一种银基钎焊膏及其制备方法技术

一种银基钎焊膏及其制备方法，按质量百分比计，其组分为：Ag‑Cu‑Zn合金钎料粉末75%～80%，氟化物银钎剂粉末10%～14%，饱和硅酸钠水溶液7%～8%，白油2%～3%，烷基酚聚氧乙烯醚1%～2%；制备方法的其步骤为：（1）将Ag基钎料锭制成200目左右的粉末；然后，按质量百分比选取75%～80%的钎料粉末与10%～14%的氟化物银钎剂粉末，用玻璃棒搅拌，使其均匀混合；（2）将模数为1.8到2.0的硅酸钠粉末溶于80℃左右的蒸馏水中，制备出饱和的硅酸钠溶液，称取7%～8%；（3）将2%～3%的白油充分溶于1%～2%的烷基酚聚氧乙烯醚，混合均匀后得到有机溶液；（4）把钎料、钎剂的粉末混合物与饱和的硅酸钠溶液搅拌均匀，向其中放入有机溶液，再次搅拌，使其混合均匀，即制得钎焊膏。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊接
，特别是涉及一种用于金刚石钻头感应钎焊的膏状钎料。
技术介绍
目前，工厂生产制造金刚石钻头主要采用火焰钎焊的方法，不仅效率低，易对环境造成污染，而且通过火焰钎焊生产的产品质量不稳定，容易造成金刚石层的烧损，其质量完全取决于工人的技术水平。本专利技术提供了一种可用于高频感应钎焊的钎焊膏。该钎焊膏具有工序时间间隔短，对环境污染小，制备方法简便、成本低的特点。焊前将钎焊膏预涂敷于焊接位置处，由于钎焊膏含有粘结剂，加热过程中可固化于初始位置，无需辅助定位。钎料熔化后，通过毛细扩散作用，在大气条件下，实现了高效率、高质量，一次性焊成金刚石钻头的目标。这不仅降低了目前生产制造金刚石钻头的成本，也简化了焊接设备及工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种银基钎焊膏及其制备方法。本专利技术是一种银基钎焊膏及其制备方法，其银基钎焊膏，按质量百分比计，其组分为：Ag-Cu-Zn合金钎料粉末75%～80%，氟化物银钎剂粉末10%～14%，饱和硅酸钠水溶液7%～8%，白油2%～3%，烷基酚聚氧乙烯醚1%～2%。银基钎焊膏的制备方法，按以上所述组分备料，其步骤为：（1）通过研磨或雾化的方法，将Ag基钎料锭，Ag：Cu：Zn≈40%：40%：20%，制成200目左右的粉末；然后，按质量百分比选取75%～80%的钎料粉末与10%～14%的氟化物银钎剂粉末，用玻璃棒搅拌，使其均匀混合；（2）将模数为1.8到2.0的硅酸钠粉末溶于80℃左右的蒸馏水中，制备出饱和的硅酸钠溶液，称取7%～8%；（3）将2%～3%的白油充分溶于1%～2%的烷基酚聚氧乙烯醚，混合均匀后得到有机溶液；（4）把钎料、钎剂的粉末混合物与饱和的硅酸钠溶液搅拌均匀，向其中放入有机溶液，再次搅拌，使其混合均匀，即制得钎焊膏；然后，将所制备的钎焊膏放置于玻璃容器内，密封保存。本专利技术的钎焊膏，能实现在大气下完成焊接。既简化了生产工艺、提高效率，也节约了成本、提高了产品的质量。附图说明图1为聚晶金刚石复合片结构示意图，图2为金刚石颗粒待焊位置图，图3为烷基酚聚氧乙烯醚OP-30活性剂分子示意图，图4为本专利技术的钎焊膏在待焊件表面随温度变化的润湿角，图5为圆形爬高性能测试示意图，图6、图7为圆形爬高测试结果实物图，图8为矩形爬高测试示意图，图9为钎焊膏填缝性能测试示意图，图10为填缝性测试立板板面尺寸，图11为填缝性测试底板板面尺寸，图12为填缝性能测试立板、底板的厚度，图13为力学性能测试结果实物图，图14为焊接工艺示意图。具体实施方式本专利技术是一种银基钎焊膏及其制备方法，其银基钎焊膏，按质量百分比计，其组分为：Ag-Cu-Zn合金钎料粉末75%～80%，氟化物银钎剂粉末10%～14%，饱和硅酸钠水溶液7%～8%，白油2%～3%，烷基酚聚氧乙烯醚1%～2%。以上所述的银基钎焊膏，按质量百分比计，其最优组分为：Ag-Cu-Zn合金钎料粉末76%，氟化物银钎剂粉末12%，饱和硅酸钠水溶液7.5%，白油3%，烷基酚聚氧乙烯醚1.5%。银基钎焊膏的制备方法，按以上所述组分备料，其步骤为：（1）通过研磨或雾化的方法，将Ag基钎料锭，Ag：Cu：Zn≈40%：40%：20%，制成200目左右的粉末；然后，按质量百分比选取75%～80%的钎料粉末与10%～14%的氟化物银钎剂粉末，用玻璃棒搅拌，使其均匀混合；（2）将模数为1.8到2.0的硅酸钠粉末溶于80℃左右的蒸馏水中，制备出饱和的硅酸钠溶液，称取7%～8%；（3）将2%～3%的白油充分溶于1%～2%的烷基酚聚氧乙烯醚，混合均匀后得到有机溶液；（4）把钎料、钎剂的粉末混合物与饱和的硅酸钠溶液搅拌均匀，向其中放入有机溶液，再次搅拌，使其混合均匀，即制得钎焊膏；然后，将所制备的钎焊膏放置于玻璃容器内，密封保存。聚晶金刚石复合片结构示意图见图1。金刚石复合片由两部分组成，上面薄层为金刚石层，下层为硬质合金层。钎焊金刚石钻头主要是将硬质合金层牢固地焊接在钻头钢基体的凹槽内。图2为金刚石颗粒待焊位置图，焊前先将聚晶金刚石复合片镶嵌在钢基体的凹槽内，然后将钎焊膏预涂敷于其表面的焊缝处。待钎料加热熔化后，完成焊接。最后，再在钻头表面镀上一层金属即为成品。烷基酚聚氧乙烯醚OP-30活性剂分子示意图见图3。其一端为亲油基，一端为亲水基。它可以实现油与水的良好互溶，使得钎焊膏经久不发生分层，并形成特殊的油包水结构，使钎焊膏不易发生干涸固化。利用上述方法及步骤制备的钎焊膏进行了润湿性能测试、圆形及矩形爬高性能测试、填缝性能测试、力学性能测试。试件的测试面按要求用400号碳化硅砂布进行打磨，立板加工面与底板表面垂直；彻底清除了待焊件的毛边、毛刺及油污、氧化物等杂质。测试1：润湿性能测试。试验采用中国国家标准GB/T11364-1989《钎料铺展性及填缝性试验方法》进行，该新型钎焊膏在待焊件表面随温度变化的润湿角见图4所示。测试结果表明：随着钎焊温度的升高，该新型钎焊膏在母材表面的润湿性逐渐提高。当钎焊温度达到700℃后，该新型钎焊膏在42CrMo钢与WC硬质合金表面均具有较好的润湿性，且润湿角均小于20度。测试2：圆形爬高性能测试。圆形爬高性能测试示意图如图5所示，将钎焊膏预涂敷于焊缝的最底处，感应线圈位于底部进行加热，焊缝间隙为1.2mm。测试结果表明，钎料达到熔点熔化后，经毛细扩散作用，可逆重力填满整个焊缝。焊后焊件经简单处理，在放大200倍的显微镜下观察，焊缝成形美观，无明显焊接缺陷。测试结果实物图如图6、图7所示。测试3：矩形爬高性能测试。测试采用两块规格相同而材料不同的板块。测试试样的尺寸如图8所示，其中一块为42CrMo钢板，另一块为WC硬质合金钢板。将清洗干净的两试板做成缝隙分别为1.2mm、2.0mm的T形试样，并将该钎焊膏涂敷在焊缝间隙的最底部，试件高度为25mm。用高频感应焊机加热。结果表明：随着焊缝间隙的增大，钎料的毛细扩散作用逐渐减弱，爬高填充性能也逐渐减弱。当焊缝间隙为1.2mm时，该钎焊膏中的钎料能爬高到顶点，超过25mm。焊缝间隙为2.0mm时，该钎焊膏中的钎料能爬高到10mm。工厂所生产钻头的实际焊缝间隙小于1.2mm，所以该新型钎焊膏完全满足要求。测试4：填缝性能测试。测试采用中国国家标准GB/T11364-1989《钎料铺展性及填缝性试验方法》进行，测试示意图见图9，测试的试件立板与底板的尺寸见图10、图11、图12所标注，其中立板为WC硬质合金板，底板为42CrMo高强钢板，垫片的厚度分别为1.2mm、2.0mm。加热装置为厢式电炉，试件达到测试温度（730℃）后，分别保温50s。测试结果表明，当添加该钎焊膏的量充足时，其可将间隙为1.2mm、2.0mm的焊缝充分填满。测试5：力学性能测试。用两组试样进行对比测试，一组试样是采用钎料、钎剂和蒸馏水制成的钎焊膏焊成。另一组试样是采用该新型钎焊膏焊成。测试按照GB/T11363-1989《钎焊接头强度试验方法》进行，所有测试均在可调紧固的夹具上进行，测试材料是直径为18mm的圆柱状硬质合金WC与直径18mm的圆柱状42CrMo钢，钎缝间隙为1.2mm。测试结果表明，两种钎焊膏所焊的焊缝均具有很高的强度，多次拉伸断裂处均位于硬质合金WC母材的内部。其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种银基钎焊膏，其特征在于，按质量百分比计，其组分为：Ag‑Cu‑Zn合金钎料粉末75%～80%，氟化物银钎剂粉末10%～14%，饱和硅酸钠水溶液7%～8%，白油2%～3%，烷基酚聚氧乙烯醚1%～2%。

【技术特征摘要】
1.一种银基钎焊膏，其特征在于，按质量百分比计，其组分为：Ag-Cu-Zn合金钎料粉末75%～80%，氟化物银钎剂粉末10%～14%，饱和硅酸钠水溶液7%～8%，白油2%～3%，烷基酚聚氧乙烯醚1%～2%。2.根据权利要求书1所述的银基钎焊膏，其特征在于，按质量百分比计，其最优组分为：Ag-Cu-Zn合金钎料粉末76%，氟化物银钎剂粉末12%，饱和硅酸钠水溶液7.5%，白油3%，烷基酚聚氧乙烯醚1.5%。3.银基钎焊膏的制备方法，按权利要求书1所述组分备料，其特征在于，其步骤为：（1）通过研磨或雾化的方法，将Ag基钎料锭，A...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱海旭，俞伟元，刘新亚，高盟召，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62