拼焊组装。本发明的耐磨复合板的特征在于，可以根据使用的实际情况在钢板上钎焊不同数量的硬质合金块使用，以满足不同大小的作业面，且复合板边缘设有方形缺口，方便拼焊，使用时可以按照不同的曲面和表面形状进行无缝拼焊组装。

本发明的耐磨复合板的钎焊工艺特征在于：设计了一种新的铜基钎料，特别适用于钢板和硬质合金的钎焊，具体成分为：按重量百分比记为：15%-18%锡，1.1%-5%铁，余量为铜。本发明所制备的铜基钎料中，Cu的添加可以保证钎料具有良好的塑性，能够缓解焊接过程中产生的残余应力，同时可以保证钎料具有合适的熔化区间，而Fe的加入，让硬质合金中的碳化钨或碳化钛与钎料中的Fe反应，但是反应不强烈，形成一层薄薄的接触膜，也增加了钎料的润湿性，改善了耐磨复合板基板和耐磨层的融合。

本发明的耐磨复合板的钎焊工艺特征在于，利用上述铜基钎料对钢板和硬质合金进行钎焊时，在钎剂与钎剂之间均匀撒入一层碳化钛、或碳化铬、或碳化钨等碳化物粉末。钎焊时，由于铜基钎料、钢板、硬质合金的热膨胀系数不同，热应力的存在导致钎焊错位、钎焊牢固度低，而在层间加入碳化钨、或碳化钛、或碳化铬等碳化物粉末则能有效减小热应力，提高钎焊牢固度，防止钎焊错位。

相较于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明所述的钎焊硬质合金的耐磨复合板加工简单、成本低，钎焊不同数量的硬质合金块可以满足不同大小的作业面，使用灵活、方便。使用本发明所述钎料及钎焊工艺明显改善钎焊应力状态，降低热应力，使钎焊更加牢固、整齐，所得耐磨复合板也更加耐用。

附图说明

图1是本发明的钎焊硬质合金的耐磨复合板的结构示意图。

图中：1.硬质合金，2.钎剂，3.铜基钎料，4.碳化钛、或碳化铬、或碳化钨等碳化物粉末，5.钢板，6.方形缺口，7方形缺口

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细叙述。

本发明设计了一种新的铜基钎料，特别适用于钢板和硬质合金的钎焊，其制备步骤为：

（1）将一定质量配比、一定纯度的市售Cu、Sn、Fe粉体进行混合，并置于滚筒球磨机上球磨制成金属混合粉末；

（2）将上述金属混合粉末取出，烘干、过筛；

（3）称取一定量上述过筛好的金属混合粉末，利用压力成型机压制成块体，然后放入氧化锆坩埚中，利用中频感应熔炼炉进行熔炼，制备合金锭；

（4）利用轧机将合金锭轧制为1-2mm厚的箔片，再切成20-30mm宽的长条，用砂纸打磨去除表面氧化物后即可得到用于钎焊的钎料箔片。

按上述步骤制得钎料的具体成分为：按重量百分比记为：15%-18%锡，1.1%-5%铁，余量为铜。

本发明的用于钎焊硬质合金的钎焊工艺由如下步骤组成：

（1）将除油后的硬质合金与钢板焊接面磨平、抛光，将其置于无水乙醇中超声清洗；

（2）在陶瓷舟皿中依次放入处理好的钢板、钎剂、钎料、钎剂、适量的碳化钛或碳化铬或碳化钨等碳化物粉末、钎剂、钎料、钎剂、硬质合金。

（3）将装配好的陶瓷舟皿放在真空炉内中央，在氩气保护下进行钎焊，以一定加热速度加热至一定温度，待保温一段时间后，以一定冷却速度降温至300℃，然后随炉冷却至室温后开炉取样。

实施例1

按重量百分比配比18%锡，1.1%铁，80.9%铜按上述钎料制备步骤制得合金箔片，再切至60mm长、20mm宽的3条，用砂纸打磨去除表面氧化物后备用。取20×20×10mm的碳化钛-钢硬质合金9块及60×60×7mm的钢板1块，按上述钎焊步骤处理后将碳化钛-钢硬质合金对齐放置在钢板上，碳化钛-钢硬质合金与钢板间均匀铺满钎料钎剂及TiC粉，装配进陶瓷舟皿后放入真空炉，加热至760℃后保温一段时间，以一定冷却速度降温至300℃后随炉冷却至室温开炉取样。可见所制备的耐磨复合板焊缝整齐，实测焊着率93%，焊缝抗拉强度440MPa。

实施例2

按重量百分比配比15%锡，5%铁，80%铜按上述钎料制备步骤制得合金箔片，再切至20mm长、20mm宽，用砂纸打磨去除表面氧化物后备用。取20×20×10mm的碳化钨-钴硬质合金及20×20×7mm的钢板各一块，按上述钎焊步骤处理后将碳化钨-钴硬质合金对齐放置在钢板上，碳化钨-钴硬质合金与钢板间均匀铺满钎料钎剂及WC粉，装配进陶瓷舟皿后放入真空炉，加热至760℃后保温一段时间，以一定冷却速度降温至300℃后随炉冷却至室温开炉取样。可见所制备的耐磨复合板焊缝整齐，实测焊着率94%，焊缝抗拉强度460MPa。

实施例3

采用常规的铜基钎料，按重量百分比配比38%锌，58%铜，4%锰按上述钎料制备步骤制得合金箔片，再切至60mm长、20mm宽的3条，用砂纸打磨去除表面氧化物后备用。取20×20×10mm的碳化钨-钴硬质合金9块及60×60×7mm的钢板1块，按上述钎焊步骤处理后将碳化钨-钴硬质合金对齐放置在钢板上，碳化钨-钴硬质合金与钢板间均匀铺满钎料钎剂，装配进陶瓷舟皿后放入真空炉，加热至760℃后保温一段时间，以一定冷却速度降温至300℃后随炉冷却至室温开炉取样。可见所制备的耐磨复合板焊缝整齐，实测焊着率55%，焊缝抗拉强度300MPa。

Claims (4)

1.一种钎焊硬质合金的耐磨复合板，其特征在于：以钢板为基板，以碳化钨-钴硬质合金或碳化钛-钢硬质合金为耐磨层，采用高温钎焊方式制成钎焊硬质合金的耐磨复合板。

2.一种钎焊硬质合金的耐磨复合板制作工艺，其特征在于所述制作工艺使用一种铜基钎料，具体成分按重量百分比记为：15%-18%锡，1.1%-5%铁，余量为铜。

3.一种钎焊硬质合金的耐磨复合板制作工艺，其特征在于钎焊时在硬质合金与基体间均匀撒入碳化钨、或碳化钛、或碳化铬等碳化物粉末。

4.一种钎焊硬质合金的耐磨复合板，其特征在于复合板边缘设有方形缺口，方便无缝组焊。