CN1850419A - 一种陶瓷与钢焊接用高温钎焊合金焊料及其制备方法 - Google Patents

一种陶瓷与钢焊接用高温钎焊合金焊料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1850419A
CN1850419A CN 200610018833 CN200610018833A CN1850419A CN 1850419 A CN1850419 A CN 1850419A CN 200610018833 CN200610018833 CN 200610018833 CN 200610018833 A CN200610018833 A CN 200610018833A CN 1850419 A CN1850419 A CN 1850419A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ingot
temperature
alloy
nickel
steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 200610018833
Other languages
English (en)
Other versions
CN100441363C (zh
Inventor
周世权
赵卫
周文祺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CNB2006100188336A priority Critical patent/CN100441363C/zh
Publication of CN1850419A publication Critical patent/CN1850419A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100441363C publication Critical patent/CN100441363C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

本发明公开了一种陶瓷与钢焊接用高温钎焊合金焊料及其制备方法。焊料含有Ni、Nb和Cu，其中，Nb为20－25wt％，Cu为30－40wt％，余量为Ni。先将镍锭在真空感应炉中加热升温到1500－1550℃，待镍锭完全融化后，再加入铌锭，保温使铌完全溶解到镍液中；再将Ni－Nb液态合金的温度降低到1400－1450℃，再加入铜锭，保温至铜完全溶解到Ni－Nb液态合金中，使其成分均匀，再将合金熔液温度降低到1300－1350℃，最后成形加工。采用本发明进行陶瓷与钢的钎焊，可以获得高的接头强度，耐热性能和高温使用性能，适合于在高温下使用的陶瓷刀具、钻井用钻头、凿岩机钻头等工具的连接。

Description

一种陶瓷与钢焊接用高温钎焊合金焊料及其制备方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，涉及一种高温工作陶瓷工具用钎焊料，特别适用于碳、氮化物陶瓷与钢焊接。
背景技术
目前国际上陶瓷与钢焊接的方法一般有两种，一种是陶瓷表面金属化(所谓MnMo法)，然后再与金属钎焊。另一种为采用活性钎料直接钎焊。1980年以后，陶瓷与金属结构件的钎焊大多采用活性钎料。所用钎料为银-铜-钛系列合金。银-铜-钛系列钎焊料的特点是：熔点比较低950-1050℃，对陶瓷的润湿能力强，室温钎焊接头的强度高。但价格贵(150元/Kg)，钎焊接头高温强度比较低(＜200MPa)。因此，当钎焊需要在高温环境下工作的陶瓷工具时，会导致成本高，使用寿命短。
发明内容
本发明的目的在于提供一种陶瓷与钢焊接用高温钎焊合金焊料，该焊料熔点较高，高温强度高、成本低，钎焊接头使用寿命长；本发明还提供了该焊料的制备方法。
本发明提供的一种陶瓷与钢焊接用高温钎焊合金焊料，含有Ni、Nb和Cu，其中，Nb为20-25wt％，Cu为30-40wt％，余量为Ni。
上述陶瓷与钢焊接用高温钎焊合金焊料的制备方法包括以下步骤为
(1)将镍锭在真空感应炉中加热升温到1500-1550℃；
(2)待镍锭完全熔化后，再加入铌锭，保温使铌完全溶解到镍液中；
(3)将上述Ni-Nb液态合金的温度降低到1400-1450℃，再加入铜锭，保温至铜完全溶解到Ni-Nb液态合金中，使其成分均匀，再将合金熔液温度降低到1300-1350℃；
(4)进行成形加工。
本发明焊料的熔点温度1100-1200℃，钎焊缝性能良好。对碳化物、氮化物和碳氮化物陶瓷与钢的接头可直接进行钎焊，能良好地润湿这些陶瓷，并与钢形成冶金结合。钎焊缝成形性好，表面光洁。采用本发明进行钎焊，其接头具有较高的机械性能，钎焊接头在600℃下的抗弯强度可达900-1200MPa，同时抗氧化性能优良。在800℃使用的条件下，钎焊缝无氧化现象。本发明特别适用于在高温下使用的碳、氮化物陶瓷与钢的连接结构，比如在干态下的高速切削工具。
附图说明
图1为界面靠近Ti(C，N)侧的组织形貌和成分分析结果图。
具体实施方式
本发明是以Ni为基体，含有Cu和Nb的合金钎焊料，其中，Cu为30-40wt％，Nb为20-25wt％，余量为Ni。合金元素的主要作用如下：加入30-40wt％Cu是为了降低熔点，改善塑性和韧性。加入20-25wt％Nb是为了进一步降低熔点，提高钎料的润湿能力，降低金属与陶瓷的热膨胀系数差，同时提高高温强度。
本发明的制备方法如下：
(1)将镍锭在真空感应炉中缓慢加热升温到1500-1550℃；
(2)待镍锭完全熔化后，再加入铌锭，保温使铌完全溶解到镍液中；
(3)将上述Ni-Nb液态合金的温度降低到1400-1450℃，再加入铜锭，保温至铜完全溶解到Ni-Nb液态合金中，使其成分均匀，再将合金熔液温度降低到1300-1350℃；
(4)进行成形加工，得到所需形状的焊料。
可以采用制粉、拉丝、轧板等方式进行加工成形。制粉时，用氩气雾化法，采用高压氩气将金属液体雾化为细小的粉末，收集、冷却、过筛为粒度小于150目的粉末焊料。铸锭时，采用铸铁锭模铸造成锭。拉丝或轧板时，将铸锭在800-1000℃时进行锻造，获得棒料或方坯；然后在950℃进行固溶处理，使Ni3Nb固溶到Ni-Cu固溶体中，获得良好的塑性；最后在室温下进行拉丝或轧板；拉丝直径为0.5-2mm，轧板厚度0.1-1mm。
实施例1：
以30wt％Cu、20wt％Nb、余为Ni的成分备料，在真空感应炉中冶炼，熔炼时，先将镍锭加热到1500℃熔化(称之为“熔化温度”)，再加入铌锭，待铌锭化清后，将温度降低到1400℃(称之为“加铜温度”)，再将铜锭加入Ni-Nb液态合金中，保温至铜完全溶解到Ni-Nb液态合金中，使其成分均匀，再将合金熔液温度降低到1300℃(称之为“浇铸温度”)，然后浇注为100×100×200mm3的铸锭。将铸锭加热到800-1000℃后用120吨空气锤进行镦粗和拔长，最后制成10×50×400mm3的板坯10块。将板坯加热到950℃保温30min，快速油中冷却进行固溶处理，随后制成0.5mm厚的板状钎焊料，钎接Ti(C，N)陶瓷与45钢，焊前将待焊面抛光呈镜面，并用30-40％HCl水溶液清洗，再用丙酮进一步清洗，烘干后，在冷壁真空炉中直接进行钎焊。钎焊规范为：真空度10-4乇，加热温度1250℃，保温15分钟，炉冷。所得的钎接接头具有良好的机械性能，室温抗弯强度为1800-1900MPa，600℃下抗弯强度为1100-1200MPa，钎焊缝平整，无氧化现象。界面获得良好的组织过渡如图1所示，靠近Ti(C，N)一侧为(Ti，Nb)(C，N)/Nb7(Ni，Cu)6，靠近钢一侧为(Fe，Ni)/NiCu/Ni8Nb，这样使热膨胀系数从钢一侧的15×10-6/℃，降低到Ni8Nb为12×10-6/℃，Nb7(Ni，Cu)6为9.5×10-6/℃，(Ti，Nb)(C，N)为8.5×10-6/℃与Ti(C，N)的热膨胀系数相当。
实施例2：
以35wt％Cu、23wt％Nb、余为Ni的成分备料，在真空感应炉中冶炼，冶炼工艺同实施例1，其熔化温度为1530℃、加铜温度为1420℃，浇铸温度为1320℃。随后制成180目的粉末状钎焊料，钎接TiC基陶瓷刀片与40Cr钢，焊前将待焊面抛光呈镜面，并用30-40％HCl水溶液清洗，再用丙酮进一步清洗，烘干后，在冷壁真空炉中直接进行钎焊。钎焊规范同实施例1，所得的钎接接头具有良好的机械性能，室温抗弯强度为1600-1700MPa，600℃下抗弯强度为1000-1100MPa，钎焊缝平整，无氧化现象。
实施例3-6：
按表1所示成分配比，在真空感应炉中冶炼了3种成分的镍基焊料，并制成粉末、丝和薄板，按照实施例1进行铅焊，所得钎接接头的机械性能良好。
表1  镍基焊料的成分及工艺性能
  实例序号        化学成分(wt％)   熔化温度   加铜温度   浇铸温度   焊料状态   熔点   流动性
  Cu   Nb   Ni
  3   40   20   40   1520℃   1430℃   1350℃   粉末   1130℃   好
  4   40   20   40   1520℃   1400℃   1320℃   丝   1130℃   好
  5   35   25   40   1520℃   1410℃   1300℃   薄板   1180℃   好
  6   30   25   45   1550℃   1450℃   1350℃   丝   1200℃   好

Claims (2)

1.一种陶瓷与钢焊接用高温钎焊合金焊料，含有Ni、Nb和Cu，其中，Nb为20-25wt％，Cu为30-40wt％，余量为Ni。
2、权利要求1所述焊料的制备方法：其步骤为：
(1)将镍锭在真空感应炉中加热升温到1500-1550℃；
(2)待镍锭完全融化后，再加入铌锭，保温使铌完全溶解到镍液中；
(3)将上述Ni-Nb液态合金的温度降低到1400-1450℃，再加入铜锭，保温至铜完全溶解到Ni-Nb液态合金中，使其成分均匀，再将合金熔液温度降低到1300-1350℃；
(4)进行成形加工。
CNB2006100188336A 2006-04-19 2006-04-19 一种陶瓷与钢焊接用高温钎焊合金焊料及其制备方法 Expired - Fee Related CN100441363C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006100188336A CN100441363C (zh) 2006-04-19 2006-04-19 一种陶瓷与钢焊接用高温钎焊合金焊料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006100188336A CN100441363C (zh) 2006-04-19 2006-04-19 一种陶瓷与钢焊接用高温钎焊合金焊料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1850419A true CN1850419A (zh) 2006-10-25
CN100441363C CN100441363C (zh) 2008-12-10

Family

ID=37131929

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006100188336A Expired - Fee Related CN100441363C (zh) 2006-04-19 2006-04-19 一种陶瓷与钢焊接用高温钎焊合金焊料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100441363C (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101468799B (zh) * 2007-09-11 2010-11-10 西安交通大学 一种ZrO2陶瓷与Al2O3陶瓷无压钎焊的方法
CN102689109A (zh) * 2012-06-21 2012-09-26 哈尔滨工业大学 一种钎焊非氧化物陶瓷及其复合材料的高熵钎料及其制备方法
CN103341700A (zh) * 2013-07-30 2013-10-09 哈尔滨工业大学 一种Co-Ti-Nb系高温钎料
CN105562869A (zh) * 2016-03-04 2016-05-11 哈尔滨工业大学 一种使用BNi-2钎料钎焊Ti2AlC陶瓷和金属镍或镍合金的方法
CN105728981A (zh) * 2016-05-05 2016-07-06 哈尔滨工业大学（威海） 焊接Si3N4陶瓷–不锈钢的钎料及其钎焊方法
CN113399863A (zh) * 2021-06-25 2021-09-17 西安热工研究院有限公司 TA1-Q345中间层焊接用Ni-Cu-Ag-Co焊丝及其制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104842088A (zh) * 2015-06-03 2015-08-19 浙江科技学院 一种用于管板接头钎焊的镍基焊料及其制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6216896A (ja) * 1985-07-17 1987-01-26 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk セラミツクス用ろう材
US4755414A (en) * 1986-05-30 1988-07-05 The Bf Goodrich Company Weatherable rigid vinyl articles
JPH02108492A (ja) * 1988-10-14 1990-04-20 Toshiba Corp セラミックス接合用ろう材
JP3580879B2 (ja) * 1995-01-19 2004-10-27 浜松ホトニクス株式会社 電子管デバイス
JPH1096037A (ja) * 1996-09-20 1998-04-14 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 耐摩耗性に優れた銅合金

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101468799B (zh) * 2007-09-11 2010-11-10 西安交通大学 一种ZrO2陶瓷与Al2O3陶瓷无压钎焊的方法
CN102689109A (zh) * 2012-06-21 2012-09-26 哈尔滨工业大学 一种钎焊非氧化物陶瓷及其复合材料的高熵钎料及其制备方法
CN102689109B (zh) * 2012-06-21 2014-12-10 哈尔滨工业大学 钎焊非氧化物陶瓷及其复合材料的高熵钎料的制备方法
CN103341700A (zh) * 2013-07-30 2013-10-09 哈尔滨工业大学 一种Co-Ti-Nb系高温钎料
CN103341700B (zh) * 2013-07-30 2015-10-28 哈尔滨工业大学 一种Co-Ti-Nb系高温钎料
CN105562869A (zh) * 2016-03-04 2016-05-11 哈尔滨工业大学 一种使用BNi-2钎料钎焊Ti2AlC陶瓷和金属镍或镍合金的方法
CN105562869B (zh) * 2016-03-04 2017-11-03 哈尔滨工业大学 一种使用BNi‑2钎料钎焊Ti2AlC陶瓷和金属镍或镍合金的方法
CN105728981A (zh) * 2016-05-05 2016-07-06 哈尔滨工业大学（威海） 焊接Si3N4陶瓷–不锈钢的钎料及其钎焊方法
CN113399863A (zh) * 2021-06-25 2021-09-17 西安热工研究院有限公司 TA1-Q345中间层焊接用Ni-Cu-Ag-Co焊丝及其制备方法
CN113399863B (zh) * 2021-06-25 2022-06-21 西安热工研究院有限公司 TA1-Q345中间层焊接用Ni-Cu-Ag-Co焊丝及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN100441363C (zh) 2008-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1256004C (zh) 由铁铝金属化合物合金制成的电阻加热元件
CN101121974B (zh) 一种高强高导弥散强化铜合金及其制备方法
CN1850419A (zh) 一种陶瓷与钢焊接用高温钎焊合金焊料及其制备方法
EP2376248B1 (en) Method for the manufacture of a metal part
CN109706363B (zh) 一种共晶高熵合金及其制备的方法
CN102392147B (zh) 超细晶镍基粉末高温合金的制备方法
CN101172880A (zh) 一种钎焊Si3N4陶瓷的钛基高温非晶钎料及制备方法
CN111889917B (zh) 一种用于硬质合金刀具钎焊的复合钎料及其制备方法
CN109955003A (zh) 高强、耐蚀Al-Mg-Zr铝合金焊丝及其制备方法
CN110551918A (zh) 一种钛合金高温钎料及其制备方法
CN111085796B (zh) 用于碳纤维强化的陶瓷基复合材料的Fe基多元活性高温钎料
CN111644629B (zh) Ni-Cr-B-Si合金焊丝的制备方法
CN109465569A (zh) 一种高温钎焊用钛基钎料及制备方法
CN108531773A (zh) 一种Ti3Al金属间化合物高温结构材料
CN103014406B (zh) 一种封接微波炉磁控管的多元合金材料
CN106334883A (zh) 一种高强度、耐腐蚀的高温铜基钎焊料及其制造方法
CN111822717B (zh) 一种粉末高速钢-弹簧钢复合薄板及其制造方法
CN114807678A (zh) 一种高强、高韧、可焊接高温钛合金及其制备方法
CN1184168C (zh) 一种碳化钛金属陶瓷烧结同时与结构钢焊接工艺
CN105118702B (zh) 铜合金材料用粉体组合物、复合材料层、电触头及其制备方法
CN110893523B (zh) 一种高强度铜基非晶钎料
CN113579389A (zh) 一种用于混凝土机械异种金属的真空钎焊方法
CN114472896B (zh) 钎焊工具坯体硬度加强方法
CN115125456B (zh) 一种FeCrAlNiCu合金及其制备方法及烙铁头
CN113718150B (zh) 一种连续感应式快淬炉用合金辊轮及其制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20081210

Termination date: 20100419