CN1327899A - 钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料 - Google Patents

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Abstract

钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料属于焊接材料。钎料的成分(重量wt%)是:Cu－Zn－Mn－Ni－Si:(20－30)/%Zn,(6－12)%Mn,(0.5－2)%Ni,(0.2－1.0)%Si,余量Cu;Cu－Zn－Mn－Ni－Si－Sn:(30－40)%Zn,(4－8)%Mn,(1－3)%Ni,(0.5－1.5)%Si,(2－6)%Sn,余量Cu;Cu－Zn－Mn－Ni－Si－Re:(30－40)%Zn,(6－12)%Mn,(1－3)%Ni,(0.4－1.2)%Si,(0.2－0.8)%Re,余量Cu;Cu－Zn－Mn－Ni－Si－Re－Sn:(20－42)%Zn,(4－12)%Mn,(0.5－3.5)%Ni,(0.2－1.5)%Si,(0.1－1.0)%Re,(2－8)%Sn,余量Cu。其配方成本低,熔点适中,钎焊白口铸铁工艺性能优良,白口铸铁与钢钎缝界面致密,具有较高的接头强度。该焊料不仅用于白口铸铁与钢连接生产耐磨部件,还可以用于钢与球墨铸铁的焊补。

Description

钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料
钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料属于焊接材料。
白口铸铁材料由于其价格低廉，具有优异的抗磨性，是农业机械、电力、矿山和建材等工业设备中常用的抗磨材料。但白口铸铁由于韧性差，因此，只适合用来制造工作速度和受工况冲击力较低的耐磨部件。白口铸铁耐磨部件常采用整体铸造、堆焊和复合等方法制造。整体铸造成本低，产品的耐磨性高，但韧性差，易形成裂纹，往往在磨损前因脆断提前失效、报废。在钢表面堆焊白口铸铁，由于焊接温度高，部件易产生变形，焊缝处易形成裂纹甚至开焊。复合材料在结构形状、机加工等工序中又受到一定的限制。钎焊由于焊接温度较低，钎焊后对材料的组织和性能影响较小，是经常用于异种金属连接的方法。白口铸铁硬而脆，国内外一直认为，白口铸铁钎焊没有意义。近年来，由于白口铸铁的各项综合性能得到提高，已成为重要的耐磨材料。因此，对于廉价、高硬度、耐磨损性优良的白口铸铁钎焊部件的开发应用，具有较大的经济效益。目前，适合于将白口铸铁与碳钢钎焊成耐磨部件的钎料有两类：一类是银基钎料，一类是铜基钎料。用上述钎料钎焊白口铸铁的文献资料尚未见到报道。银基钎料熔点低，工艺性能好，钎焊接头强度高，但用其钎焊白口铸铁成本太高。铜基钎料与银基钎料相比，成本低，但钎料熔点高，工艺性能差，钎焊白口铸铁接头强度低。国内外已开发出的一些熔点较低的铜基钎料，主要用来钎焊铜、铜合金及钢，不适合钎焊白口铸铁。
本发明的目的是提供熔点较低，综合性能优良，成本低廉的钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料。通过钎焊的方法，将耐磨白口铸铁与钢连接起来，制造耐磨部件。
本发明的上述目的是这样实现的：它是在CuZn基钎料的基础上，加入适量的Mn，Ni，Si，钎料的成分(重量wt％)是：Cu-Zn-Mn-Ni-Si：(20-30)％Zn，(6-12)％Mn，(0.5-2)％Ni，(0.2-1.0)％Si，余量Cu。
所述的钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料，是在加入适量的Mn，Ni，Si基础上，还含有Sn，钎料的成分(重量wt％)：Cu-Zn-Mn-Ni-Si-Sn：(30-40)％Zn，(4-8)％Mn，(1-3)％Ni，(0.5-1.5)％Si，(2-16)％Sn，余量Cu。
所述的钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料，是在加入适量的Mn，Ni，Si基础上，还含有Re，钎料的成分(重量wt％)是：Cu-Zn-Mn-Ni-Si-Re：(30-40)％Zn，(6-12)％Mn，(1-3)％Ni，(0.4-1.2)％Si，(0.2-0.8)％Re，余量Cu。
所述的钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料，是在加入适量的Mn，Ni，Si基础上，还含有Sn，Re，钎料的成分(重量wt％)是：Cu-Zn-Mn-Ni-Si-Re-Sn：(20-42)％Zn，(4-12)％Mn，(0.5-3.5)％Ni，(0.2-1.5)％Si，(0.1-1.0)％Re，(2-8)％Sn，余量Cu。
该发明所提供的多元铜基钎料配方系列，对其成分的选择，可根据钎焊白口铸铁具体成分选择不同系列。
本发明具有以下优点：与已有制造白口铸铁耐磨部件技术相比，由于钎焊焊接温度较低，对白口铸铁组织和性能的影响较小，非常适合小型钎焊白口铸铁耐磨部件的生产。其配方成本低，熔点适中，钎焊白口铸铁工艺性能优良，白口铸铁与钢钎缝界面致密，具有较高的接头强度。该钎料不仅可以用于白口铸铁与钢连接生产耐磨部件，还可以用于铸钢与球墨铸铁的焊补。
下面结合实施例进一步说明本发明的细节及加工工艺过程。
本发明是在铜基钎料的基础上，经过大量实验，选配加入适量的合金元素，以获得适合钎焊白口铸铁的钎焊材料。在多元铜基钎料中添加的合金元素的作用是：Mn的加入，与Cu形成低熔点固溶体，可以降低钎料熔点，提高钎缝强度。加入Si，可抑制钎料中Zn的挥发。加入Ni，可提高钎料的塑、韧性以及钎缝强度和润湿性能。加入Sn，可降低钎料熔点和提高钎料润湿性。加入Re，可提高钎料润湿性能和钎料强度。
本发明根据各种添加元素的作用机理，在综合考虑到钎料的成本、熔点、工艺性能和力学性能的基础上，使钎料熔点在800℃－856℃之间，钎焊白口铸铁工艺性能和力学性能优良，且成本和BCu62Zn钎料相近，采用二次回归组合设计方法，对加入合金元素进行优化，形成以上技术方案。该方案的实施例见下表：
实施例         化学成分          wt％                    性能指标
   Cu  Zn   Mn  Ni   Si   Re  Sn 钎缝剪切强度(τ/MPa)  润湿面积(s/mm2)
1   余量  20   6  0.5   0.2   0  0          271        177
2   余量  30   12   2   1.0   0  0          265        156
3   余量  30   4   1   0.5   0  2          262        172
4   余量  40   8   3   1.5   0  6          283        167
5   余量  30   6   1   0.4  0.2  0          258        155
6   余量  40   12   3   1.2  0.8  0          270        180
7   余量  25   4  0.5   0.2  0.1  2          297        182
8   余量  40   12  3.5   1.5  1.0  8          256        189
其加工工艺：本发明钎焊白口铸铁的多元铜基钎料配方，钎料冶炼可在中频和高频感应加热炉中进行。热电偶直接插入钎料中控制加热温度。冶炼时，钎料表面添加特殊配置的覆盖剂，以最大限度减少氧化与烧损，并使熔融钎料充分除气与脱渣。对于熔点高的合金元素，是以合金方法加入。通过上述方法冶炼钎料，其成分均匀，钎料和总烧损系数小于0.1％。其工艺流程为：配料→中间合金→冶炼→铸锭→检测→初轧→酸洗→精轧→清洗→包装。
按本发明钎焊白口铸铁的多元铜基钎料配方，达到的技术指标为：钎料熔化温度810℃～856℃，在白口铸铁表面润湿铺展面积170mm2～190mm2(0.3g钎料，按GB89-11364标准试验)，钎缝剪切强度240～310MPa，钎料抗拉强度330～420MPa，延伸率15％～20％，钎料组织α＋β相。

Claims (4)

1.钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料，它包含Cu，Zn，其特征在于加入Mn，Ni，Si，钎料的成分(重量wt％)是：Cu-Zn-Mn-Ni-Si：(20-30)％Zn，(6-12)％Mn，(0.5-2)％Ni，(0.2-1.0)％Si，余量Cu。
2.权利要求1所述的钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料，其特征是还含有Sn，钎料的成分(重量wt％)：Cu-Zn-Mn-Ni-Si-Sn：(30-40)％Zn，(4-8)％Mn，(1-3)％Ni，(0.5-1.5)％Si，(2-6)％Sn，余量Cu。
3.权利要求1所述的钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料，其特征是还含有Re，钎料的成分(重量wt％)是：Cu-Zn-Mn-Ni-Si-Re：(30-40)％Zn，(6-12)％Mn，(1-3)％Ni，(0.4-1.2)％Si，(0.2-0.8)％Re，余量Cu。
4.权利要求1所述的钎焊低合金白口铸铁用多元铜基钎料，其特征是还含有Sn，Re，钎料的成分(重量wt％)是：Cu-Zn-Mn-Ni-Si-Re-Sn：(20-42)％Zn，(4-12)％Mn，(0.5-3.5)％Ni，(0.2-1.5)％Si，(0.1-1.0)％Re，(2-8)％Sn，余量Cu。
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