CN114457248A - 用于高温钎焊的钼钌合金丝制备方法 - Google Patents

用于高温钎焊的钼钌合金丝制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于高温钎焊的钼钌合金丝制备方法，有以下步骤：1）根据钼钌合金相图找到的共晶反应的熔点最低点的合金配比，取钼粉和钌粉，混匀，加入粘结剂，再混匀，得混合物料，混合物料中加去离子水，搅拌，制得泥料；2）所述泥料真空练泥，得泥柱，挤压成生坯，室温下阴干、矫直；3）阴干的生坯，真空下预烧结，得半成品；4）半成品丝，真空中频炉烧结，得合金丝，打磨表面、矫直。采用本发明所述方法制备的合金丝，成分均匀、丝径小于1mm，生产成本低，满足钨、钼、铼等高熔点合金母材对高温钎料的要求。

Description

用于高温钎焊的钼钌合金丝制备方法
技术领域
本发明涉及一种钎料制备方法，具体涉及一种用于高温钎焊的钼钌合金丝制备方法。
背景技术
高温焊接，对于熔点高于2000℃钨、钼、铼等高熔点合金母材，需使用钎焊料，目前，通常采用钼、钌粉作为钎焊料。然而钼、钌粉钎焊过程中由于铺覆厚度不均匀、成分杂质多等原因，使得焊接缺陷多，质量不稳定。若将钼钌粉制备成钼钌合金，其本身具有质脆、高硬度和吸氢效应，采用传统的丝材拉制工艺难以得到钼钌合金丝材，因此，目前市场还没有钼钌合金丝材相关产品。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于高温钎焊的钼钌合金丝制备方法，采用本发明所述方法制备的合金丝，成分均匀、丝径细（小于1mm），生产成本低，满足钨、钼、铼等高熔点合金母材对高温钎料的要求。
本发明的技术方案是：
用于高温钎料钼钌合金丝制备方法，有以下步骤：
1）根据钼钌合金相图找到的共晶反应的熔点最低点的合金配比，取钼粉和钌粉，混匀，加入粘结剂，再混匀，得混合物料，混合物料中加去离子水，搅拌，制得泥料；
2）将步骤1）所述泥料，真空练泥，得到泥柱，挤压成生坯，室温下阴干、矫直；
3）步骤2）得到的阴干、矫直后的生坯，真空下预烧结，得到半成品；
4）将步骤3）所述的半成品丝，真空中频炉烧结，得合金丝，打磨表面、矫直，得到用于高温钎焊的钼钌合金丝。
步骤1）所述钼粉和钌粉均为纯度99.99%、颗粒≤20微米的粉末，所述合金配比为钼粉：钌粉的重量比=56.73：43.27。
步骤1）所述混匀是将钼粉和钌粉置于混料机中转速30～60r/min，混合12～15h，使钼粉和钌粉充分混合均匀。
步骤1）所述粘结剂的重量为钼粉和钌粉混合物总重量的2%～4%；所述粘结剂为甲基纤维素。
步骤1）所述再混匀是将粘结剂与混匀的钼粉和钌粉置于混料机中转速30～60r/min，混合1～2h，使钼粉、钌粉与粘结剂充分混合均匀。
步骤1）所述去离子水为混合物料总重量的10%～20%，所述搅拌的速度为200～300r/min时间为0.5～1h。
步骤2）所述真空练泥的时间为10～30min，得到塑性较好的泥柱，以充分去除泥柱内的空气，防止在挤压成型过程中生坯内形成气泡，影响丝材质量；所述生坯直径为1～2mm，长度为30～40mm。
步骤2）所述阴干的时间为24～48h，并用笔直光滑的木条矫直，防止阴干期间生坯变形弯曲。
步骤3）所述预烧结工艺：真空度小于20Pa，由室温升到100℃升温速率2～3℃/min，100℃保温1h，100℃至预烧结温度600～700℃，升温速率2～3℃/min，保温1～3h，以彻底除去甲基纤维素。
步骤4）半成品丝放置在宽度2～3mm栅格的钼舟上，在真空中频炉烧结，所述烧结工艺：真空度≤1.0×10-3Pa,全程升温速率2～5℃/min，1000℃保温2h，1500℃保温2h，烧结温度1800～1850℃，保温4～6h。
本发明所述方法，采用挤压成型与热处理工艺相结合的丝材成型技术，解决了传统金属丝材拉制工艺不能制得钼钌合金丝，以及使用钼钌粉钎料的焊接缺陷多，质量不稳定的问题。采用本发明所述方法制备的高温钎料合金丝纯度达到99%以上，合金成分均匀，致密度大于80%，有利于在钎焊时钼钌合金发生共晶反应，提高钎焊质量，提高了钎料的使用工艺性能。
本发明所述方法，省去了传统的丝材拉制工艺繁琐的加工环节，节省原材料损耗，降低了生产加工成本，制备的合金丝丝径小于1mm，可用于精密焊接。
钼钌合金具有较小的高温渗透扩散，是一种很好的高温钎料。钎料的熔点必须比焊接的材料熔点低，采用本发明所述方法制得的钼钌合金成分位于共晶点Mo-43.27Ru，其熔点为1920-1980℃，钎焊过程中通过共晶反应熔化成液体，完成钎焊，满足钨、钼、铼等高熔点合金母材，对钎料的熔点低于母材的要求，可用于钨、钼、铼等高熔点合金母材的焊接。
本发明的有益效果：
（1）本发明通过实验过多种粘结剂，最后选择甲基纤维素，使钼粉和钌粉通过挤压成型，所得生坯的粘结性很好，有利于后续烧结合金化。
（2）本发明挤压成型的生坯丝材，使用一个模具即可制得所需尺寸的丝材，避免了传统的丝材拉制工艺繁琐的成型加工，而且突破现有的丝材拉制工艺难以制得钼钌合金丝的限制。
（3）本发明所述合金丝，合金成分均匀、丝径细（小于1mm）、致密度高、工艺特性佳，满足钨、钼、铼等高熔点合金母材对于钎料的要求，因此，本发明所述方法的性价比高，适合工业量产。
具体实施方式
实施例1：
1）准备纯度99.99%、粉末颗粒≤20微米的钼粉和钌粉，按照钼钌合金相图找到的共晶反应的熔点最低点的合金配比，称取113.46g钼粉和86.54g钌粉置于三维混料机中混合12h，转速30r/min，使钼粉和钌粉充分混合均匀，得混合物料1；
2）混合物料1加入甲基纤维素4g，置于三维混料机中混合1h，转速30r/min，得混合物料2；
3）混合粉料2中加入去离子水20.4g，然后在高速搅拌机中进行搅拌0.5h，搅拌速度200r/min，制得泥料；
4）将泥料用湘潭湘仪仪器有限公司SC真空练泥机，5-10Pa真空度下，真空练泥15min，得到塑性较好的泥柱；
5）将泥柱置于挤压机中进行挤压成型，挤出5根直径1.2mm、长度30mm的生坯；
6）将生坯在室温下阴干24h，并用笔直光滑的木条矫直；
7）阴干后的生坯放置在宽度2mm栅格的钼舟上，在真空马弗炉预烧结除去甲基纤维素，预烧结工艺：真空度小于20Pa，室温-100℃升温速率2℃/min，100℃保温1h，100℃-600℃升温速率2℃/min，保温1.5h，得到半成品丝；
8）将半成品丝放置在宽度2mm栅格的钼舟上，在真空中频炉烧结，烧结工艺：真空度≤1.0×10-3Pa,全程升温速率5℃/min，1000℃保温2h，1500℃保温2h，烧结温度1800℃，保温4h，得钼钌合金丝；
9）将钼钌合金丝用400目砂纸打磨光滑并矫直，得到高温钎料钼钌合金丝成品，其位于共晶点Mo-43.27Ru。
本实施例得到的五根钼钌合金丝，做以下实验：
通过肉眼观察可知其表面光洁、无裂痕。
用排水法测得密度分别为9.61g/cm3、9.68g/cm3、9.71 g/cm3、9.77g/cm3、9.81g/cm3，为其理论密度的87.36%、88.00%、88.27%、88.81%、89.18%；
用电子探针分析检测其化学成分，检测结果为：56.8%Mo-43.2%Ru；
DSC差示扫描量热仪检测熔点，钎料的熔点为：1945～1978℃。该熔点低于钨、钼、铼等高熔点合金母材的熔点，满足钨、钼、铼等高熔点合金母材，对钎料的熔点低于母材的要求。
实施例2：
1）准备纯度99.99%、粉末颗粒≤20微米的钼粉和钌粉，按照钼钌合金相图找到的共晶反应的熔点最低点的合金配比，称取钼粉113.46g和钌粉86.54g，置于三维混料机中混合15h，转速45r/min，使钼粉和钌粉充分混合均匀，得到混合物料1；
2）混合物料1中加入甲基纤维素8g，置于三维混料机中混合2h，转速45r/min，得到混合物料2；
3）混合粉料2中加入去离子水30.6g，然后在高速搅拌机中进行搅拌1h，搅拌速度250r/min，制得泥料；
4）用湘潭湘仪仪器有限公司SC真空练泥机，5-10Pa真空度下，真空练泥20min，得到塑性较好的泥柱；
5）将泥柱置于挤压机中进行挤压成型，挤出3根直径1.2mm、长度40mm的生坯；
6）将生坯在室温下阴干48h，并用笔直光滑的木条矫直；
7）将阴干后的生坯放置在宽度2mm栅格的钼舟上，在真空马弗炉预烧结除去甲基纤维素，预烧结工艺：真空度小于20Pa，升温速率2℃/min，100℃保温1h，升温至700℃，升温速率2℃/min，保温3h，得半成品丝；
8）将半成品丝放置在宽度2mm栅格的钼舟上，在真空中频炉烧结，烧结工艺：真空度≤1.0×10-3Pa,全程升温速率5℃/min，1000℃保温2h，1500℃保温2h，烧结温度1850℃，保温6h，得钼钌合金丝；
9）将钼钌合金丝用400目砂纸打磨光滑并矫直，得到成品的高温钎料钼钌合金丝，其位于共晶点Mo-43.27Ru。
本实施例得到的三根钼钌合金丝做以下实验：
通过肉眼观察可知其表面光洁、无裂痕；
用排水法测得密度分别为9.91g/cm3、9.98g/cm3、9.87g/cm3，为其理论密度的90.09%、90.72%、89.73%；
用电子探针检测化学成分，检测结果为：56.7%Mo-43.3%Ru；
DSC差示扫描量热仪检测熔点，其熔点为：1930～1968℃。该熔点低于钨、钼、铼等高熔点合金母材的熔点，满足钨、钼、铼等高熔点合金母材，对钎料的熔点低于母材的要求。

Claims (10)

1.一种用于高温钎焊的钼钌合金丝制备方法，其特征在于，有以下步骤：
1）根据钼钌合金相图找到的共晶反应的熔点最低点的合金配比，取钼粉和钌粉，混匀，加入粘结剂，再混匀，得混合物料，混合物料中加去离子水，搅拌，制得泥料；
2）将步骤1）所述泥料，使用湘潭湘仪仪器有限公司SC真空练泥机进行真空练泥，得到泥柱，挤压成生坯，室温下阴干、矫直；
3）步骤2）得到的阴干、矫直后的生坯，真空下预烧结，得到半成品；
4）将步骤3）所述的半成品丝，真空中频炉烧结，得合金丝，打磨表面、矫直，得到高温钎焊的钼钌合金丝。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）所述钼粉和钌粉均为纯度99.99%、颗粒≤20微米的粉末，所述合金配比为钼粉：钌粉的重量比=56.73：43.27。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）所述混匀是将钼粉和钌粉置于混料机中转速30～60r/min，混合12～15h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）所述粘结剂的重量为钼粉和钌粉混合物总重量的2%～4%；所述粘结剂为甲基纤维素。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）所述再混匀是将粘结剂与混匀的钼粉和钌粉置于混料机中转速30～60r/min，混合1～2h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）所述去离子水为混合物料总重量的10%～20%，所述搅拌的速度为200～300r/min时间为0.5～1h。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2）所述真空练泥的时间为10～30min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2）所述阴干的时间为24～48h。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）所述预烧结工艺：真空度小于20Pa，由室温升到100℃升温速率2～3℃/min，100℃保温1h，100℃至预烧结温度600～700℃，升温速率2～3℃/min，保温1～3h。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤4）所述烧结工艺：真空度≤1.0×10- 3Pa,全程升温速率2～5℃/min，1000℃保温2h，1500℃保温2h，烧结温度1800～1850℃，保温4～6h。
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