CN1136488A - 复合钎料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种复合钎料，由三层结构组成，二外层为一种银钎料合金(1)，其特征是：芯层为一种铜基合金(2)，其成分(重量％)为：Mn1.0～3.0，Cu余量，在铜合金中还可选择添加Ni0.5～1.0，Zn0.5～1.0中之一种或二种，且二者之和为1.0～1.5，所说的复合钎料的制造方法为三层叠轧复合，并进行复合面间的扩散焊接热处理，最后精轧到0.3mm厚度得成品，本发明复合钎料主要用于钎接硬质合金/钢工件，其接头抗剪强度高，抗冲击性能好，本发明复合钎料制造方法简单，工序少，制造成本较低，适合连续批量生产。

Description

复合钎料及其制造方法
本发明涉及硬质合金和钢钎接用复合钎料，特别涉及银合金钎料间夹有芯层的三层复合钎料带材的构成及其制造方法。
硬质合金和钢钎接面积≥10×10mm2钎焊场合，用普通合金钎料钎焊时，由于硬质合金和钢的线膨胀系数差异很大，钎后冷却过程中，钢会产生明显收缩，而硬质合金收缩甚微。结果，不是由于钎料层被局部撕裂而使钎接头强度下降，就是使硬质合金产生龟裂，为了消除硬质合金和钢钎焊后所产生的这种应力破坏现象，在现有的技术中，使用着一种银钎料/铜/银钎料三层层状复合钎料，特开昭63-44476公开了这样一种复合钎料的制造方法，即在2mm厚、130mm宽、500mm长的银合金钎料板靠中间铜板一侧电镀上一层5μm铜，然后把这两块银钎料板间夹入一块4mm厚、130mm、宽500mm长的铜板，在500℃加热后，以5.0吨/cm2的压力压制，得到复合板坯料，然后再轧制成厚度0.30mm的复合钎料带材。钎焊时，中间层铜不熔化，在钎后冷却过程中，铜将把钎后由于二种被钎焊金属因膨胀系数巨大差异所产生的应力部分吸收掉，从而提高钎接头强度和消除硬质合金开裂现象。这类复合钎料中间层纯铜质软，塑性高，能很好地吸收钎后残余应力。但是，在实用中发现，在钎件受高剪切力和较大冲击负荷下，破坏断口处均可见铜的痕迹，即在中间铜层破坏。再者，在制造中由于芯层铜的变形抗力远远低于银钎料的变形抗力，材料的制造工序复杂，成本较高。
特开昭56-165587也公开了一种复合银钎料，其结构形式主要有两种。一种为园柱形两层复合钎料，其内层为银基合金，其外层为铜基合金。另一种形式为三层板式结构复合钎料，其芯层为银基合金，其两外层为铜基合金。但是，这种复合钎料在钎焊时芯层合金和外层合金同时熔化，合金化后形成钎料合金，从而不适用于钎接面积≥10×10mm2的硬质合金和钢的钎接。
本发明的目的，在于克服现有技术的缺点，提供一种改进的复合钎料，以有效地钎焊硬质合金和钢的构件。使用本发明的复合钎料，既可有效地部分吸收钎后由于二种被钎焊金属因膨胀系数巨大差异所产生的应力，又可提高钎接头的强度，特别是抗剪强度，接头的抗冲击性能优于纯铜芯材制品。
本发明的技术方案是，在特开昭63-44476的基础上，改变芯层的组成，即将芯层由纯铜改为一种铜基合金。
本发明的复合钎料由三层结构组成，其二外层为一种现有技术银钎料合金(1)，其成分(重量％)为：Ag48～50，Cu18.0～28.0，Zn20.0～21.0，Mn2.0～8.0，Ni0.3～5.0，其熔化温度为670～690℃；本发明的特征是：所说的复合钎料的芯层为一种铜基合金(2)，其成分(重量％)为：Mn1.0～3.0，Cu余量；在所说的铜基合金中还可选择添加Ni0.5～1.0，Zn0.5～1.0中之一种或二种，且二者之和为1.0～1.5。
本发明复合钎料的制造方法包括三层结构复合轧制，及随后的扩散焊接热处理和最后精轧，其特征是有以下工序：
A.按设计的芯层铜基合金(2)成分预先制成1.0～4.0mm厚、100～150mm宽的板材一片；
B.按设计的二外层银钎料合金(1)成分预先制成0.5～2.0mm厚、100～150mm宽的板材二片；
C.用机械或化学方法清洁工序A和B所制得的板材，并在400～600℃温度下退火2～4小时；
D.将经过预处理的银钎料合金和铜基合金板材层叠在一起，铜基合金片夹在二银钎料合金片之间，三者的长度基本相同，然后将其送入总压力为300～350吨的轧机进行复合轧制，得到三层结构的复合钎料坯带；
E.将工序D所制得的复合钎料坯带在300～550℃下保温4～12小时，进行复合面间扩散焊接热处理，使复合面牢固地结合成一体；
F.精轧，将经过工序E的复合钎料坯带精轧到所需要的厚度0.3mm；
G.采用上述制造方法，可以获得按预先设计的不同的钎料层与芯层厚度比例，即钎料层∶芯层∶钎料层＝1∶(1.5～2.0)∶1，而复合钎料带总厚度为0.3±0.05mm。
同现有技术相比，本发明复合钎料及其制造方法有如下优点：
1、钎接头处铜合金芯层由于相对柔软，HB≤85，可以有效地吸收残存在硬质合金和钢结合面间的应力50～65％，其作用与纯铜相当；
2、使用本发明复合钎料，在钎焊YG8硬质合金和65Mn钢时，其接头抗剪强度可达200～250MPa，比纯铜芯层结构同类产品提高5～32％，接头的抗冲击负荷能力也有了明显改善；
3、制造方法简单，工序少，制造成本较低，特别适合连续批量生产。
附图说明：
图1是本发明的复合钎料的结构示意图，其中(1)是银钎料合金，(2)是芯层铜基合金。
实施例1
用纯度≥99.9％的合金元素按已知技术方法制备出厚1.0mm、宽120mm的银钎料合金板材二片，厚2.0mm、宽120mm的铜基合金板材一片。银钎料合金的成分(重量％)为：Ag4g，Cu27.0，Zn20.0，Mn3.0，Ni1.0；铜基合金的成分为：Mn2.0，Ni0.5，Cu余量。用酒精清洗上述板材，并在550℃下退火2小时。将经过上述处理的板材层叠在一起，铜基合金板夹在二银钎料合金板之间，三者长度相同，然后将其送入轧机在300吨压力下进行复合轧制，得到三层结构的复合钎料坯带。将钎料坯带在400℃下保温5小时，进行扩散焊接热处理，然后再精轧到0.3mm厚，即得成品复合钎料。
实施例2
用纯度≥99.9％的合金元素接已知技术方法制备出厚1.5mm、宽120mm的银钎料合金板材二片，厚3.0mm、宽120mm的铜基合金板材一片。银钎料合金的成分与实施例1相同；铜基合金的成分为：Mn3.0，Zn0.5，Cu余量。用酒精清洗上述板材，并在600℃下退火3小时。将经过上述处理的板材层叠在一起，铜合金板夹在二银合金板之间，三者长度相同，然后将其送入轧机在350吨压力下进行复合轧制，得到三层结构的复合钎料坯带。将钎料坯带在450℃下保温5小时，进行扩散焊接热处理，然后再精轧到0.3mm厚，即得成品复合钎料。
实施例3
用纯度≥99.9％的合金元素按已知技术方法制备出厚0.5mm、宽150mm的银钎料合金板材二片，厚1.0mm、宽150mm的铜基合金板材一片，银钎料合金的成分与实施例1相同；铜基合金的成分为：Mn1.0，Ni0.5，Zn0.5，Cu余量。用酒精清洗上述板材，并在400℃下退火3小时。将经过上述处理的板材层叠在一起，铜基合金板夹在二银钎料合金板之间，三者长度相同，然后将其送入轧机在350吨压力下进行复合轧制，得到三层结构的复合钎料坯带。将钎料坯带在500℃下保温6小时，进行扩散焊接热处理，然后再精轧到0.3mm厚，即得成品复合钎料。
实施例4
用纯度≥99.9％的合金元素按已知技术方法制备出厚2.0mm、宽100mm的银钎料合金板材二片，厚4.0mm、宽100mm的铜基合金板材一片。银钎料合金的成分与实施例1相同；铜基合金的成分为：Mn2.0，Zn0.7，Cu余量。用酒精清洗上述板材，并在600℃下退火4小时。将经过上述处理的板材层叠在一起，铜基合金板夹在二银钎料合金板之间，三者长度相同，然后将其送入轧机在350吨压力下进行复合轧制，得到三层结构的复合钎料坯带。将钎料坯带在550℃下保温6小时，进行扩散焊接热处理，然后再精轧到0.3mm厚，即得成品复合钎料。
实施例5
与实施例1基本相同，只是铜基合金的成分为Mn1.0，Ni1.0，Cu余量。
实施例6
与实施例2基本相同，只是铜合金的成分为Mn1.0，zn1.0，Cu余量。
实施例7
与实施例3基本相同，只是铜合金的成分为Mn1.5，Ni1.0，Zn0.5，Cu余量。
实施例8
与实施例4基本相同，只是铜合金的成分为Mn1.5，Ni0.5，Zn0.5，Cu余量。
实施例9
与实施例1基本相同，只是铜合金的成分为Mn3.0，Cu余量。
用本发明的上述复合钎料和银钎料/铜/银钎料结构的复合钎料(对比例1)在730℃下采用高频感应加热钎焊YG8硬质合金/65Mn钢工件，然后在工件上实测其钎接头的抗剪强度，并进行对比，其结果如表1所示。从表1可见，本发明的复合钎料的钎接头的抗剪强度比纯铜芯层复合钎料钎接头的抗剪强度平均提高5～32％。
表1试样编号                   抗剪强度(MPa)实施例1                        245实施例2                        250实施例3                        250实施例4                        240实施例5                        230实施例6                        200实施例7                        235实施例8                        250实施例9                        245对比例1                        190

Claims (3)

1、一种复合钎料，由三层结构组成，其二外层为一种现有技术银钎料合金(1)，其成分(重量％)为：Ag48～50，Cu18.0～28.0，Zn20.0～21.0，Mn2.0～8.0，Ni0.3～5.0，本发明的特征是：所说的复合钎料的芯层为一种铜基合金(2)，其成分(重量％)为：Mn1.0～3.0，Cu余量。
2、根据权利要求1的复合钎料，其特征是所说的芯层铜基合金中还可选择添加Ni0.5～1.0，Zn0.5～1.0中之一种或二种，且二者之和为1.0～1.5.
3、一种复合钎料的制造方法，包括三层结构复合轧制，及随后的扩散焊接热处理和最后精轧，其特征是有以下工序：
A.按设计的芯层铜基合金(2)成分预先制成1.0～4.0mm厚、100～150mm宽的板材一片；
B.按设计的二外层银钎料合金(1)成分预先制成0.5～2.0mm厚、100～150mm宽的板材二片；
C.用机械或化学方法清洁工序A和B所制得的板材，并在400～600℃温度下退火2～4小时；
D.将经过预处理的银钎料合金和铜基合金板材层叠在一起，铜基合金片夹在二银钎料合金片之间，三者的长度基本相同，然后将其送入总压力为300～350吨的轧机进行复合轧制，得到三层结构的复合钎料坯带；
E.将工序D所制得的复合钎料坯带在300～550℃下保温4～12小时，进行复合面间扩散焊接热处理，使复合面牢固地结合成一体；
F.精轧，将经过工序E的复合钎料坯带精轧到所需要的厚度0.3mm；
G.采用上述制造方法，可以获得按预先设计的不同的钎料层与芯层厚度比例，即钎料层∶芯层∶钎料层＝1∶(1.5～2.0)∶1，而复合钎料带总厚度为0.3±0.05mm。
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