微米颗粒增强铜芯钎焊条及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种微米颗粒增强铜芯钎焊条，它包括微米颗粒增强铜钎料内芯和铜钎剂药皮，其中，所述微米颗粒增强铜钎料内芯包括金属相和平均颗粒尺寸为2µm～7.5µm的Mo，所述金属相由以下质量百分数的金属元素组成：Ti 1.7%～5.8%、Ag 1.1%～1.4%、V 0.4%～0.5%、Sn 0.7%～0.8%、Zr 1.6%～1.8%，其余为Cu；所述Mo占所述微米颗粒增强铜钎料内芯的质量百分数为2.5%～10.5%。本发明专利技术还提供一种制备所述微米颗粒增强铜芯钎焊条的方法。所述微米颗粒增强铜芯钎焊条能改善钎焊层与钛合金基体间的抗拉强度。

Micron Particle Reinforced Copper Core Brazing Electrode and Its Preparation Method

The invention provides a micron particle reinforced copper core brazing rod, which comprises a micron particle reinforced copper brazing filler metal core and a copper flux coating. The micron particle reinforced copper filler metal core comprises a metal phase and a Mo with an average particle size of 2 m-7.5 M. The metal phase consists of the following metal elements: Ti 1.7%-5.8%, Ag 1.1%-1.4%, V 0.4%-0.5%, Sn. 0.7%-0.8%, Zr 1.6%-1.8%, and the rest are copper; the mass percentage of the Mo in the core of the micron particle reinforced copper solder is 2.5%-10.5%. The invention also provides a method for preparing the micron particle reinforced copper core brazing electrode. The micron particle reinforced copper core brazing electrode can improve the tensile strength between the brazing layer and the titanium alloy matrix.

【技术实现步骤摘要】
微米颗粒增强铜芯钎焊条及其制备方法
本专利技术涉及钎焊材料
，具体的说，涉及了一种微米颗粒增强铜芯钎焊条及其制备方法。
技术介绍
目前钛及钛合金在工业生产和社会生活中的应用日益广泛，由于其比重小、强度高、耐腐蚀性和生物相容性好，钛及钛合金在航空航天、化工、生物医药和民用生活等领域的重要作用不同替代。尤其在航空航天领域进行应用时，为了焊接不同构件的钛合金通常采用银基、钯基、钛基或铝基钎料进行钎焊，由于钯和银价格昂贵，而钛基钎料本身比较脆，加工性能差，铝基钎料钎焊强度低，只能使用在强度要求不高的工况，且上述钎焊合金与母材通常还存在热膨胀系数不同的原因导致的焊接接头残余应力较大，进而降低了接头的连接强度。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
技术实现思路
由鉴于此，本专利技术确有必要提供一种微米颗粒增强铜芯钎焊条及其制备方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种微米颗粒增强铜芯钎焊条，它包括微米颗粒增强铜钎料内芯和粘附在所述微米颗粒增强铜钎料内芯表面的铜钎剂药皮，其中，所述微米颗粒增强铜钎料内芯的组织成分包括金属相和平均颗粒尺寸为2µm～7.5µm的Mo颗粒，所述金属相由以下质量百分数的金属元素组成：Ti1.7%～5.8%、Ag1.1%～1.4%、V0.4%～0.5%、Sn0.7%～0.8%、Zr1.6%～1.8%，其余为Cu；所述Mo颗粒占所述微米颗粒增强铜钎料内芯的质量百分数为2.5%～10.5%；所述铜钎剂药皮的组分包括氟化钾、聚乙烯醇和甲基纤维素。基于上述，所述氟化钾、所述聚乙烯醇、所述甲基纤维素之间的质量比为（3～9）：1：3。基于上述，所述铜钎剂药皮占所述微米颗粒增强铜芯钎焊条总质量的3.5%～17.3%。本专利技术还提供一种制备所述微米颗粒增强铜芯钎焊条的方法，其步骤包括：按照所述的金属相含有的质量百分数的金属元素，分别称取原材料Cu粉、Ag粉、Ti粉、V粉、Sn粉和Zr粉，并称取平均颗粒尺寸为2µm～7.5µm的Mo颗粒，然后在真空环境下将所述Cu粉、所述Ag粉、所述Ti粉、所述V粉、所述Sn粉和所述Zr粉进行真空球磨，得到待烧混合料，将所述待烧混合料置于中频真空冶炼炉坩埚中，在氩气保护下进行熔化，待完全熔化后加入所述Mo颗粒浇铸成钎料铸锭；清除形成所述钎料铸锭上的氧化皮和冒口，加热后挤压成棒状微米颗粒增强铜钎料内芯；将氟化钾与聚乙烯醇、甲基纤维素和水进行混合制成钎剂饱和溶液，然后将所述钎剂饱和溶液直接涂覆在所述棒状微米颗粒增强铜钎料内芯的表面，干燥后形成铜钎剂药皮，从而制得微米颗粒增强铜芯钎焊条。本专利技术提供的微米颗粒增强铜芯钎焊条的钎料金属相中各元素的作用如下：Cu是可以与钛具有强烈合金化作用的元素，能够在短时间内扩散到钛基体金属中形成扩散层，得到高强度钎焊层；Zr为一种活性元素，可与钛形成固体熔体，形成牢固连接；Ag和Sn可以降低钎料的熔点，V可以起到细化钎焊层晶粒，提高钎料的高温强度。而平均颗粒尺寸为2µm～7.5µm的Mo能为固溶体提供更多的形核点，且Mo元素能促使以上金属发生反应可以间接控制金属间化合物层的厚度，进而提高钎焊层的抗拉强度。同时本专利技术提供的微米颗粒增强铜芯钎焊条铜钎剂药皮组分中的氟化钾可以起到表面活性剂的作用，增加了长时间加热及较高温度时去除氧化膜的效率和活性，与所述微米颗粒增强铜钎料内芯协同配合进而提高钎焊接头的抗拉强度。试验证明，利用本专利技术提供的微米颗粒增强铜芯钎焊条钎焊厚度为2.5mm～3.5mm的钎焊接头的常温抗拉强度可达350MPa～545MPa。具体实施方式下面通过具体实施方式，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。实施例1本实施例提供了一种微米颗粒增强铜芯钎焊条，它包括微米颗粒增强铜钎料内芯和粘附在所述微米颗粒增强铜钎料内芯表面的铜钎剂药皮；所述微米颗粒增强铜钎料内芯的组织成分包括金属相和平均颗粒尺寸为7.5µm的Mo颗粒，所述金属相由以下质量百分数的金属元素组成：Ti5.8%、Ag1.4%、V0.5%、Sn0.8%、Zr1.8%，其余为Cu；所述Mo颗粒占所述微米颗粒增强铜钎料内芯的质量百分数为10.5%。所述铜钎剂药皮的原料包括氟化钾、聚乙烯醇和甲基纤维素，所述氟化钾、所述聚乙烯醇、所述甲基纤维素之间的质量比为9：1：3。所述铜钎剂药皮占所述微米颗粒增强铜芯钎焊条总质量的5.5%。本实施例还提供一种制备所述微米颗粒增强铜芯钎焊条的方法，其步骤包括：首先按照所述金属相含有的质量百分数的金属元素，分别称取原材料Cu粉、Ag粉、Ti粉、V粉、Sn粉和Zr粉，并称取平均颗粒尺寸为7.5µm的Mo颗粒，然后在真空环境下将所述Cu粉、所述Ag粉、所述Ti粉、所述V粉、所述Sn粉和所述Zr粉进行真空球磨，得到待烧混合料，将所述待烧混合料置于中频真空冶炼炉坩埚中，在氩气保护下进行熔化，待完全熔化后加入所述Mo颗粒浇铸成钎料铸锭；清除形成所述钎料铸锭上的氧化皮和冒口，加热后挤压成棒状微米颗粒增强铜钎料内芯；将氟化钾与聚乙烯醇、甲基纤维素和水进行混合制成钎剂饱和溶液，然后将所述钎剂饱和溶液直接涂覆在所述棒状微米颗粒增强铜钎料内芯的表面，干燥后形成铜钎剂药皮，从而制得微米颗粒增强铜芯钎焊条。钎焊接头性能测试：采用本实施例提供的微米颗粒增强铜芯钎焊条将两段钛合金标准拉伸试样在真空炉中钎焊成拉伸试样，通过抗拉强度来评价钎焊层与钛合金基体的结合性能。经测试，利用本实施例提供的微米颗粒增强铜芯钎焊条在钛合金基体上制备的厚度为3.0mm的钎焊接头在常温下的抗拉强度可达到545MPa。实施例2本实施例提供一种微米颗粒增强铜芯钎焊条，它包括微米颗粒增强铜钎料内芯和粘附在所述微米颗粒增强铜钎料内芯表面的铜钎剂药皮；其中，所述微米颗粒增强铜钎料内芯的组织成分包括金属相和平均颗粒尺寸为7.5µm的Mo颗粒，所述Mo颗粒占所述微米颗粒增强铜钎料内芯的质量百分数为5.5%；所述金属相由以下质量百分数的金属元素组成：Ti1.7%、Ag1.1%、V0.4%、Sn0.7%、Zr1.8%，其余为Cu。所述铜钎剂药皮的组分包括氟化钾、聚乙烯醇和甲基纤维素；所述氟化钾、所述聚乙烯醇、所述甲基纤维素之间的质量比为6：1：3。所述铜钎剂药皮占所述微米颗粒增强铜芯钎焊条总质量的17.3%。本实施例还提供一种制备所述微米颗粒增强铜芯钎焊条的方法，具体步骤与实施例1中的步骤相同。采用与实施例1相同的性能测试方法，测得由本实施例提供的微米颗粒增强铜芯钎焊条在钛合金基体上制备的厚度为2.5mm的钎焊接头在常温下的抗拉强度可达到350MPa。实施例3本实施例提供一种微米颗粒增强铜芯钎焊条，它包括微米颗粒增强铜钎料内芯和粘附在所述微米颗粒增强铜钎料内芯表面的铜钎剂药皮；其中，所述微米颗粒增强铜钎料内芯的组织成分包括金属相和平均颗粒尺寸为2µm的Mo颗粒，所述Mo颗粒占所述微米颗粒增强铜钎料内芯的质量百分数为2.5%；所述金属相由以下质量百分数的金属元素组成：Ti1.7%、Ag1.1%、V0.4%、Sn0.7%、Zr1.6%，其余为Cu。所述铜钎剂药皮的组分包括氟化钾、聚乙烯醇和甲基纤维素；所述氟化钾、所述聚乙烯醇、所述甲基纤维素之间的质量比为3：1：3。所述铜钎剂药皮占所述微米颗粒增强铜芯钎焊条总质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微米颗粒增强铜芯钎焊条，其特征在于，它包括微米颗粒增强铜钎料内芯和粘附在所述微米颗粒增强铜钎料内芯表面的铜钎剂药皮，其中，所述微米颗粒增强铜钎料内芯的组织成分包括金属相和平均颗粒尺寸为2 µm～7.5 µm的Mo颗粒，所述金属相由以下质量百分数的金属元素组成：Ti 1.7%～5.8%、Ag 1.1%～1.4%、V 0.4%～0.5%、Sn 0.7%～0.8%、Zr 1.6%～1.8%，其余为Cu；所述Mo颗粒占所述微米颗粒增强铜钎料内芯的质量百分数为2.5%～10.5%；所述铜钎剂药皮的组分包括氟化钾、聚乙烯醇和甲基纤维素。

【技术特征摘要】
1.一种微米颗粒增强铜芯钎焊条，其特征在于，它包括微米颗粒增强铜钎料内芯和粘附在所述微米颗粒增强铜钎料内芯表面的铜钎剂药皮，其中，所述微米颗粒增强铜钎料内芯的组织成分包括金属相和平均颗粒尺寸为2µm～7.5µm的Mo颗粒，所述金属相由以下质量百分数的金属元素组成：Ti1.7%～5.8%、Ag1.1%～1.4%、V0.4%～0.5%、Sn0.7%～0.8%、Zr1.6%～1.8%，其余为Cu；所述Mo颗粒占所述微米颗粒增强铜钎料内芯的质量百分数为2.5%～10.5%；所述铜钎剂药皮的组分包括氟化钾、聚乙烯醇和甲基纤维素。2.根据权利要求1所述的微米颗粒增强铜芯钎焊条，其特征在于，所述氟化钾、所述聚乙烯醇、所述甲基纤维素之间的质量比为（3～9）：1：3。3.根据权利要求1或2所述的微米颗粒增强铜芯钎焊条，其特征在于，所述铜钎剂药皮占所述微米颗粒增强铜芯钎焊条总...

【专利技术属性】
技术研发人员：计富宝，武亚楠，
申请(专利权)人：河南智联寰宇知识产权运营有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41