一种带状铜基钎焊材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种带状铜基钎焊材料及其制备方法，该材料重量百分比组分：Zn为34～36，Ni为8～9，Mo为1.5～1.8，Si为2～3，Mn为3～5，B为0.8～1.5，C为0.2～0.3，其余为Cu，制备步骤：(1)按上述组分配料；(2)混料；(3)加入成型剂，压制成型；(4)在真空条件下脱除成型剂；(5)对压制成型的压坯进行真空烧结；(6)在550-570℃下，将烧结体轧制成带状钎焊材料；本发明专利技术的带状铜基钎焊材料适合于Ti(C,N)基金属陶瓷与钢之间的钎焊连接，制造成本低廉；适宜的钎焊温度不高，对被焊材料，特别是金属陶瓷基体的显微组织和力学性能基本没有影响，且接头变形小；通过真空钎焊可以实现Ti(C,N)基金属陶瓷与钢之间的牢固连接，接头的剪切强度≥220MPa。

【技术实现步骤摘要】
一种带状铜基钎焊材料及其制备方法
本专利技术涉及一种带状铜基钎焊材料，具体是一种应用于Ti(C,N)基金属陶瓷与钢之间焊接的铜基钎焊材料。本专利技术还涉及上述带状铜基钎焊材料的制备方法。
技术介绍
Ti(C,N)基金属陶瓷不但具有较高的硬度、耐磨性、红硬性、优良的化学稳定性，而且还具有一定的强韧性，与金属间的摩擦系数也很低。另外，制备Ti(C,N)基金属陶瓷所需原材料较易获得，价格低廉，具有较高的性价比，适合于制作工模具、耐磨耐蚀工件、高温零部件等，在加工制造、重工机械、石油化工等领域具有广泛的应用前景。但金属陶瓷硬度高、可加工性较差，因而金属陶瓷零部件常用粉末冶金方法制造。即使采用粉末冶金方法制造，其难度也大大高于常用的铁基、铜基等粉末冶金零件，使其不容易制作形状较为复杂的结构件。实现Ti(C,N)金属陶瓷与钢之间的连接，可以综合钢和Ti(C,N)金属陶瓷两种材料的优良性能。若能实现金属陶瓷与钢之间的可靠连接，必将大大扩大金属陶瓷的应用范围，因而，解决金属陶瓷与钢之间的连接问题具有重要的意义。由于Ti(C,N)基金属陶瓷与钢之间的热膨胀系数相差较大，使得金属陶瓷与钢焊接后残余应力较大，另外金属陶瓷与大部分牌号的钢之间的相容性也较差，因而使得金属陶瓷与钢之间的焊接难度较大。目前国内外关于金属陶瓷与钢之间连接的研究较少，主要研究了采用真空电子束焊、激光焊、真空扩散焊和钎焊等技术实现金属陶瓷与钢之间的连接。其中扩散焊和钎焊是目前研究最为广泛的两种连接技术。与扩散焊相比，钎焊连接具有焊接时间短、对基体性能影响较小、工件变形小、焊缝质量高等优点。在实施金属陶瓷与钢之间的钎焊时，目前采用的钎料有铜基钎料和银基钎料。已有研究报道指出，采用常用的铜基钎料，通过惰性气体保护钎焊和火焰钎焊，金属陶瓷与钢之间的连接强度普遍较低(1.李先芬、丁厚福、徐道荣、刘宁、许育东，Ti(C,N)基金属陶瓷与45号钢钎焊的试验研究，热加工工艺，2003，6：22-26)；尽管有研究报道指出，采用特制的铜基钎料，通过真空钎焊，可以使焊接接头获得较高的连接强度，但该类钎料熔点较高，致使钎焊温度较高，接头变形较大，且金属陶瓷基体显微组织和力学性能明显恶化(2.叶大盟，Ti(C,N)基金属陶瓷与钢的钎焊连接及其界面结构研究，华中科技大学博士学位论文，2009)。另外，采用银基钎料，通过真空钎焊和感应钎焊实现了Ti(C,N)基金属陶瓷与45钢的连接，接头的连接性能相对较高，但是银基钎料中银含量较高，生产成本较高。因此研制成本较低、钎焊温度不高、性能优良的铜基钎焊材料对于促进该领域的发展具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种成本较低、熔点低于950℃、性能优良的铜基钎焊材料，解决目前Ti(C,N)基金属陶瓷与钢之间实施钎焊时，要么钎焊温度较高，要么钎料成本较高的问题，实现Ti(C,N)基金属陶瓷与钢之间低成本牢固连接。本专利技术还提供一种铜基钎焊材料的制备方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案是：一种带状铜基钎焊材料，包括以下重量百分比组分：本专利技术带状铜基钎焊材料的制备方法包括如下步骤：(1)按照以下重量百分比组分配制混合料：(2)将上述组分混料。混料在球磨机中进行，球料比为4:1，球磨机转速设为160rpm，球磨时间为3-4h。(3)加入成型剂，压制成型，成型剂加入的比例为混合料的0.6wt％。所述成型剂优选硬脂酸锌，压制成型的压力优选为600～700MPa。(4)在真空条件下脱除成型剂，成型剂脱除在真空度为1～10Pa的条件下进行，在200～500℃之间的升温速度为0.8～1.2℃/min。(5)对压制成型的压坯进行真空烧结，真空烧结的真空度为1.0×10-2～1.0×10-1Pa，烧结温度为820～860℃，保温时间为20～30min；(6)在550～570℃下，将烧结体轧制成带状钎焊材料。本专利技术钎焊材料组成成分中，在常用铜基钎焊材料的基础上，添加了Ni、Mo元素，在实施钎焊时，液相钎料中溶入Ni、Mo可改善钎焊材料对Ti(C,N)基金属陶瓷的润湿性。添加Mn可以降低钎料熔点，同时改善钎料对金属陶瓷的润湿性。添加Si可以明显降低钎料的熔化温度，提高钎料的抗氧化能力，细化晶粒，改善钎料在液相状态时的流动性，同时防止Mn的蒸发。添加B可降低钎料的熔点。微量C的加入可以在烧结过程中去除其它元素粉末表面的吸附氧，有利于提高钎料烧结体的致密度。本专利技术的一种带状铜基钎焊材料适合于Ti(C,N)基金属陶瓷与钢之间的钎焊连接。其制造成本低廉；适宜的钎焊温度不高，对被焊材料，特别是金属陶瓷基体的显微组织和力学性能基本没有影响，且接头变形小；通过真空钎焊可以实现Ti(C,N)基金属陶瓷与钢之间的牢固连接，接头的剪切强度≥220MPa。具体实施方式表1为3种钎焊材料的成分配方，分别采用不同的工艺参数将其制备成带状钎焊材料。表13种混合料的成分配比采用综合热分析仪测定所制备钎料的固、液相线温度；在真空条件下于960℃，保温20min，实现金属陶瓷和45钢之间的钎焊，测定钎焊接头的剪切强度。实施例1(1)按表1中3种成分配方配比配制混合料。(2)混料工序中球磨机转速为160rpm，球磨时间为3h，球料比为4:1。(3)加入成型剂硬脂酸锌，加入量为混合料的0.6wt.％，压制成型所用的压力为600MPa。(4)脱除成型剂工序在真空度为1～10Pa的条件下进行，在200～500℃之间的升温速度为0.8℃/min。(5)真空烧结的真空度高于1.0×10-2～1.0×10-1Pa，烧结温度为820℃，保温时间为30min。(6)在550℃下轧制成厚度为0.3mm的带状钎焊材料。采用上述工艺所制备出的钎料的固、液相线温度以及钎焊接头的剪切强度见表2。表2实施例1制备出的钎料的固、液相线温度以及钎焊接头的剪切强度实施例2(1)按表1中3种成分配方配比配制混合料。(2)混料工序中球磨机转速设为160rpm，球磨时间为4h，球料比为4:1。(3)成型剂硬脂酸锌的加入量为混合料的0.6wt.％，压制成型所用的压力为700MPa。(4)脱除成型剂工序在真空度为1～10Pa的条件下进行，在200～500℃之间的升温速度为1.2℃/min。(5)真空烧结的真空度为1.0×10-2～1.0×10-1Pa，烧结温度为860℃，保温时间为20min。(6)在570℃下轧制成厚度为0.3mm的带状钎焊材料。采用上述工艺所制备出的钎料的固、液相线温度以及钎焊接头的剪切强度见表3。表3实施例2制备出的钎料的固、液相线温度以及钎焊接头的剪切强度实施例3(1)按表1中3种成分配方配比配制混合料。(2)混料工序中球磨机转速设为160rpm，球磨时间为4h，球料比为4:1。(3)成型剂硬脂酸锌的加入量为混合料的0.6wt.％，压制成型所用的压力为650MPa。(4)脱除成型剂工序在真空度为1～10Pa的条件下进行，在200-500℃之间的升温速度为1.0℃/min。(5)真空烧结的真空度为1.0×10-2～1.0×10-1Pa，烧结温度为840℃，保温时间为25min。(6)在560℃下轧制成厚度为0.3mm的带状钎焊材料。采用上述工艺所制备出的钎料的固、液相线温度以及钎焊接头的剪切强度见本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带状铜基钎焊材料，其特征在于包括以下重量百分比组分：

【技术特征摘要】
1.一种带状铜基钎焊材料，其特征在于包括以下重量百分比组分：2.一种带状铜基钎焊材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)按照以下重量百分比组分配制混合料：(2)将上述组分混料；(3)加入成型剂，压制成型；(4)在真空条件下脱除成型剂；(5)对压制成型的压坯进行真空烧结，真空烧结的真空度高于1.0×10-2～1.0×10-1Pa，烧结温度为820～860℃，保温时间为20～30min；(6)将烧结体轧制成带状钎焊材料。3.根据权利要求2所述的一种带状铜基钎焊材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中混料在球磨机中进行，球料比为4:1，球磨机转速设为160rpm，球磨时间为3～4h。4.根据权利要求2所述的一种带状铜基钎焊材料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑勇，高旭东，郑宇骋，
申请(专利权)人：南京鑫锐新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32