CN1258580A - 一种活性钎焊料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明创造了一种Ag－Cu－Ti活性钎焊料及其粉末冶金的制备方法。它的合金粉末各组分及重量比含量范围为Ag:49～69%,Cu:30～50%,Ti:1～8%;经过混料、压制、真空烧结、退火、热轧、冷轧工艺制备而成。本发明提供的Ag－Cu－Ti活性钎焊料熔点在780～830℃范围内,纯度为99%以上。本法工艺简单、经济、适用面宽,特别是解决了现有技术难于克服的问题。能成功地用于金刚石与金属,ZrO2陶瓷与合金钢的焊接,不仅焊接质量高而且还简化了焊接工艺。

Description

一种活性钎焊料及其制备方法
本发明涉及一种钎焊料，具体是指一种用于金刚石、陶瓷与金属(刀具)焊接的钎焊料及其制备方法。
现有的金刚石工具的焊接工艺中，聚晶金刚石工具的钎焊，由于聚晶金刚石片是由金刚石颗粒和金属烧结而成的，通常采用普通的钎焊料(如铜锌合金，铜银锌合金等)进行钎焊；天然金刚石和人造金刚石与金属的结合通常采用镶嵌的方法，且必须对金刚石表面进行金属化处理后方可用普通的钎焊料进行钎焊，这种方法存在工件表面预处理工序和焊接工艺复杂，焊接质量难于控制等缺点。如果金刚石与金属之间直接用普通的钎焊料进行钎焊结合，由于金刚石表面很难被普通钎焊料润湿，金刚石与普通钎焊料之间无化学反应，它们之间的结合仅仅是机械结合，远远达不到焊接质量要求。金刚石与金属的焊接质量一直是一个难题。
本发明的目的在于提供一种可直接用于金刚石、ZrO2陶瓷与金属钎焊的活性钎焊料及其制备方法，解决现有技术中金刚石与金属，ZrO2陶瓷与合金钢的焊接难题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
A、粉末冶金法的合金粉末按如下要求及配比备料：
    成份     纯度(％)   粒度(μm)   配比(wt％)
    Ag     98～99     40～45     49～69
    Cu     98～99     40～50     30～50
    Ti     ＞99     20～25      1～8
根据钎焊要求，在上述范围内调整三种组分的配比；
B、压制
将三种粉末按配比投入普通混料机干混均匀后，在快速油压机上压制成块状坯料；
C、真空烧结、退火
将压好的块状坯料装入真空感应加热炉中，在650～1000℃、真空度不低于10-3Pa状况下烧结0.5～1.5小时；真空烧结需在充入惰性保护气氛至2.5～3.5Pa时进行；烧结后的坯料在600～700℃下退火2～10小时；
D、轧制
(a)将退火后的坯料从真空感应加热炉中取出，在热轧机轧制，轧机温度调至550℃～650℃，热轧——退火——热轧如此反复数次直至坯料减薄至薄片即为1.2～1.8mm厚的钎焊料片；
(b)冷轧
先将热轧而成的钎焊料片酸洗，洗掉表面的氧化膜后，在冷轧机上制成厚度为0.12～0.18的超薄片，即为熔点在780～830℃的Ag-Cu-Ti活性钎焊料，它特别适用于金刚石刀具厚膜与硬质合金刀具钎焊，ZrO2陶瓷与合金钢的钎焊等。
由于焊料中含有活性元素Ti，而Ti在Ag-Cu合金中的固溶度十分有限，且Ti的比重、熔点与Ag-Cu合金相差甚远，如果采用普通熔炼法制备Ag-Cu-Ti活性钎焊料就会因低熔点组分易挥发而造成焊料成分偏差，因各组分比重不同而造成比重偏析，因晶粒粗大而造成轧制加工难度加大，且焊料易被污染，所以用普通的真空熔炼的方法制备Ag-Cu-Ti合金行不通。本发明采用粉末冶金法，制备Ag-Cu-Ti活性钎焊料，解决了上述问题。
本发明与现有技术相比具有如下突出的优点：
1、由于Ag-Cu-Ti活性钎焊料中含有活性元素Ti，因此可显著减小金刚石与钎焊料的润湿角，当该焊料用于金刚石与金属的钎焊时，不必对金刚石表面进行复杂的金属化处理，而且焊接质量高，焊接工艺简单，可解决当前存在的金刚石钎焊工艺复杂、焊接质量不稳定等问题。
2、创造性地将粉末冶金法运用于制备Ag-Cu-Ti活性钎焊料，它不仅工艺简单、经济、焊料纯度高，而且解决了熔炼法制备中不可能克服的诸如成分偏差，比重偏析、晶粒粗大轧制困难等问题。
3、适用面宽，不仅能高质量地完成金刚石工具的钎焊，而且也能成功地用于难度较高的ZrO2陶瓷与金属的焊接等。简化了原焊接工艺，且质量稳定。
下面通过实施例对本发明作进一步的详述：
实施例1：
A、粉末冶金法的合金粉末按如下要求及配比备料：
    成份   纯度(％)   粒度(μm)   配比(wt％)
    Ag     99     45     65
    Cu     99     40     33
    Ti    99.5     20     2
B、将三种合金粉末投入普通混料机干混2小时；混合均匀后的粉末在THP-60A快速油压机上，550Mpa压强下，压制成块状坯料。
C、将压好的块状坯料装入普通的真空感应加热炉中，抽真空度至10-3Pa，并在抽真空后充入Ar气至3Pa，在700℃下烧结1.2小时。烧结后的坯料在650℃下退火2小时。
D、先将退火后的坯料从真空感应加热炉中取出，在热轧机轧制，轧制温度调至600℃，经热轧——退火——热轧，多次反复进行，直至坯料减薄至1.5mm厚的钎焊料片；再将热轧后的钎焊料片表面氧化膜酸洗掉后，在普通冷轧机上轧制成0.15mm的活性钎焊料片材，此片材熔点为780℃，已成功地应用于CVD金刚石厚膜于YG系列硬质合金刀具的钎焊。
实施例2：
A、粉末冶金法的合金粉末按如下要求及配比备料：
    成份     纯度(％)   粒度(μm)   配比(wt％)
    Ag     98     40     60
    Cu     98     45     37
    Ti     99     20     3
B、将三种合金粉末投入普通混料机干混3小时；混合均匀后的粉末在THP-60A快速油压机上，500Mpa压强下，压制成块状坯料。
C、将压好的块状坯料装入普通的真空感应加热炉中，抽真空度至10-2Pa，并在抽真空后充入Ar至3.5Pa，在750℃下烧结1小时。烧结后的坯料在650℃下退火3小时。
D、先将退火后的坯料从真空感应加热炉中取出，在热轧机机制，轧制温度调至650℃，经热轧——退火——热轧，多次反复进行，直至坯料减薄至1.8mm厚的焊料片；再将热轧后的焊料表面氧化膜酸洗掉后，在普通冷轧机上轧制成0.18mm的活性钎焊料片材，此片材熔点为800℃，已成功地应用于CVD金刚石厚膜于YT系列硬质合金刀具的钎焊。
实施例3：
A、粉末冶金法的合金粉末按如下要求及配比备料：
    成分   纯度(％)   粒度(μm)   配比(wt％)
    Ag     99     50     60
    Cu     99     45     34
    Ti    99.9     25     7
B、将三种合金粉末投入普通混料机干混4小时；混合均匀后的粉末在THP-60A快速油压机上，550Mpa压强下，压制成块状坯料。
C、将压好的块状坯料装入普通的真空感应加热炉中，抽真空度至10-3Pa，并在抽真空后充入Ar气至2.5Pa，在1000℃下烧结0.8小时。烧结后的坯料在700℃退火5小时。
D、先将退火后的坯料从真空感应加热炉中取出，在热轧机机制，轧制温度调至650℃，经热轧——退火——热轧，多次反复进行，直至坯料减薄至1.2mm厚的焊料片；再将热轧后的焊料表面氧化膜酸洗掉后，在普通冷轧机上轧制成0.12mm的活性钎焊料片材，此片材熔点为830℃，已成功地应用于ZrO2陶瓷于40Cr的钎焊。

Claims (4)

1、一种活性钎焊料，其组分及重量比含量范围为：
Ag         49～69％；
Cu         30～50％；
Ti         1～8％；
其熔点为780～830℃。
2、一种活性钎焊料的制备方法，其特征在于采用粉末冶金法，经过备料、混料、压制、真空烧结、退火、热轧、冷轧工艺制备而成Ag-Cu-Ti活性钎焊料，其工艺步骤如下：
A、按如下要求及配比备料：     成份     纯度(％)   粒度(μm)   配比(wt％)     Ag     98～99     40～45     49～69     Cu     98～99     40～50     30～50     Ti     ＞99     20～25      1～8
根据钎焊要求，在上述范围内调整三种组分的配比；
B、压制
将三种粉末按配比投入普通混料机干混均匀后，在快速油压机上压制成块状坯料；
C、真空烧结、退火
将压好的块状坯料装入真空感应加热炉中，在650～1000℃，真空度不低于10-3Pa状况下烧结0.5～1.5小时；真空烧结需在充入惰性保护气氛至2.5～3.5Pa时进行；烧结后的坯料在600～700℃下退火2～10小时；
D、轧制
(a)热轧
将退火后的坯料取出，在热轧机轧制，热轧——退火——热轧如此反复数次，直至坯料减薄；
(b)冷轧
先将热轧而成1.2～1.8mm厚的活性钎焊料片酸洗，洗掉表面的氧化膜后，在冷轧机上制成0.12～0.18mm的活性钎焊料片材即为Ag-Cu-Ti活性钎焊料。
3、根据权利要求2所述的一种活性钎焊料的制备方法，其特征在于粉末冶金法的合金粉末成分要求和配比如下：     成份     纯度(％)     粒度(μm)     配比(wt％)     Ag     99     40  Cu、Ag比例约为共晶成分     Cu     99     40     Ti     99.5     20         ＞1％
4、根据权利要求1、2所述的Ag-Cu-Ti活性钎焊料制备方法制备的活性钎焊料的用途，其特征在于适用于CVD金刚石厚膜与YG、YT系列硬质合金刀具钎焊；ZrO2陶瓷与合金钢的钎焊。
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