CN110883443A - 硬质合金钎焊接头及其制备方法和硬质合金工具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种硬质合金钎焊接头及其制备方法和硬质合金工具，涉及焊接技术领域。该硬质合金钎焊接头通过在钎缝中放置若干个缓冲材料并使缓冲材料沿钎缝长度方向均匀排布，使得缓冲材料在硬质合金钎焊接头形成过程中，会产生塑性变形来补偿硬质合金和钢基体因线膨胀系数差异造成的收缩差，起到缓释热应力的作用，减小钎缝处的残余应力，解决钎缝开裂、脱焊等问题，同时缓冲材料还能提高整体硬质合金构件的抗剪切和抗冲击性能。本发明提供了上述硬质合金钎焊接头的制备方法，该制备方法工艺简单、稳定，生产效率高，适合于工业规模化生产。本发明提供了一种硬质合金工具，包括上述硬质合金钎焊接头。

Description

硬质合金钎焊接头及其制备方法和硬质合金工具
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其是涉及一种硬质合金钎焊接头及其制备方法和硬质合金工具。
背景技术
硬质合金工具多数是采用小块硬质合金连接到工具钢等高强钢基体上，由工具钢等高强钢来承受冲击载荷，并节省贵重的硬质合金，降低工具成本。钎焊则是将硬质合金牢固连接到钢基体金属上最常用的方法。但硬质合金和钢基体的热膨胀系数相差很大，例如，WC-Co类合金线膨胀系数为(4-6)×10-6/℃，而普通钢材的线膨胀系数约为12×10-6/℃，在焊接后的冷却过程中，钢基体的收缩量大于硬质合金的收缩量，钎缝中的钎料与两侧的硬质合金和基体材料之间产生很大的应力。钎缝中形成的内应力会影响硬质合金与基体材料的性能，缩短硬质合金的使用寿命，同时还影响钎缝的强度，使钎缝的抗剪切能力大大降低，严重时还会导致钎缝开裂。
生产中常常采用具有三层结构的三明治复合钎料，利用中间层补偿垫片的塑性变形缓释接头中的热应力。采用三明治复合钎料钎焊的硬质合金钎焊接头钎缝处钎料合金强度和硬度均较高，中间层补偿垫片通常塑性较好，但强度较低，硬质合金钎焊接头容易在钎缝中的整片中间层补偿垫片处发生撕裂。
有鉴于此，特提出本发明以解决上述技术问题中的至少一个。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种硬质合金钎焊接头，通过在钎缝内设置特定排布方式的缓冲材料，使得该硬质合金钎焊接头具有强度高、抗冲击性能好的特性。
本发明的第二目的在于提供上述硬质合金钎焊接头的制备方法。
本发明的第三目的在于提供上述硬质合金工具，包含上述硬质合金钎焊接头。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种硬质合金钎焊接头，包括硬质合金材料和钢基体，所述硬质合金材料和钢基体之间形成钎缝；
所述钎缝内设有若干个缓冲材料，若干个所述缓冲材料沿所述钎缝长度方向均匀排布。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础上，所述缓冲材料的材质包括铜、铜合金、镍、镍合金、铁或铁合金中的任意一种或至少两种的组合。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础上，所述缓冲材料包括丝状缓冲材料和/或带状缓冲材料；
优选地，所述丝状缓冲材料的直径为0.05-2mm，长度为5-40mm；
优选地，所述带状缓冲材料的厚度为0.05-2mm，长度为5-40mm，宽度为1-4mm；
优选地，所述带状缓冲材料沿其厚度方向开设有通孔。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础上，相邻的两个所述缓冲材料沿所述钎缝长度方向的距离为0.1-10mm；
优选地，所述缓冲材料的维氏硬度为40-100HV；
优选地，所述缓冲材料的直线度公差为5/1000。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础上，若干个所述缓冲材料与所述硬质合金材料的焊接面的距离分别独立地为0.05-0.2mm；
优选地，若干个所述缓冲材料与所述钢基体的焊接面的距离分别独立地为0.1-0.3mm；
优选地，最靠近所述钎缝沿钎缝宽度方向的边缘的所述缓冲材料与所述钎缝沿钎缝宽度方向的边缘的距离为0.1-0.3mm。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础上，所述钎缝的厚度为0.2-10mm。
本发明还提供了上述硬质合金钎焊接头的制备方法，包括以下步骤：在对硬质合金材料和钢基体进行钎焊时，将若干个缓冲材料置于硬质合金材料和钢基体所形成钎缝中，得到硬质合金钎焊接头。
优选地，所述硬质合金钎焊接头的制备方法包括以下步骤：
(a)将第一钎料涂覆在硬质合金材料的待焊面，形成第一钎料层；
(b)将表面涂覆有第一钎剂的缓冲材料沿钎缝长度方向均匀放置在第一钎料层表面，然后再将第二钎料涂覆在放置有缓冲材料的第一钎料层表面，形成第二钎料层；
(c)在第二钎料层表面涂覆第二钎剂以形成钎剂层；
(d)将硬质合金材料形成钎剂层的表面与处于待焊温度的钢基体的待焊面接触以使第一钎料层、第二钎料层和钎剂层熔化，形成钎缝，然后冷却，得到硬质合金钎焊接头；
优选地，步骤(a)和步骤(c)中，所述涂覆分别独立地包括喷涂或熔覆。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础上，步骤(a)中所述第一钎料层的厚度为0.1-10mm；
优选地，步骤(b)中所述第二钎料层的厚度为0.1-10mm；
优选地，步骤(c)中所述钎剂层的厚度为0.1-1mm。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础上，步骤(a)中，在将第一钎料涂覆在硬质合金材料的待焊面之前，还包括对硬质合金材料的待焊面进行去油和喷砂的步骤；
优选地，步骤(b)中，在缓冲材料表面涂覆第一钎剂之前，还包括采用砂纸对缓冲材料表面毛化处理至粗糙度为Ra12.5-50μm的步骤；
优选地，步骤(d)中，待焊温度为T0℃，第一钎料层和第二钎料层中钎料熔点较高的一种物质的熔点为T℃，其中T+30≤T0≤T+50。
本发明还提供了一种硬质合金工具，包括上述硬质合金钎焊接头或采用上述硬质合金钎焊接头的制备方法制得的硬质合金钎焊接头。
与现有技术相比，本发明提供的硬质合金钎焊接头及其制备方法和硬质合金工具具有以下技术效果：
(1)本发明提供了一种硬质合金钎焊接头，通过在钎缝中放置若干个缓冲材料并使缓冲材料沿钎缝长度方向均匀排布，使得缓冲材料在硬质合金钎焊接头形成过程中，会产生塑性变形来补偿硬质合金和钢基体因线膨胀系数差异造成的收缩差，起到缓释热应力的作用，减小钎缝处的残余应力，解决钎缝开裂、脱焊等问题，同时缓冲材料还能提高整体硬质合金构件的抗剪切和抗冲击性能；
与传统三明治复合钎料制备的硬质合金钎焊接头相比，该硬质合金钎焊接头中若干个缓冲材料均匀排布于钎缝中，解决了传统三明治复合钎料钎焊的硬质合金工具中在使用过程中整片缓冲材料发生撕裂的缺陷，从而使得硬质合金钎焊接头的强度明显提高。
(2)本发明提供了上述硬质合金钎焊接头的制备方法，该制备方法工艺简单、稳定，生产效率高，适合于工业规模化生产。
(3)本发明提供了一种硬质合金工具，包括上述硬质合金钎焊接头或采用上述硬质合金钎焊接头的制备方法制得的硬质合金钎焊接头。鉴于上述硬质合金钎焊接头或采用上述硬质合金钎焊接头的制备方法所具有的优势，使得包含其的硬质合金工具具有同样的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种实施方式的硬质合金钎焊接头的结构示意图；
图2为本发明提供的另一种实施方式的硬质合金钎焊接头的结构示意图。
图标：1-硬质合金材料；2-钎缝；3-缓冲材料；4-钢基体；11-硬质合金材料的焊接面；41-钢基体的焊接面。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的第一个方面，提供了一种硬质合金钎焊接头，具体如图1和图2所示。该硬质合金钎焊接头包括硬质合金材料1和钢基体4，硬质合金材料1和钢基体4之间形成钎缝2；
钎缝2内设有若干个缓冲材料3，若干个缓冲材料3沿钎缝长度方向均匀排布。
硬质合金材料主要是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属制成的一种合金材料。对于硬质合金材料的种类不作限定，典型但非限制性的种类为WC-Co类合金、WC-TiC-Co类合金、WC-TaC-Co类合金或WC-TiC-TaC-Co类合金等。
在钎缝内设置若干个缓冲材料，缓冲材料的数量不作限定。若干个缓冲材料沿钎缝长度方向均匀排布，是指每相邻的两个缓冲材料沿钎缝长度方向的距离相等的，即缓冲材料沿钎缝长度方向等间距排布。对于若干个缓冲材料沿钎缝宽度方向以及钎缝厚度方向的排布不作限定。
本发明提供了一种硬质合金钎焊接头，通过在钎缝中放置若干个缓冲材料并使缓冲材料沿钎缝长度方向均匀排布，使得缓冲材料在硬质合金钎焊接头形成过程中，会产生塑性变形来补偿硬质合金和钢基体因线膨胀系数差异造成的收缩差，起到缓释热应力的作用，减小钎缝处的残余应力，解决钎缝开裂、脱焊等问题，同时缓冲材料还能提高整体硬质合金构件的抗剪切和抗冲击性能；
与传统三明治复合钎料制备的硬质合金钎焊接头相比，该硬质合金钎焊接头中若干个缓冲材料均匀排布于钎缝中，解决了传统三明治复合钎料钎焊的硬质合金工具中在使用过程中整片缓冲材料发生撕裂的缺陷，从而使得硬质合金钎焊接头的强度明显提高。
作为本发明的一种可选实施方式，缓冲材料的材质包括铜、铜合金、镍、镍合金、铁或铁合金中的任意一种或至少两种的组合。
需要说明的是，铜合金典型但非限制性的牌号为H96、H90、H85、H80、QMn1.5或QMn5；镍合金典型但非限制性的牌号为N4、N6或NCu30；铁合金典型但非限制性的为碳素结构钢、低合金钢或不锈钢。
通过对缓冲材料具体材质的限定，使得该缓冲材料具有良好的塑性以及强度。
作为本发明的一种可选实施方式，缓冲材料包括丝状缓冲材料和/或带状缓冲材料。
缓冲材料包括丝状缓冲材料和/或带状缓冲材料，是指缓冲材料可以只包括丝状缓冲材料，也可以只包括带状缓冲材料，还可以同时包括丝状缓冲材料和带状缓冲材料。
通过对缓冲材料结构或形状的限定，使得该缓冲材料提高钎焊接头的剪切强度及抗冲击性能。
丝状缓冲材料以及带状缓冲材料的尺寸与钎缝的大小有关，缓冲材料的厚度或者直径必然是小于钎缝的厚度的。
作为本发明的一种可选实施方式，丝状缓冲材料的直径为0.05-2mm；丝状缓冲材料典型但非限制性的直径为0.05mm、0.06mm、0.08mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm或2.0mm。
作为本发明的一种可选实施方式，丝状缓冲材料的长度为5-40mm。典型但非限制性的丝状缓冲材料的长度为5mm、8mm、10mm、12mm、15mm、18mm、20mm、22mm、25mm、28mm、30mm、32mm、35mm、38mm或40mm。
作为本发明的一种可选实施方式，带状缓冲材料的厚度为0.05-2mm；带状缓冲材料典型但非限制性的厚度为0.05mm、0.06mm、0.08mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm或2.0mm。
作为本发明的一种可选实施方式，带状缓冲材料的长度为5-40mm，宽度为1-4mm；典型但非限制性的带状缓冲材料的长度为5mm、8mm、10mm、12mm、15mm、18mm、20mm、22mm、25mm、28mm、30mm、32mm、35mm、38mm或40mm，典型但非限制性的带状缓冲材料的宽度为1mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm、3.5mm或4.0mm。
丝状缓冲材料的直径或带状缓冲材料的厚度过大，则容易造成局部区域弱化，影响钎缝强度；丝状缓冲材料的直径或带状缓冲材料的厚度过小，则在焊接过程中钎料熔液可能对缓冲材料造成熔蚀，则缓冲材料不能起到相应的作用。故丝状缓冲材料以及带状缓冲材料的尺寸最好限定在一定范围内。
作为本发明的一种可选实施方式，带状缓冲材料沿其厚度方向开设有通孔。
需要说明的是，带状缓冲材料上所开设的通孔的数量不作具体限定。通孔的设置，有利于提高可提高钎焊接头的抗拉强度。
作为本发明的一种可选实施方式，相邻的两个缓冲材料沿钎缝长度方向的距离为。相邻的两个缓冲材料沿钎缝长度方向典型但非限制性的距离为。
作为本发明的一种可选实施方式，缓冲材料的维氏硬度为40-100HV；典型但非限制性的缓冲材料的维氏硬度为40HV、45HV、50HV、55HV、60HV、65HV、70HV、75HV、80HV、85HV、90HV、95HV或100HV。
缓冲材料的维氏硬度最好保持在适宜的范围内，若维氏硬度小于40HV，缓冲材料会反而会减弱钎焊接头的强度；若维氏硬度大于100HV，则缓冲材料可能起不到缓释应力的作用，使得钎焊接头抗冲击性能变差。
作为本发明的一种可选实施方式，缓冲材料的直线度公差为5/1000。
若缓冲材料的直线度公差过大，该缓冲材料可能过于弯曲，从而使得缓冲材料缓释应力不均匀，不但不会提高钎焊接头强度，还会减小钎焊接头的强度。
对于缓冲材料在钎缝中的位置进行优化。
作为本发明的一种可选实施方式，若干个缓冲材料与硬质合金材料的焊接面的距离分别独立地为0.05-0.2mm。
硬质合金材料的焊接面11的位置如图1和图2所示。缓冲材料与硬质合金材料的焊接面典型但非限制性的距离为0.05mm、0.06mm、0.08mm、0.10mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm、0.15mm、0.16mm、0.17mm、0.18mm、0.19mm或0.2mm。
由于钎缝中具有若干个缓冲材料，故需要说明的是，若干个缓冲材料与硬质合金材料的焊接面的距离分别独立地为0.05-0.2mm，是指每个缓冲材料与硬质合金材料的焊接面的距离在0.05-0.2mm之内，且不同的缓冲材料与硬质合金材料的焊接面的距离是相互独立的，即不同的缓冲材料与硬质合金材料的焊接面的距离可以相等，也可以不等。
作为本发明的一种可选实施方式，若干个所述缓冲材料与钢基体的焊接面的距离分别独立地为0.1-0.3mm；
钢基体的焊接面41的位置如图1和图2所示。缓冲材料与所述钢基体的焊接面典型但非限制性的距离为0.10mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm、0.15mm、0.16mm、0.17mm、0.18mm、0.19mm、0.2mm、0.22mm、0.23mm、0.24mm、0.25mm、0.26mm、0.27mm、0.28mm、0.29mm或0.30mm。
若干个缓冲材料与钢基体的焊接面的距离分别独立地为0.1-0.3mm，是指每个缓冲材料与钢基体的焊接面的距离在0.1-0.3mm之内，且不同的缓冲材料与钢基体的焊接面的距离是相互独立的，即不同的缓冲材料与钢基体的焊接面的距离可以相等，也可以不等。
作为本发明的一种可选实施方式，最靠近所述钎缝沿钎缝宽度方向的边缘的所述缓冲材料与所述钎缝沿钎缝宽度方向的边缘的距离为0.1-0.3mm，典型但非限制性的距离为0.1mm、0.12mm、0.15mm、0.18mm、0.2mm、0.22mm、0.25mm、0.28mm或0.30mm。
缓冲材料距钎缝沿钎缝宽度方向的边缘的距离不能过小，否则容易造成钎焊接头局部强度较弱，影响整体强度，发生层状撕裂等。
作为本发明的一种可选实施方式，钎缝的厚度为0.2-10mm。典型但非限制性的钎缝的厚度为0.2mm、0.5mm、0.8mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm。
根据本发明的第二个方面，还提供了上述硬质合金钎焊接头的制备方法，包括以下步骤：
在对硬质合金材料和钢基体进行钎焊时，将若干个缓冲材料置于硬质合金材料和钢基体所形成钎缝中，得到硬质合金钎焊接头。
本发明提供的硬质合金钎焊接头的制备方法，该制备方法操作简单，工艺稳定，生产效率高，适合于工业规模化生产。
作为本发明的一种可选实施方式，所述硬质合金钎焊接头的制备方法包括以下步骤：
(a)将第一钎料涂覆在硬质合金材料的待焊面，形成第一钎料层；
(b)将表面涂覆有第一钎剂的缓冲材料沿钎缝长度方向均匀放置在第一钎料层表面，然后再将第二钎料涂覆在放置有缓冲材料的第一钎料层表面，形成第二钎料层；
(c)在第二钎料层表面涂覆第二钎剂以形成钎剂层；
(d)将硬质合金材料形成钎剂层的表面与处于待焊温度的钢基体的待焊面接触以使第一钎料层、第二钎料层和钎剂层熔化，形成钎缝，然后冷却，得到硬质合金钎焊接头。
具体的，步骤(a)中，在硬质合金材料的待焊面涂覆第一钎料，形成第一钎料层。所采用的钎料种类不作具体限定，只要确保钎料对于硬质合金材料和钢基体具有良好的润湿性即可。典型但非限制性的银基钎料BAg25CuZnMnNi、BAg49ZnCuMnNi、BAg40CuZnNi；典型但非限制性的铜基钎料BCu57ZnMnCo、BCu58ZnMn或BCu48ZnNiSi；典型但非限制性的镍基钎料为BNi82CrSiBFe或BNi66MnSiCu。
步骤(b)中，将表面涂覆有第一钎剂的缓冲材料沿钎缝长度方向均匀放置在第一钎料层表面，是指表面涂覆有第一钎剂的缓冲材料沿钎缝长度方向等间距排布。
在缓冲材料表面涂覆有钎剂，有利于提高钎料润湿缓冲材料，与其形成良好的冶金结合。
该步骤(b)中，相当于将缓冲材料设置于第一钎料层与第二钎料层之间。需要说明的是，第一钎料层与第二钎料层中的钎料种类可以相同，也可以不同。
步骤(c)中，钎剂层可去除钢基体表面氧化膜，促进钎料与钢基体润湿，提高钎料钎着率，从而提高钎焊接头强度。需要说明的是，钎剂层中的第二钎剂与缓冲材料表面涂覆的第一钎剂种类可以相同，也可以不同。
通过该硬质合金钎焊接头的制备方法操作步骤的具体限定，使得缓冲材料可在钎缝中稳定存在，从而进一步提升硬质合金钎焊接头的强度以及抗冲击性能。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(a)中，在将第一钎料涂覆在硬质合金材料的待焊面之前，还包括对硬质合金材料的待焊面进行去油和喷砂的步骤。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(a)中第一钎料层的厚度为0.1-10mm；第一钎料层典型但非限制性的厚度为0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.8mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm。
经过去油和喷砂处理后，可保证硬质合金材料的待焊面无油、无杂质、无氧化。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(b)中，在缓冲材料表面涂覆钎剂之前，还包括采用砂纸对缓冲材料表面毛化处理至粗糙度为Ra12.5-50μm的步骤。
将采用砂纸对缓冲材料表面毛化处理，有利于液态钎料对缓冲材料的润湿，提高液态钎料与缓冲材料的冶金结合强度。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(b)中，表面涂覆有第一钎剂的缓冲材料采用如下步骤制得：
将缓冲材料浸渍于含有钎剂的溶液中，然后取出，干燥，得到表面涂覆有第一钎剂的缓冲材料。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(b)中第二钎料层的厚度为0.1-10mm；第二钎料层典型但非限制性的厚度为0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.8mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(c)中钎剂层的厚度为0.1-1mm；钎剂层典型但非限制性的厚度为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1mm。
作为本发明的一种可选实施方式，在进行步骤(d)之前，将钢基体进行升温处理，包括以下步骤：
对钢基体进行感应加热，在集肤效应的作用下，钢基体表面温度迅速升高，采用在线红外温度检测仪检测表面温度，达到待焊温度后，停止加热，得到处于待焊温度的钢基体。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(d)中，待焊温度为T0℃，第一钎料层和第二钎料层中钎料熔点较高的一种物质的熔点为T℃，其中T+30≤T0≤T+50。例如，当第一钎料层和第二钎料层中钎料熔点较高的一种物质的熔点为1200℃，则待焊温度为1230-1250℃。
根据本发明的第三个方面，还提供了一种硬质合金工具，包括上述硬质合金钎焊接头或采用上述硬质合金钎焊接头的制备方法制得的硬质合金钎焊接头。
鉴于上述硬质合金钎焊接头或采用上述硬质合金钎焊接头的制备方法所具有的优势，使得包含其的硬质合金工具具有同样的优势，使得所制得的硬质合金工具可广泛应用于机械加工、矿山采掘、石油钻井、地质勘探等行业。
下面结合具体实施例和对比例，对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供了一种硬质合金钎焊接头，包括硬质合金材料(型号为YG13C)和钢基体42CrMo，硬质合金材料和钢基体之间形成钎缝；
钎缝内设有若干个丝状缓冲材料铜丝，其直径为0.2mm，维氏硬度为95HV，若干个丝状缓冲材料沿钎缝长度方向均匀排布，相邻的两个丝状缓冲材料沿钎缝长度方向之间的距离为1mm。
该硬质合金钎焊接头的制备方法，包括以下步骤：
(a)第一钎料BCu58ZnMn进行熔炼、浇铸、挤压、拉拔至直径为2mm的盘丝状第一钎料；
硬质合金材料和钢基体表面经严格的去油和喷砂处理后，采用热喷涂设备将盘丝状第一钎料喷涂在硬质合金材料的待焊面，形成0.05mm的第一钎料层；
(b)将缓冲材料铜丝表面采用砂纸毛化处理至粗糙度Ra12.5μm，采用在线浸涂的方式使缓冲材料表面沾附一层含有第一钎剂的溶液，该含有第一钎剂的溶液为质量分数为30％的ZnCl2水溶液，烘干后，得到表面涂覆有第一钎剂的缓冲材料；
在第一钎料层表面等间距(1mm)均匀放置表面涂覆有第一钎剂的缓冲材料，然后将第二钎料(BAg40CuZnNi)热喷涂于放置有缓冲材料的第一钎料层表面，形成第二钎料层，直至钎缝所需钎料层(第一钎料层和第二钎料层)总厚度为0.4mm；
(c)将第二钎剂QJ308加热至熔化状态，然后将第二钎料层表面浸沾一层第二钎剂QJ308，形成厚度为0.2mm的钎剂层；
(d)对钢基体进行感应加热，在集肤效应的作用下，钢基体表面温度迅速升高，采用在线红外温度检测仪检测表面温度，达到950℃后，停止加热；
将硬质合金材料形成钎剂层的表面与处于待焊温度的钢基体的待焊面接触以使第一钎料层、第二钎料层和钎剂层熔化，形成钎缝，然后冷却，得到硬质合金钎焊接头。
实施例2
本实施例提供了一种硬质合金钎焊接头，除了相邻的两个丝状缓冲材料沿钎缝长度方向之间的距离为2mm，其余结构与实施例1相同。
该硬质合金钎焊接头的制备方法，除了步骤(b)中将第一钎料层表面等间距(1mm)均匀放置表面涂覆有第一钎剂的缓冲材料替换为将第一钎料层表面等间距(2mm)均匀放置表面涂覆有第一钎剂的缓冲材料，其余步骤以及相关工艺参数与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供了一种硬质合金钎焊接头，除了将直径为0.2mm的丝状缓冲材料铜丝替换为厚度为0.2mm、宽度为0.4mm的铜带，其余结构与实施例1相同。
该硬质合金钎焊接头的制备方法，除了步骤(b)中的铜丝替换为厚度为0.2mm、宽度为0.4mm的铜带，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供了一种硬质合金钎焊接头，与实施例3提供的硬质合金钎焊接头的结构相同。
该硬质合金钎焊接头的制备方法，除了步骤(c)中钎剂层的厚度为0.1mm，其余步骤以及工艺参数与实施例3相同。
实施例5
本实施例提供了一种硬质合金钎焊接头，除了将丝状缓冲材料铜丝替换为铁丝，其余结构与实施例1相同。
该硬质合金钎焊接头的制备方法，除了步骤(b)中的铜丝替换为铁丝，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供了一种硬质合金钎焊接头，与实施例5提供的硬质合金钎焊接头的结构相同。
该硬质合金钎焊接头的制备方法，除了步骤(c)中钎剂层的厚度为0.1mm，其余步骤以及工艺参数与实施例5相同。
实施例7
本实施例提供了一种硬质合金钎焊接头，包括硬质合金材料(型号为YG13C)和钢基体42CrMo，硬质合金材料和钢基体之间形成钎缝；
钎缝内设有若干个丝状缓冲材料铜丝，其直径为0.1mm，维氏硬度为95HV，若干个丝状缓冲材料沿钎缝长度方向均匀排布，相邻的两个丝状缓冲材料沿钎缝长度方向之间的距离为1mm。
该硬质合金钎焊接头的制备方法，包括以下步骤：
(a)将第一钎料BAg49ZnCuMnNi进行熔炼、浇铸、挤压、拉拔至直径为2mm的盘丝状第一钎料；
硬质合金材料和钢基体表面经严格的去油和喷砂处理后，采用热喷涂设备将盘丝状第一钎料喷涂在硬质合金材料的待焊面，形成0.05mm的第一钎料层；
(b)将缓冲材料铜丝表面采用砂纸毛化处理至粗糙度Ra12.5μm，采用在线浸涂的方式使缓冲材料表面沾附一层浓度为含有第一钎剂的溶液，该含有第一钎剂的溶液为质量分数为30％的ZnCl2水溶液，烘干后，得到表面涂覆有第一钎剂的缓冲材料；
在第一钎料层表面等间距(1mm)均匀放置表面涂覆有第一钎剂的缓冲材料，然后将第二钎料(BAg25CuZnMnNi)热喷涂于放置有缓冲材料的第一钎料层表面，形成第二钎料层，直至钎缝所需钎料层总厚度为0.3mm；
(c)将第二钎剂FB102加热至熔化状态，然后将第二钎料层表面浸沾一层第二钎剂FB102，形成厚度为0.2mm的钎剂层；
(d)对钢基体进行感应加热，在集肤效应的作用下，钢基体表面温度迅速升高，采用在线红外温度检测仪检测表面温度，达到780℃后，停止加热；
将硬质合金材料形成钎剂层的表面与处于待焊温度的钢基体的待焊面接触以使第一钎料层、第二钎料层和钎剂层熔化，形成钎缝，然后冷却，得到硬质合金钎焊接头。
实施例8
本实施例提供了一种硬质合金钎焊接头，包括硬质合金材料(型号为YG13C)和钢基体为42CrMo，硬质合金材料和钢基体之间形成钎缝；
钎缝内设有若干个带状缓冲材料铁带，铁带的厚度为0.2mm，宽度为0.4mm，维氏硬度为95HV，若干个带状缓冲材料沿钎缝长度方向均匀排布，相邻的两个带状缓冲材料沿钎缝长度方向之间的距离为1mm。
该硬质合金钎焊接头的制备方法，包括以下步骤：
(a)将第一钎料BAg49ZnCuMnNi进行熔炼、浇铸、挤压、拉拔至直径为2mm的盘丝状第一钎料；
硬质合金材料和钢基体表面经严格的去油和喷砂处理后，采用热喷涂设备将盘丝状第一钎料喷涂在硬质合金材料的待焊面，形成0.05mm的第一钎料层；
(b)将缓冲材料铜丝表面采用砂纸毛化处理至粗糙度Ra12.5μm，采用在线浸涂的方式使缓冲材料表面沾附一层含有第一钎剂的溶液，该含有第一钎剂的溶液为质量分数为30％的ZnCl2水溶液，烘干后，得到表面涂覆有第一钎剂的缓冲材料；
在第一钎料层表面等间距(1mm)均匀放置表面涂覆有第一钎剂的缓冲材料，然后将第二钎料(BAg40CuZnNi)热喷涂于放置有缓冲材料的第一钎料层表面，形成第二钎料层，直至钎缝所需钎料层总厚度为0.4mm；
(c)将第二钎剂FB102加热至熔化状态，然后将第二钎料层表面浸沾一层第二钎剂FB102，形成厚度为0.1mm的钎剂层；
(d)对钢基体进行感应加热，在集肤效应的作用下，钢基体表面温度迅速升高，采用在线红外温度检测仪检测表面温度，达到950℃后，停止加热；
将硬质合金材料形成钎剂层的表面与处于待焊温度的钢基体的待焊面接触以使第一钎料层、第二钎料层和钎剂层熔化，形成钎缝，然后冷却，得到硬质合金钎焊接头。
实施例9
本实施例提供了一种硬质合金钎焊接头，包括硬质合金材料和钢基体，硬质合金材料和钢基体之间形成钎缝；
钎缝内设有若干个带状缓冲材料铁镍合金带和丝状缓冲材料，若干个带状缓冲材料沿钎缝长度方向均匀排布，相邻的两个带状缓冲材料沿钎缝长度方向之间的距离为1mm。
该硬质合金钎焊接头的制备方法，包括以下步骤：
(a)提供硬质合金材料的型号为YG13C，钢基体为42CrMo；
将第一钎料BAg49ZnCuMnNi进行熔炼、浇铸、挤压、拉拔至直径为2mm的盘丝状第一钎料；
硬质合金材料和钢基体表面经严格的去油和喷砂处理后，采用热喷涂设备将盘丝状第一钎料喷涂在硬质合金材料的待焊面，形成0.05mm的第一钎料层；
(b)提供厚度为0.2mm、宽度为0.4mm、维氏硬度为80HV的丝状缓冲材料铜丝；
将缓冲材料铜丝表面采用砂纸毛化处理至粗糙度Ra12.5μm，采用在线浸涂的方式使缓冲材料表面沾附一层浓度为含有第一钎剂的溶液，该含有第一钎剂的溶液为30％的ZnCl2水溶液，其中ZnCl2的质量分数为30％，烘干后，得到表面涂覆有第一钎剂的缓冲材料；
在第一钎料层表面等间距(1mm)均匀放置表面涂覆有第一钎剂的缓冲材料，然后将第二钎料(BAg25CuZnMnNi)热喷涂于放置有缓冲材料的第一钎料层表面，形成第二钎料层，直至钎缝所需钎料层总厚度为0.4mm；
(c)将第二钎剂FB102加热至熔化状态，然后将第二钎料层表面浸沾一层第二钎剂FB102，形成厚度为0.1mm的钎剂层；
(d)对钢基体进行感应加热，在集肤效应的作用下，钢基体表面温度迅速升高，采用在线红外温度检测仪检测表面温度，达到950℃后，停止加热；
将硬质合金材料形成钎剂层的表面与处于待焊温度的钢基体的待焊面接触以使第一钎料层、第二钎料层和钎剂层熔化，形成钎缝，然后冷却，得到硬质合金钎焊接头。
对比例1
本对比例为实施例1的对比实验，其中，钎焊温度、钎焊时间、钎剂与实施例1相同，包括以下步骤：
将YG13C硬质合金块、涂抹钎剂的三明治复合钎料(即带有中间层补偿垫片)、42CrMo钢依次装配好，对钢基体进行感应加热，在集肤效应的作用下，钢基体表面温度迅速升高，采用在线红外温度检测仪检测表面温度，达到950℃后，停止加热，冷却后形成YG13C硬质合金与42CrMo钢的钎焊接头。
对比例2
本对比例为实施例4的对比实验，其中，钎焊温度、钎焊时间、钎剂与实施例4相同，具体步骤与对比例1相同。
对比例3
本对比例为实施例5的对比实验，其中，钎焊温度、钎焊时间、钎剂与实施例5相同，具体步骤与对比例1相同。
对比例4
本对比例为实施例6的对比实验，其中，钎焊温度、钎焊时间、钎剂与实施例6相同，具体步骤与对比例1相同。
对比例5
本对比例为实施例7的对比实验，其中，钎焊温度、钎焊时间、钎剂与实施例7相同，具体步骤与对比例1相同。
对比例6
本对比例为实施例8的对比实验，其中，钎焊温度、钎焊时间、钎剂与实施例8相同，具体步骤与对比例1相同。
对比例7
本对比例为实施例8的对比实验，除了将若干个带状缓冲材料沿钎缝长度方向不均匀排布，相邻的两个带状缓冲材料沿钎缝长度方向之间的距离呈现0.5mm-1.5mm-0.5mm-1.5mm的方式循环排布，其余结构与实施例8相同。
本对比例提供的硬质合金钎焊接头的制备方法，除了将步骤(b)中将缓冲材料由等间距(1mm)排布替换为0.5mm-1.5mm-0.5mm-1.5mm的方式循环排布，其余步骤以及工艺参数与实施例8相同。
为了说明上述实施例和对比例的技术效果，特设以下实验例。
实验例1
对各实施例和对比例得到的硬质合金钎焊接头的剪切强度进行检测，具体结果见表1。
其中，剪切强度测试方法为：使用MTS C45.105型微机控制力学电子万能试验机对钎焊接头进行室温压剪性能测试，压头以1mm/s的速度移动加压，通过公式τ＝F/S计算剪切强度。
式中:τ-接头抗剪强度/MPa；F-断裂时载荷/N；S-钎焊接头有效连接面积/mm2。
表1
实验组别 剪切强度(MPa)
实施例1 203.7
实施例2 202.3
实施例3 201.8
实施例4 204.9
实施例5 201.3
实施例6 202.4
实施例7 233.7
实施例8 232.4
实施例9 229.4
对比例1 194.6
对比例2 196.5
对比例3 191.7
对比例4 193.6
对比例5 224.6
对比例6 223.7
对比例7 224.1
由表1中数据可以看出，本发明各实施例提供的硬质合金钎焊接头的剪切强度整体均优于对比例提供的硬质合金钎焊接头的剪切强度。由此可见，本发明通过在钎缝中放置若干个缓冲材料并使缓冲材料沿钎缝长度方向均匀排布，可使得硬质合金钎焊接头达到良好的技术效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种硬质合金钎焊接头，其特征在于，包括硬质合金材料和钢基体，所述硬质合金材料和钢基体之间形成钎缝；
所述钎缝内设有若干个缓冲材料，若干个所述缓冲材料沿所述钎缝长度方向均匀排布。
2.根据权利要求1所述的硬质合金钎焊接头，其特征在于，所述缓冲材料的材质包括铜、铜合金、镍、镍合金、铁或铁合金中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1所述的硬质合金钎焊接头，其特征在于，所述缓冲材料包括丝状缓冲材料和/或带状缓冲材料；
优选地，所述丝状缓冲材料的直径为0.05-2mm；
优选地，所述丝状缓冲材料的长度为5-40mm；
优选地，所述带状缓冲材料的厚度为0.05-2mm；
优选地，所述带状缓冲材料的长度为5-40mm，宽度为1-4mm；
优选地，所述带状缓冲材料沿其厚度方向开设有通孔。
4.根据权利要求1所述的硬质合金钎焊接头，其特征在于，相邻的两个所述缓冲材料沿所述钎缝长度方向的距离为0.1-10mm；
优选地，所述缓冲材料的维氏硬度为40-100HV；
优选地，所述缓冲材料的直线度公差为5/1000。
5.根据权利要求1所述的硬质合金钎焊接头，其特征在于，若干个所述缓冲材料与所述硬质合金材料的焊接面的距离分别独立地为0.05-0.2mm；
优选地，若干个所述缓冲材料与所述钢基体的焊接面的距离分别独立地为0.1-0.3mm；
优选地，最靠近所述钎缝沿钎缝宽度方向的边缘的所述缓冲材料与所述钎缝沿钎缝宽度方向的边缘的距离为0.1-0.3mm。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的硬质合金钎焊接头，其特征在于，所述钎缝的厚度为0.2-10mm。
7.权利要求1-6任意一项所述的硬质合金钎焊接头的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在对硬质合金材料和钢基体进行钎焊时，将若干个缓冲材料置于硬质合金材料和钢基体所形成钎缝中，得到硬质合金钎焊接头；
优选地，所述硬质合金钎焊接头的制备方法包括以下步骤：
(a)将第一钎料涂覆在硬质合金材料的待焊面，形成第一钎料层；
(b)将表面涂覆有第一钎剂的缓冲材料沿钎缝长度方向均匀放置在第一钎料层表面，然后再将第二钎料涂覆在放置有缓冲材料的第一钎料层表面，形成第二钎料层；
(c)在第二钎料层表面涂覆第二钎剂以形成钎剂层；
(d)将硬质合金材料形成钎剂层的表面与处于待焊温度的钢基体的待焊面接触以使第一钎料层、第二钎料层和钎剂层熔化，形成钎缝，然后冷却，得到硬质合金钎焊接头；
优选地，步骤(a)和步骤(c)中，所述涂覆分别独立地包括喷涂或熔覆。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)中所述第一钎料层的厚度为0.1-10mm；
优选地，步骤(b)中所述第二钎料层的厚度为0.1-10mm；
优选地，步骤(c)中所述钎剂层的厚度为0.1-1mm。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)中，在将第一钎料涂覆在硬质合金材料的待焊面之前，还包括对硬质合金材料的待焊面进行去油和喷砂的步骤；
优选地，步骤(b)中，在缓冲材料表面涂覆第一钎剂之前，还包括采用砂纸对缓冲材料表面毛化处理至粗糙度为Ra12.5-50μm的步骤；
优选地，步骤(d)中，待焊温度为T0℃，第一钎料层和第二钎料层中钎料熔点较高的一种物质的熔点为T℃，其中T+30≤T0≤T+50。
10.一种硬质合金工具，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述的硬质合金钎焊接头或者采用权利要求7-9任意一项所述的硬质合金钎焊接头的制备方法制得的硬质合金钎焊接头。
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