CN111468858A - 三明治复合钎料及其制备方法和应用以及硬质合金器件 - Google Patents

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CN111468858A CN202010298198.1A CN202010298198A CN111468858A CN 111468858 A CN111468858 A CN 111468858A CN 202010298198 A CN202010298198 A CN 202010298198A CN 111468858 A CN111468858 A CN 111468858A
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董博文
程亚芳
董显
张冠星
董宏伟
常云峰
李胜男
张亮
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Abstract

本发明提供了一种三明治复合钎料及其制备方法和应用以及硬质合金器件，涉及焊接技术领域，三明治复合钎料，包括：片状应力缓冲材料，所述片状应力缓冲材料中设置有通孔；钎料合金层，所述钎料合金层包裹所述片状应力缓冲材料。该三明治复合钎料的片状应力缓冲材料中的通孔可以起到缓释应力的作用，使得三明治复合钎料抗剪切、抗折弯和抗冲压等性能较好，便于制备大面积、复杂形状的预成型钎料。

Description

三明治复合钎料及其制备方法和应用以及硬质合金器件
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其是涉及一种三明治复合钎料及其制备方法和应用以及硬质合金器件。
背景技术
目前，硬质合金工具被广泛应用于矿山采掘、机械加工、石油钻井以及地质勘探等行业。然而，硬质合金塑性和冲击韧性差，且比较昂贵，大部分硬质合金工具均由小块硬质合金连接到工具钢等高强钢基体上制备而成，由高强钢基体来承受冲击载荷，还可以节省硬质合金，降低成本，将硬质合金牢固连接到钢基体上最常用的方法是钎焊。由于硬质合金和钢基体的热膨胀系数相差很大，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内应力，上述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，同时还影响焊缝的强度，使焊缝的抗剪切能力大大降低，严重时还会导致钎缝开裂。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三明治复合钎料，该三明治复合钎料的片状应力缓冲材料中的通孔可以起到缓释应力的作用，使得三明治复合钎料抗剪切、抗折弯和抗冲压等性能较好，便于制备大面积、复杂形状的预成型钎料。
本发明提供的三明治复合钎料，包括：
片状应力缓冲材料，所述片状应力缓冲材料中设置有通孔；
钎料合金层，所述钎料合金层包裹所述片状应力缓冲材料。
进一步地，所述通孔的形状包括规则形状和/或不规则形状；
优选地，所述规则形状包括圆形、椭圆形和多边形中的至少一种。
进一步地，所述三明治复合钎料的横截面积大于等于所述片状应力缓冲材料的横截面积的3倍；
优选地，所述三明治复合钎料的直线度公差为5/1000。
进一步地，所述片状应力缓冲材料的维氏硬度大于100HV；
优选地，所述片状应力缓冲材料包括低碳钢；
优选地，所述片状应力缓冲材料的厚度为0.1-2mm；
优选地，所述钎料合金层包括铜基钎料和/或银基钎料；
优选地，所述钎料合金层包括BCu58ZnMn和/或BAg49ZnCuMnNi。
一种前面所述的三明治复合钎料的制备方法，包括：
使钎料合金层包裹片状应力缓冲材料，得到所述三明治复合钎料；
其中，所述片状应力缓冲材料中设置有通孔。
进一步地，包括：通过热浸镀的方式使钎料合金层包裹片状应力缓冲材料，得到所述三明治复合钎料；
优选地，所述热浸镀包括：将所述片状应力缓冲材料置于液态钎料中；
优选地，所述热浸镀的温度高于所述钎料合金层液相线温度30-50℃，所述热浸镀的时间为10-60s；
优选地，将热浸镀后的片状应力缓冲材料从所述液态钎料中取出，得到所述三明治复合钎料，其中所述热浸镀后的片状应力缓冲材料的出液口夹角为30-75°。
进一步地，所述液态钎料表面覆盖有覆盖剂；
优选地，所述覆盖剂包括以下质量分数的组分：硼砂10-20％和硼酐80-90％；
优选地，将热浸镀后的片状应力缓冲材料依次进行清洗和干燥，得到所述三明治复合钎料；
优选地，在50-100℃的水中进行所述清洗；
优选地，预热所述片状应力缓冲材料之后再进行所述热浸镀；
优选地，所述预热的温度为400-500℃；
优选地，所述预热包括在线预热。
进一步地，在所述预热之前，所述片状应力缓冲材料经过预处理，所述预处理包括：对所述片状应力缓冲材料进行碱洗和/或酸洗，优选包括依次对所述片状应力缓冲材料进行碱洗和酸洗；
优选地，所述碱洗的温度为60-100℃；
优选地，所述碱洗时所用的碱洗液包括：NaOH25～30g/L、Na2CO340～50g/L和Na3PO4·12H2O55～60g/L；
优选地，所述酸洗时所用的酸洗液包括质量分数20％的盐酸溶液；
优选地，所述预处理还包括：对所述碱洗后的片状应力缓冲材料进行助镀处理；
优选地，所述助镀处理时所用的助镀剂包括：ZnCl270～80g/L和KF30～40g/L；
优选地，所述片状应力缓冲材料是通过对应力缓冲材料进行冲孔得到的。
一种前面所述的三明治复合钎料在硬质合金钎焊中的应用。
一种硬质合金器件，所述硬质合金器件是利用前面所述的三明治复合钎料将硬质合金钎焊到金属基体上得到的。
与现有技术相比，本发明至少可以取得以下有益效果：
本发明的三明治复合钎料中的片状应力缓冲材料含有通孔，使得片状应力缓冲材料具有良好的塑性和强度，在钎焊接头冷却过程中，片状应力缓冲材料产生塑性变形来补偿硬质合金和金属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，利于提高整体硬质合金器件的抗冲击与抗剪切性能，而且硬质合金钎焊接头冷却凝固后，钎缝钎料合金完全包裹片状应力缓冲材料，钎焊接头强度明显提高，片状应力缓冲材料不会发生撕裂；另外，本发明的三明治复合钎料抗剪切、抗折弯和抗冲压等性能较好，便于制备大面积、复杂形状的预成型钎料。
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为本发明一个实施方式中三明治复合钎料的结构示意图；
图2为本发明一个实施方式中片状应力缓冲材料的俯视图；
图3为本发明一个实施方式中制备三明治复合钎料的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种三明治复合钎料，参照图1，该三明治复合钎料包括：
片状应力缓冲材料100，所述片状应力缓冲材料100中设置有通孔110；
钎料合金层200，所述钎料合金层200包裹所述片状应力缓冲材料100。
需要说明的是，钎料合金层包裹片状应力缓冲材料指的是：钎料合金层200覆盖片状应力缓冲材料100所有暴露的表面，且在钎料合金层包裹片状应力缓冲材料后得到的三明治复合钎料中仍有通孔。
本发明的三明治复合钎料中的片状应力缓冲材料含有通孔，使得片状应力缓冲材料具有良好的塑性和强度，在钎焊接头冷却过程中，片状应力缓冲材料产生塑性变形来补偿硬质合金和金属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，利于提高整体硬质合金器件的抗冲击与抗剪切性能，而且硬质合金钎焊接头冷却凝固后，钎缝钎料合金完全包裹片状应力缓冲材料，钎焊接头强度明显提高，片状应力缓冲材料不会发生撕裂；另外，本发明的三明治复合钎料抗剪切、抗折弯和抗冲压等性能较好，便于制备大面积、复杂形状的预成型钎料。若片状应力缓冲材料中不含通孔，则片状应力缓冲材料两面的钎料较薄，难以达到焊接强度要求。
在本发明的一些实施方式中，所述通孔的形状包括规则形状和/或不规则形状；优选地，参照图2，所述规则形状包括圆形(图2中的a)、椭圆形(图2中的c)和多边形(包括三角形(图2中的b)、正方形(在图中未示出)、长方形(在图中未示出)和扇形(图2中的d)等)中的至少一种。由此，便于形成上述形状的通孔。
需要说明的是，不规则形状指的是由首尾连接的曲线围成的不规则的形状。
在本发明的一些实施方式中，所述三明治复合钎料的直线度公差为5/1000。由此，便于保证热浸镀过程中，片状应力缓冲材料两面的钎料层均匀。
需要说明的是，直线度公差的具体测试方法包括直尺法、准直法、重力法和直线法等。
在本发明的一些实施方式中，所述三明治复合钎料的横截面积大于等于所述片状应力缓冲材料的横截面积的3倍。由此，利用该三明治复合钎料进行钎焊的效果更佳。
在本发明的一些实施方式中，所述片状应力缓冲材料的厚度为0.1-2mm(例如可以为0.1mm、0.5mm、1mm、1.5mm或者2mm等)。相对于上述厚度范围，当片状应力缓冲材料的厚度低于0.1mm时，则热浸镀过程中，应力缓冲材料容易发生溶蚀，形成的三明治复合钎料塑性较差；当片状应力缓冲材料的厚度高于2mm时，则没有实际工程意义。
在本发明的一些实施方式中，所述片状应力缓冲材料的维氏硬度大于100HV；在本发明的一些优选实施方式中，所述片状应力缓冲材料包括低碳钢。由此，三明治复合钎料的强度高。
需要说明的是，维氏硬度的具体测试方法为用一个相对面间夹角为136度的金刚石正棱锥体压头，在规定载荷F作用下压入被测试样表面，保持定时间后卸除载荷，测量压痕对角线长度d，进而计算出压痕表面积，最后求出压痕表面积上的平均压力，即为金属的维氏硬度值，用符号HV表示。
在本发明的一些实施方式中，所述钎料合金层包括铜基钎料和/或银基钎料。本发明的一些更优选实施方式中，所述钎料合金层包括BCu58ZnMn和/或BAg49ZnCuMnNi。
在本发明的一些实施方式中，上述三明治复合钎料可绕成轴状或卷状，便于储存和运输。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种前面所述的三明治复合钎料的制备方法，该制备方法包括：
使钎料合金层包裹片状应力缓冲材料，得到所述三明治复合钎料；
其中，所述片状应力缓冲材料中设置有通孔。
在本发明的一些实施方式中，通过热浸镀的方式使钎料合金层包裹片状应力缓冲材料，得到所述三明治复合钎料。由此，操作简单、方便，易于实现。
在本发明的一些实施方式中，所述热浸镀包括：将所述片状应力缓冲材料置于液态钎料中；所述热浸镀的温度高于所述钎料合金层液相线温度30-50℃(例如可以为30℃、35℃、40℃、45℃或者50℃等)，所述热浸镀的时间为10-60s(例如可以为10s、20s、30s、40s、50s或者60s等)。由此，可以将液态钎料浸镀在片状应力缓冲材料的表面。
在本发明的一些优选实施方式中，所述液态钎料表面覆盖有覆盖剂；所述覆盖剂包括以下质量分数的组分：硼砂10-20％和硼酐80-90％。由此，覆盖剂保护熔体效果较好。
需要说明的是，热浸镀的温度低于片状应力缓冲材料的熔点。
在本发明的一些实施方式中，将热浸镀后的片状应力缓冲材料从所述液态钎料中取出，得到所述三明治复合钎料，其中所述热浸镀后的片状应力缓冲材料的出液口夹角为30-75°(例如可以为30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°或者75°等)。由此，多余的液态钎料顺着片状应力缓冲材料流下，可以重新利用多余的液态钎料。
需要说明的是，出液口夹角指的是取出热浸镀后的片状应力缓冲材料时热浸镀后的片状应力缓冲材料与液态钎料的液面之间的锐角夹角。
在本发明的一些实施方式中，将热浸镀后的片状应力缓冲材料依次进行清洗和干燥(例如可以为烘干等)，得到所述三明治复合钎料；优选地，在50-100℃(例如可以为50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或者100℃等)的水中进行所述清洗。
在本发明的一些实施方式中，预热所述片状应力缓冲材料之后再进行所述热浸镀；所述预热的温度为400-500℃(例如可以为400℃、420℃、440℃、460℃、480℃或者500℃等)。相对于上述温度范围，当预热的温度过低时，则容易产生漏镀，当预热的温度过高时，则容易造成片状应力缓冲材料表面氧化。
在本发明的一些实施方式中，所述预热包括在线预热。
在本发明的一些实施方式中，在所述预热之前，所述片状应力缓冲材料经过预处理，所述预处理包括：对所述片状应力缓冲材料进行碱洗和/或酸洗，优选包括依次对所述片状应力缓冲材料进行碱洗和酸洗。由此，清除片状应力缓冲材料表面的杂质(例如氧化膜等)，便于钎料合金层的形成。
在本发明的一些实施方式中，所述碱洗的温度为60-100℃(例如可以为60℃、70℃、80℃、90℃或者100℃等)。由此，碱洗效果较佳。
在本发明的一些实施方式中，所述碱洗时所用的碱洗液包括：NaOH25～30g/L、Na2CO340～50g/L和Na3PO4·12H2O55～60g/L。
在本发明的一些实施方式中，所述酸洗时所用的酸洗液包括质量分数20％的盐酸溶液。
在本发明的一些实施方式中，所述预处理还包括：对所述碱洗后的片状应力缓冲材料进行助镀处理；优选地，所述助镀处理时所用的助镀剂包括：ZnCl270～80g/L和KF30～40g/L。由此，上述助镀剂可以活化液态钎料，使得液态钎料与片状应力缓冲材料发生冶金结合，进而使得钎料合金层与片状应力缓冲材料之间紧密结合。
在本发明的一些实施方式中，所述片状应力缓冲材料是通过对应力缓冲材料进行冲孔得到的。可以理解的是，在冲孔之后，片状应力缓冲材料中可能会有毛刺，可以对冲孔后的片状应力缓冲材料进行去毛刺处理。
在本发明的一些具体实施方式中，参照图3，利用热浸镀方法制备三明治复合钎料的流程如下：
片状应力缓冲材料经过放带轮3进入预热炉4，预热之后经过导向轮5进入钎料合金熔炉7，在钎料合金熔炉7中含有液态钎料从而实现热浸镀，之后片状应力缓冲材料经过沉没辊6和导向辊10并通过收带轮8进行收带，得到三明治复合钎料；其中，电机9带动收带轮8运动从而带动片状应力缓冲材料运动。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种前面所述的三明治复合钎料在硬质合金钎焊中的应用。
需要说明的是，在钎焊时是将硬质合金与金属基体(例如钢基体)通过前面所述的三明治复合钎料钎焊在一起，且在钎焊时片状应力缓冲材料不熔化呈固态分布于钎缝中，而钎料合金层融化。
在本发明的一些实施方式中，上述钎焊包括真空钎焊、感应钎焊、气保护钎焊和扩散焊等钎焊工艺。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种硬质合金器件，所述硬质合金器件是利用前面所述的三明治复合钎料将硬质合金钎焊到金属基体上得到的。
需要说明的是，上述金属基体包括钢基体等，上述钎焊包括真空钎焊、感应钎焊、气保护钎焊和扩散焊等钎焊工艺。
下面结合具体实施例，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例
实施例1
三明治复合钎料制备方法包括：
1)片状应力缓冲材料预处理：片状应力缓冲材料选择厚度为0.2mm、宽度为4mm、硬度为105HV的08钢带，放入连续冲床对08钢带中心位置进行冲孔(圆形孔)，孔的直径为2mm，孔中心间距为4mm，用砂纸打磨去除孔周围的毛刺；在60℃条件下在线碱洗，碱洗液配方为NaOH 30g/L+Na2CO350 g/L+Na3PO4·12H2O 60g/L；将碱洗后的整轴片状应力缓冲材料放入酸洗槽中进行在线酸洗，以清除表面氧化膜，酸洗液为质量分数20％的盐酸溶液，酸洗时间为5min；整轴片状应力缓冲材料经碱洗、酸洗后进行助镀处理，助镀剂成分为ZnCl2 80g/L和KF 40g/L；
2)热浸镀钎料合金：熔炼BCu58ZnMn钎料合金得到液态钎料，在液态钎料表面采用20％硼砂和80％硼酐组成的覆盖剂覆盖；对整轴片状应力缓冲材料进行在线预热，预热温度为500℃，预热时间为10min；对预热后的片状应力缓冲材料进行热浸镀，热浸镀温度950℃，热浸镀时间为30s，在助镀剂的活化作用下，液态钎料合金(BCu58ZnMn)与片状应力缓冲材料发生冶金结合，片状应力缓冲材料出液口夹角为30°，出液后，多余的液态钎料合金顺着片状应力缓冲材料流进钎料合金槽，片状应力缓冲材料的通孔不仅起着阻止液态钎料合金快速流动的作用，还起着缓释应力的作用，避免高温下应力缓冲材料变形，液态钎料合金在片状应力缓冲材料表面凝固，形成0.2mm～0.3mm的钎料合金层；热浸镀后的带状钎料在100℃热水中进行清洗，而后烘干即得三明治复合钎料。
在同等钎焊工艺条件下，将本实施例的三明治复合钎料、0.6mm厚的BCu58ZnMn钎料(又称为基体钎料合金)以及中间含有0.2mm厚08钢带两面附有0.2mm厚的BCu58ZnMn三明治钎料(又称为三明治钎料合金)用于YG13C硬质合金与42CrMo钢的钎焊，分别做五组剪切试样，获得的硬质合金器件的平均剪切强度分别为213.4MPa、191.1MPa以及200.7MPa，从以上剪切强度数据来看，本实施例的三明治复合钎料钎焊接头剪切强度明显高于基体钎料合金和三明治钎料合金。
实施例2
三明治复合钎料制备方法包括：
1)片状应力缓冲材料预处理：片状应力缓冲材料选择厚度为0.2mm、宽度为7mm、硬度为105HV的08钢带，放入连续冲床对08钢带中心位置进行冲孔，正方形孔的边长为4mm，孔中心间距为6mm，用砂纸打磨去除孔周围的毛刺；在60℃条件下在线碱洗，碱洗液配方为NaOH 30g/L+Na2CO350 g/L+Na3PO4·12H2O 60g/L；将碱洗后的整轴片状应力缓冲材料放入酸洗槽中进行在线酸洗，以清除表面氧化膜，酸洗液为质量分数20％的盐酸溶液，酸洗时间为5min；整轴片状应力缓冲材料经碱洗、酸洗后进行助镀处理，助镀剂成分为ZnCl2 80g/L和KF 40g/L；
2)热浸镀钎料合金：熔炼BCu58ZnMn钎料合金得到液态钎料，在液态钎料表面采用20％硼砂和80％硼酐组成的覆盖剂覆盖；对整轴片状应力缓冲材料进行在线预热，预热温度为500℃，预热时间为10min；对预热后的片状应力缓冲材料进行热浸镀，热浸镀温度950℃，热浸镀时间为30s，在助镀剂的活化作用下，液态钎料合金与片状应力缓冲材料发生冶金结合，片状应力缓冲材料出液口夹角为45°，出液后，多余的液态钎料合金顺着片状应力缓冲材料流进钎料合金槽，片状应力缓冲材料的通孔不仅起着阻止液态钎料合金快速流动的作用，还起着缓释应力的作用，避免高温下应力缓冲材料变形，液态钎料合金在片状应力缓冲材料表面凝固，形成0.2mm～0.3mm的钎料合金层；热浸镀后的带状钎料在100℃热水中进行清洗，而后烘干即得三明治复合钎料。
在同等钎焊工艺条件下，将本实施例的三明治复合钎料、0.6mm厚的BCu58ZnMn钎料(又称为基体钎料合金)、中间含有0.2mm厚08钢带缓冲材料层0.6mm厚的BCu58ZnMn三明治钎料(又称为三明治钎料合金)用于YG13C硬质合金与42CrMo钢的钎焊，分别做五组剪切试样，获得的硬质合金器件的平均剪切强度分别为215.1MPa、195.4MPa、202.3MPa，从以上剪切强度数据来看，本实施例的三明治复合钎料钎焊接头剪切强度明显高于基体钎料合金和传统三明治钎料合金。
实施例3
三明治复合钎料制备方法包括：
1)片状应力缓冲材料预处理：片状应力缓冲材料选择厚度为0.2mm、宽度为4mm、硬度为105HV的10钢带，放入连续冲床对10钢带中心位置进行冲孔(圆形孔)，孔的直径为2mm，孔中心间距为4mm，用砂纸打磨去除孔周围的毛刺；在60℃条件下在线碱洗，碱洗液配方为NaOH 30g/L+Na2CO350 g/L+Na3PO4·12H2O 60g/L；将碱洗后的整轴片状应力缓冲材料放入酸洗槽中进行在线酸洗，以清除表面氧化膜，酸洗液为质量分数20％的盐酸溶液，酸洗时间为5min；整轴片状应力缓冲材料经碱洗、酸洗后进行助镀处理，助镀剂成分为ZnCl2 80g/L和KF 40g/L；
2)热浸镀钎料合金：熔炼BCu58ZnMn钎料合金得到液态钎料，在液态钎料表面采用20％硼砂和80％硼酐组成的覆盖剂覆盖；对整轴在片状应力缓冲材料进行在线预热，预热温度为500℃，预热时间为10min；对预热后的在片状应力缓冲材料进行热浸镀，热浸镀温度950℃，热浸镀时间为30s，在助镀剂的活化作用下，液态钎料合金与片状应力缓冲材料发生冶金结合，在片状应力缓冲材料出液口夹角为30°，出液后，多余的液态钎料合金顺着在片状应力缓冲材料流进钎料合金槽，在片状应力缓冲材料的孔不仅起着阻止液态钎料合金快速流动的作用，还起着缓释应力的作用，避免高温下在片状应力缓冲材料变形，液态钎料合金在在片状应力缓冲材料表面凝固，形成0.2mm～0.3mm的钎料合金层；热浸镀后的带状钎料在100℃热水中进行清洗，而后烘干即得该新型三明治复合钎料。
在同等钎焊工艺条件下，将本实施例的三明治复合钎料、0.6mm厚的BCu58ZnMn钎料(又称为基体钎料合金)、中间含有0.2mm厚10钢带缓冲材料层0.6mm厚的BCu58ZnMn三明治钎料(又称为三明治钎料合金)用于YG13C硬质合金与42CrMo钢的钎焊，分别做五组剪切试样，获得的硬质合金器件的平均剪切强度分别为211.7MPa、190.2MPa、201.6MPa，从以上剪切强度数据来看，本实施例的三明治复合钎料焊接头剪切强度明显高于基体钎料合金和传统三明治钎料合金。
实施例4
三明治复合钎料制备方法包括：
1)片状应力缓冲材料预处理：片状应力缓冲材料选择厚度为0.2mm、宽度为7mm、硬度为105HV的10钢带，放入连续冲床对10钢带中心位置进行冲孔，正方形孔的边长为4mm，孔中心间距为6mm，用砂纸打磨去除孔周围的毛刺；在60℃条件下在线碱洗，碱洗液配方为NaOH 30g/L+Na2CO350 g/L+Na3PO4·12H2O 60g/L；将碱洗后的整轴片状应力缓冲材料放入酸洗槽中进行在线酸洗，以清除表面氧化膜，酸洗液为质量分数20％的盐酸溶液，酸洗时间为5min；整轴片状应力缓冲材料经碱洗、酸洗后进行助镀处理，助镀剂成分为ZnCl2 80g/L和KF 40g/L；
2)热浸镀钎料合金：熔炼BCu58ZnMn钎料合金得到液态钎料，在液态钎料表面采用20％硼砂和80％硼酐组成的覆盖剂覆盖；对整轴片状应力缓冲材料进行在线预热，预热温度为500℃，预热时间为10min；对预热后的片状应力缓冲材料进行热浸镀，热浸镀温度950℃，热浸镀时间为30s，在助镀剂的活化作用下，液态钎料合金与片状应力缓冲材料发生冶金结合，片状应力缓冲材料出液口夹角为45°，出液后，多余的液态钎料合金顺着片状应力缓冲材料流进钎料合金槽，片状应力缓冲材料的通孔不仅起着阻止液态钎料合金快速流动的作用，还起着缓释应力的作用，避免高温下片状应力缓冲材料变形，液态钎料合金在片状应力缓冲材料表面凝固，形成0.2mm～0.3mm的钎料合金层；热浸镀后的带状钎料在100℃热水中进行清洗，而后烘干即得三明治复合钎料。
在同等钎焊工艺条件下，将本实施例的三明治复合钎料、0.6mm厚的BCu58ZnMn钎料(又称为基体钎料合金)、中间含有0.2mm厚10钢带缓冲材料层0.6mm厚的BCu58ZnMn三明治钎料(又称为三明治钎料合金)用于YG13C硬质合金与42CrMo钢的钎焊，分别做五组剪切试样，获得的硬质合金器件的平均剪切强度分别为214.9MPa、192.7MPa、204.5MPa，从以上剪切强度数据来看，本实施例的三明治复合钎料钎焊接头剪切强度明显高于基体钎料合金和传统三明治钎料合金。
实施例5
三明治复合钎料制备方法包括：
1)片状应力缓冲材料预处理：片状应力缓冲材料选择厚度为0.2mm、宽度为4mm、硬度为105HV的08钢带，放入连续冲床对08钢带中心位置进行冲孔，孔的直径为2mm，孔中心间距为4mm，用砂纸打磨去除孔周围的毛刺；在60℃条件下在线碱洗，碱洗液配方为NaOH 30g/L+Na2CO350g/L+Na3PO4·12H2O 60g/L；将碱洗后的整轴片状应力缓冲材料放入酸洗槽中进行在线酸洗，以清除表面氧化膜，酸洗液为质量分数20％的盐酸溶液，酸洗时间为5min；整轴片状应力缓冲材料经碱洗、酸洗后进行助镀处理，助镀剂成分为ZnCl2 80g/L和KF 40g/L；
2)热浸镀钎料合金：熔炼BAg49ZnCuMnNi钎料合金得到液态钎料，在液态钎料表面采用20％硼砂和80％硼酐组成的覆盖剂覆盖；对整轴片状应力缓冲材料进行在线预热，预热温度为500℃，预热时间为10min；对预热后的片状应力缓冲材料进行热浸镀，热浸镀温度750℃，热浸镀时间为30s，在助镀剂的活化作用下，液态钎料合金与片状应力缓冲材料发生冶金结合，片状应力缓冲材料出液口夹角为30°，出液后，多余的液态钎料合金顺着片状应力缓冲材料流进钎料合金槽，片状应力缓冲材料的孔不仅起着阻止液态钎料合金快速流动的作用，还起着缓释应力的作用，避免高温下片状应力缓冲材料变形，液态钎料合金在片状应力缓冲材料表面凝固，形成0.2mm～0.3mm的钎料合金层；热浸镀后的带状钎料在100℃热水中进行清洗，而后烘干即得三明治复合钎料。
在同等钎焊工艺条件下，将本实施例的三明治复合钎料、0.6mm厚的BAg49ZnCuMnNi钎料(又称为基体钎料合金)、中间含有0.2mm厚08钢带缓冲材料层0.6mm厚的BAg49ZnCuMnNi三明治钎料(又称为三明治钎料合金)用于YG13C硬质合金与42CrMo钢的钎焊，分别做五组剪切试样，获得的硬质合金器件的平均剪切强度分别为253.2MPa、211.5MPa、229.7MPa，从以上剪切强度数据来看，本实施例的三明治复合钎料钎焊接头剪切强度明显高于基体钎料合金和传统三明治钎料合金。
实施例6
三明治复合钎料制备方法包括：
1)片状应力缓冲材料预处理：片状应力缓冲材料选择厚度为0.2mm、宽度为4mm、硬度为105HV的10钢带，放入连续冲床对10钢带中心位置进行冲孔，孔的直径为2mm，孔中心间距为4mm，用砂纸打磨去除孔周围的毛刺；在60℃条件下在线碱洗，碱洗液配方为NaOH 30g/L+Na2CO350g/L+Na3PO4·12H2O 60g/L；将碱洗后的整轴片状应力缓冲材料放入酸洗槽中进行在线酸洗，以清除表面氧化膜，酸洗液为质量分数20％的盐酸溶液，酸洗时间为5min；整轴片状应力缓冲材料经碱洗、酸洗后进行助镀处理，助镀剂成分为ZnCl2 80g/L和KF 40g/L；
2)热浸镀钎料合金：熔炼BAg49ZnCuMnNi钎料合金得到液态钎料，在液态钎料表面采用20％硼砂和80％硼酐组成的覆盖剂覆盖；对整轴片状应力缓冲材料进行在线预热，预热温度为500℃，预热时间为10min；对预热后的片状应力缓冲材料进行热浸镀，热浸镀温度750℃，热浸镀时间为30s，在助镀剂的活化作用下，液态钎料合金与片状应力缓冲材料发生冶金结合，片状应力缓冲材料出液口夹角为30°，出液后，多余的液态钎料合金顺着片状应力缓冲材料流进钎料合金槽，片状应力缓冲材料的孔不仅起着阻止液态钎料合金快速流动的作用，还起着缓释应力的作用，避免高温下片状应力缓冲材料变形，液态钎料合金在片状应力缓冲材料表面凝固，形成0.2mm～0.3mm的钎料合金层；热浸镀后的带状钎料在100℃热水中进行清洗，而后烘干即得三明治复合钎料。
在同等钎焊工艺条件下，将本实施例的三明治复合钎料、0.6mm厚的BAg49ZnCuMnNi钎料(又称为基体钎料合金)、中间含有0.2mm厚10钢带缓冲材料层0.6mm厚的BAg49ZnCuMnNi三明治钎料(又称为三明治钎料合金)用于YG13C硬质合金与42CrMo钢的钎焊，分别做五组剪切试样，获得的硬质合金器件的平均剪切强度分别为251.3MPa、220.1MPa、231.7MPa，从以上剪切强度数据来看，本实施例的三明治复合钎料钎焊接头剪切强度明显高于基体钎料合金和传统三明治钎料合金。
实施例1-6中，钎焊工艺的具体步骤如下：1.将糊状或膏状钎剂均匀涂覆在三明治钎料表面和待焊钢基体、待焊硬质合金处，将其装配成预焊件；2.将预焊件放入感应器中，应连续按动开关，使其缓慢加热；3.当加热至钎料像汗珠一样渗出时，应用紫铜加热棒将硬质合金沿槽窝往返移动3～5次，以排除焊缝中的钎剂熔渣。排渣完后，用拨杆将硬质合金刀片放正，即形成硬质合金钎焊接头。
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)

1.一种三明治复合钎料，其特征在于，包括：
片状应力缓冲材料，所述片状应力缓冲材料中设置有通孔；
钎料合金层，所述钎料合金层包裹所述片状应力缓冲材料。
2.根据权利要求1所述的三明治复合钎料，其特征在于，所述通孔的形状包括规则形状和/或不规则形状；
优选地，所述规则形状包括圆形、椭圆形和多边形中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的三明治复合钎料，其特征在于，所述三明治复合钎料的横截面积大于等于所述片状应力缓冲材料的横截面积的3倍；
优选地，所述三明治复合钎料的直线度公差为5/1000。
4.根据权利要求1或2所述的三明治复合钎料，其特征在于，所述片状应力缓冲材料的维氏硬度大于100HV；
优选地，所述片状应力缓冲材料包括低碳钢；
优选地，所述片状应力缓冲材料的厚度为0.1-2mm；
优选地，所述钎料合金层包括铜基钎料和/或银基钎料；
优选地，所述钎料合金层包括BCu58ZnMn和/或BAg49ZnCuMnNi。
5.一种权利要求1-4任一项所述的三明治复合钎料的制备方法，其特征在于，包括：
使钎料合金层包裹片状应力缓冲材料，得到所述三明治复合钎料；
其中，所述片状应力缓冲材料中设置有通孔。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，包括：通过热浸镀的方式使钎料合金层包裹片状应力缓冲材料，得到所述三明治复合钎料；
优选地，所述热浸镀包括：将所述片状应力缓冲材料置于液态钎料中；
优选地，所述热浸镀的温度高于所述钎料合金层液相线温度30-50℃，所述热浸镀的时间为10-60s；
优选地，将热浸镀后的片状应力缓冲材料从所述液态钎料中取出，得到所述三明治复合钎料，其中所述热浸镀后的片状应力缓冲材料的出液口夹角为30-75°。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述液态钎料表面覆盖有覆盖剂；
优选地，所述覆盖剂包括以下质量分数的组分：硼砂10-20％和硼酐80-90％；
优选地，将热浸镀后的片状应力缓冲材料依次进行清洗和干燥，得到所述三明治复合钎料；
优选地，在50-100℃的水中进行所述清洗；
优选地，预热所述片状应力缓冲材料之后再进行所述热浸镀；
优选地，所述预热的温度为400-500℃；
优选地，所述预热包括在线预热。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在所述预热之前，所述片状应力缓冲材料经过预处理，所述预处理包括：对所述片状应力缓冲材料进行碱洗和/或酸洗，优选包括依次对所述片状应力缓冲材料进行碱洗和酸洗；
优选地，所述碱洗的温度为60-100℃；
优选地，所述碱洗时所用的碱洗液包括：NaOH25～30g/L、Na2CO340～50g/L和Na3PO4·12H2O55～60g/L；
优选地，所述酸洗时所用的酸洗液包括质量分数20％的盐酸溶液；
优选地，所述预处理还包括：对所述碱洗后的片状应力缓冲材料进行助镀处理；
优选地，所述助镀处理时所用的助镀剂包括：ZnCl270～80g/L和KF30～40g/L；
优选地，所述片状应力缓冲材料是通过对应力缓冲材料进行冲孔得到的。
9.一种权利要求1-4任一项所述的三明治复合钎料在硬质合金钎焊中的应用。
10.一种硬质合金器件，其特征在于，所述硬质合金器件是利用权利要求1-4任一项所述的三明治复合钎料将硬质合金钎焊到金属基体上得到的。
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