CN111940944A - 一种钎焊材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钎焊材料领域，具体而言，涉及一种钎焊材料及其制备方法。本发明的一种钎焊材料，包括钎料层、金属网和钎剂层，所述金属网平铺嵌入于所述钎料层内，所述钎剂层设置于所述钎料层的上表面和下表面。本发明的钎焊材料中的金属网在钎焊硬质合金与钢基体过程中不熔，作为骨架层防止钎料流失，并能缓释异种材质间焊接应力。

Description

一种钎焊材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及钎焊材料领域，具体而言，涉及一种钎焊材料及其制备方法。
背景技术
硬质合金具有极高的硬度和耐磨性能，特别是在高温下仍能保持其高硬度，因此成为现代机械制造业中十分重要的材料。但由于其价格昂贵、塑性和冲击韧性差，通常将硬质合金用在工具的关键部位与钢基体进行连接。钎焊是连接硬质合金与钢材最有效和最广泛的方法。
当前硬质合金与钢基体钎焊主要采用银基钎料、铜基钎料，但现有钎料未能完全解决硬质合金与钢材钎焊过程钎焊应力过大，钎焊过程钎料流失等问题，且传统钎料钎焊过程需人工涂抹大量钎剂，造成钎剂过度使用，污染环境。因此，开发出一种实现硬质合金与钢基体可靠钎焊连接，并绿色环保的钎料，已成为刀具行业迫切解决的问题。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种钎焊材料，能圆满解决硬质合金与钢材钎焊过程钎焊应力过大，钎焊过程钎料流失等问题，本发明的金属网在钎焊硬质合金与钢基体过程中不熔，作为骨架层防止钎料流失，并能缓释异种材质间焊接应力。
本发明的另一个目的在于提供一种钎焊材料的制备方法，过程简单，可批量化、自动化进行。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种钎焊材料，包括钎料层、金属网和钎剂层，所述金属网平铺嵌入于所述钎料层内，所述钎剂层设置于所述钎料层的上表面和下表面。
优选地，所述金属网包括铜网或不锈钢网。
优选地，所述金属网的目数为100～200目；
优选地，所述金属网的目数为125～180目；
优选地，所述金属网的厚度为0.08～0.16mm。
优选地，所述钎料层的复合厚度为0.1～0.4mm；
优选地，所述钎料层的复合厚度为0.15～0.25mm。
优选地，设置于所述钎料层的上表面和下表面的钎剂层的厚度分别为0.05～0.5mm。
优选地，所述钎料层的钎料为硬钎料；
优选地，所述硬钎料包括银基钎料、镍基钎料、铝基钎料、铜基钎料和锰基钎料中的至少一种；
优选地，所述钎料包括CT643、CT737和CT628中的至少一种。
优选地，所述钎料层的钎料的固相线温度不超过850℃。
优选地，所述钎剂层的钎剂包括QJ102和/或FB103。
所述的钎焊材料的制备方法，包括以下步骤：
将金属网的表面热镀钎料，再喷涂钎剂；
优选地，金属网浸渍于熔融钎料中进行所述热镀。
优选地，所述热镀的时间为1～5min。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明中的钎焊材料能解决硬质合金与钢材钎焊过程钎焊应力过大，钎焊过程钎料流失等问题，本发明钎焊硬质合金与钢基体过程金属网不熔，作为骨架层防止钎料流失，并能缓释异种材质间焊接应力。
(2)本发明的钎焊材料的制备方法过程简单，可批量化、自动化进行。
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为本发明钎焊材料的结构示意图；
图2为本发明钎焊材料制备过程的示意图。
附图标记：
1-第一钎剂层、2-第二钎剂层、3-金属网、4-钎料层。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
根据本发明的一个方面，本发明涉及一种钎焊材料，包括钎料层、金属网和钎剂层，所述金属网平铺嵌入于所述钎料层内，所述钎剂层设置于所述钎料层的上表面和下表面。
传统钎料钎焊过程需人工涂抹大量钎剂，造成钎剂过度使用，污染环境。本发明自带钎剂，焊接过程绿色无害。本发明钎焊硬质合金与钢基体过程金属网不熔，作为骨架层防止钎料流失，并能缓释异种材质间焊接应力。
优选地，所述金属网包括铜网或不锈钢网。
本发明的不锈钢网包括06Cr19Ni10不锈钢网。本发明实施例采用此材质的不锈钢网。
优选地，所述金属网的目数为100～200目。
在一种实施方式中，所述金属网的目数为110目、120目、130目、140目、150目、160目、170目、180目或190目。
优选地，所述金属网的目数为125～180目；
优选地，所述金属网的厚度为0.08～0.16mm。
优选地，所述钎料层的复合厚度为0.1～0.4mm；
优选地，所述钎料层的复合厚度为0.15～0.25mm。
优选地，设置于所述钎料层的上表面和下表面的钎剂层的厚度分别为0.05～0.5mm。
在一种实施方式中，所述钎料层的上表面和下表面的钎剂层的厚度分别为0.05～0.5mm，还可以选择0.06mm、0.1mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm、0.15mm、0.16mm、0.17mm、0.18mm、0.19mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm或0.5mm。
优选地，所述钎料层的钎料为硬钎料；
优选地，所述硬钎料包括银基钎料、镍基钎料、铝基钎料、铜基钎料和锰基钎料中的至少一种；
优选地，所述钎料包括CT643、CT737和CT628中的至少一种。
本发明中CT643的组分为：Ag43％、Cu27％、Zn28％和Ni2％。
本发明中CT737的组分为：Ag37％、Cu20％、Zn21％、Cd21％和Ni1％。
本发明中CT628的组分为：Ag28％、Cu:5％、Zn32.5％、Ni2％和Mn2.5％。
优选地，所述钎料层的钎料的固相线温度不超过850℃。
优选地，所述钎剂层的钎剂包括QJ102和/或FB103。
本发明中QJ102的组分为：氟化钾42％、硼酐35％和氟硼酸钾23％。
本发明中FB103的组分为：氟硼酸钾95％和碳酸钾5％。
在一种实施方式中，所述金属网采用铜网，钎料采用CT643，钎剂采用QJ102。
在一种实施方式中，所述金属网采用铜网，钎料采用CT737，钎剂采用FB103。
在一种实施方式中，所述金属网采用不锈钢网，钎料采用CT628，钎剂采用QJ102。
所述的钎焊材料的制备方法，包括以下步骤：
将金属网的表面热镀钎料，再喷涂钎剂；
优选地，金属网浸渍于熔融钎料中进行所述热镀。
本发明制作过程简单，可批量化自动化进行。
优选地，所述热镀的时间为1～5min。
在一种优选的实施方式中，所述热镀的时间为1～5min，还可以选择1.5min、2min、2.5min、3min、3.5min、4min或4.5min。
在一种优选地实施方式中，所述钎焊材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)选取铜网带或不锈钢网带为基体材料，进行分切；
(b)将所述步骤(a)中分切网带进行清洗，去除网带表面油污并烘干；
(c)将钎料按成分进行配比熔炼，熔炼过程加氩气保护；钎料熔炼坩埚均为高纯、高强、高致密石墨，且坩埚在使用前均进行真空脱氧热处理；
(d)将所述步骤(b)中网带浸入所述步骤(c)熔融钎料中，在牵引机构牵引下对网带进行在线热镀；
(e)将所述步骤(d)中热镀网带进行出料涂挂，确保钎料层尺寸均一性；
(f)对所述步骤(e)中带钎料网带进行焊粉喷涂，得到钎剂层。
下面将结合具体的实施例对本发明作进一步的解释说明。
实施例1
一种钎焊材料，包括第一钎剂层1、第二钎剂层2、金属网3和钎料层4，所述金属网3平铺嵌入于所述钎料层4内，所述第一钎剂层1设置于所述钎料层4的上表面，所述第二钎剂层2设置于所述钎料层4的下表面；
所述金属网3为铜网；
所述钎料为CT643；
所述钎剂QJ102；
所述铜网的目数为200目，厚度为0.08mm；
所述第一钎剂层1的厚度为0.05mm；
所述第二钎剂层2的厚度为0.05mm；
所述钎料层4的复合厚度为0.15mm；
钎焊材料的结构示意图如图1所示。
所述钎焊材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)选取铜网带为基体材料，进行分切；
(b)将所述步骤(a)中分切网带进行清洗，去除网带表面油污并烘干；
(c)将钎料按成分进行配比熔炼，熔炼过程加氩气保护；钎料熔炼坩埚均为高纯、高强、高致密石墨，且坩埚在使用前均进行真空脱氧热处理；
(d)将所述步骤(b)中网带浸入所述步骤(c)熔融钎料中，在牵引机构牵引下对网带进行在线热镀，所述热镀的时间为3min；
(e)将所述步骤(d)中热镀网带进行出料涂挂，确保钎料层尺寸均一性；
(f)对所述步骤(e)中带钎料网带进行焊粉喷涂，得到钎剂层。
本发明钎焊材料制备过程的示意图如图2所示。
实施例2
一种钎焊材料，包括第一钎剂层1、第二钎剂层2、金属网3和钎料层4，所述金属网3平铺嵌入于所述钎料层4内，所述第一钎剂层1设置于所述钎料层4的上表面，所述第二钎剂层2设置于所述钎料层4的下表面；
所述钎料为CT737；
所述钎剂FB103；
所述金属网3为铜网；
所述铜网的目数为100目，厚度为0.16mm；
所述第一钎剂层1的厚度为0.1mm；
所述第二钎剂层2的厚度为0.1mm；
所述钎料层4的复合厚度为0.25mm；
钎焊材料的结构示意图如图1所示。
所述钎焊材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)选取铜网带为基体材料，进行分切；
(b)将所述步骤(a)中分切网带进行清洗，去除网带表面油污并烘干；
(c)将钎料按成分进行配比熔炼，熔炼过程加氩气保护；钎料熔炼坩埚均为高纯、高强、高致密石墨，且坩埚在使用前均进行真空脱氧热处理；
(d)将所述步骤(b)中网带浸入所述步骤(c)熔融钎料中，在牵引机构牵引下对网带进行在线热镀，所述热镀的时间为5min；
(e)将所述步骤(d)中热镀网带进行出料涂挂，确保钎料层尺寸均一性；
(f)对所述步骤(e)中带钎料网带进行焊粉喷涂，得到钎剂层。
本发明钎焊材料制备过程的示意图如图2所示。
实施例3
一种钎焊材料，包括第一钎剂层1、第二钎剂层2、金属网3和钎料层4，所述金属网3平铺嵌入于所述钎料层4内，所述第一钎剂层1设置于所述钎料层4的上表面，所述第二钎剂层2设置于所述钎料层4的下表面；
所述钎料为CT628；
所述钎剂QJ102；
所述铜网的目数为150目，厚度为0.12mm；
所述第一钎剂层1的厚度为0.15mm；
所述第二钎剂层2的厚度为0.12mm；
所述钎料层4的复合厚度为0.2mm。
钎焊材料的结构示意图如图1所示。
所述钎焊材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)选取铜网带为基体材料，进行分切；
(b)将所述步骤(a)中分切网带进行清洗，去除网带表面油污并烘干；
(c)将钎料按成分进行配比熔炼，熔炼过程加氩气保护；钎料熔炼坩埚均为高纯、高强、高致密石墨，且坩埚在使用前均进行真空脱氧热处理；
(d)将所述步骤(b)中网带浸入所述步骤(c)熔融钎料中，在牵引机构牵引下对网带进行在线热镀，所述热镀的时间为2min；
(e)将所述步骤(d)中热镀网带进行出料涂挂，确保钎料层尺寸均一性；
(f)对所述步骤(e)中带钎料网带进行焊粉喷涂，得到钎剂层。
本发明钎焊材料制备过程的示意图如图2所示。
实施例4
一种钎焊材料的制备方法，除所述第一钎剂层1的厚度为0.2mm，所述第二钎剂层2的厚度为0.2mm，所述钎料层4的复合厚度为0.16mm；其他操作条件同实施例1。
试验例
将本发明实施例1～4制备得到的钎焊材料与传统钎料分别应用于如下的焊接：
(1)焊接母材：YG8硬质合金+42CrMo钢，焊接面大小40*40mm，样件厚度10mm；(2)焊接方式：感应焊接。
所述传统钎料为CT737钎料片，尺寸为：厚度为0.15mm，面积为40mm*40mm；CT737包括如下质量百分比的组分：Ag37％、Cu20％、Zn21％、Cd21％和Ni1％；
钎剂采用QJ102银钎焊熔剂，成分：氟化钾42％，硼酐35％和氟硼酸钾23％。
本发明实施例中钎焊材料的面积为40*40mm。
采用钎剂含量称重法测定钎剂含量，采用残余应力X射线无损测量法测定残余应力，试验结果如表1所示。
表1试验结果
Figure BDA0002635273380000111
本发明中的钎焊材料能解决硬质合金与钢材钎焊过程钎焊应力过大，钎焊过程钎料流失等问题，在钎焊硬质合金与钢基体过程金属网不熔，作为骨架层防止钎料流失，并能缓释异种材质间焊接应力。
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，但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)

1.一种钎焊材料，其特征在于，包括钎料层、金属网和钎剂层，所述金属网平铺嵌入于所述钎料层内，所述钎剂层设置于所述钎料层的上表面和下表面。
2.根据权利要求1所述的钎焊材料，其特征在于，所述金属网包括铜网或不锈钢网。
3.根据权利要求1或2所述的钎焊材料，其特征在于，所述金属网的目数为100～200目；
优选地，所述金属网的目数为125～180目；
优选地，所述金属网的厚度为0.08～0.16mm。
4.根据权利要求1所述的钎焊材料，其特征在于，所述钎料层的复合厚度为0.1～0.4mm；
优选地，所述钎料层的复合厚度为0.15～0.25mm。
5.根据权利要求1所述的钎焊材料，其特征在于，设置于所述钎料层的上表面和下表面的钎剂层的厚度分别为0.05～0.5mm。
6.根据权利要求1所述的钎焊材料，其特征在于，所述钎料层的钎料为硬钎料；
优选地，所述硬钎料包括银基钎料、镍基钎料、铝基钎料、铜基钎料和锰基钎料中的至少一种；
优选地，所述钎料包括CT643、CT737和CT628中的至少一种。
7.根据权利要求1或6所述的钎焊材料，其特征在于，所述钎料层的钎料的固相线温度不超过850℃。
8.根据权利要求1所述的钎焊材料，其特征在于，所述钎剂层的钎剂包括QJ102和/或FB103。
9.权利要求1～8中任一项所述的钎焊材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将金属网的表面热镀钎料，再喷涂钎剂；
优选地，金属网浸渍于熔融钎料中进行所述热镀。
10.根据权利9所述的钎焊材料的制备方法，其特征在于，所述热镀的时间为1～5min。
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