一种硬质合金复层焊接材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硬质合金复层焊接材料及其制备方法，所述方法先熔炼银合金锭，在中空状的银合金锭子中内置一个高塑性锭子，然后热挤压成板材，随后多次热轧‑退火处理，得到一种上下两层均为银合金材料，中间层为高塑性材料的复层焊片。与常规方法相比，经此加工可获得界面结合良好的硬质合金复层焊接材料，且制备出的复层焊接材料易于焊接，加工过程不易开裂分层，可实现规模化生产，节省了贵金属银的使用，而用本发明专利技术焊片焊接而成的硬质合金产品，焊接强度高，使用时不易开裂。

A cemented carbide clad welding material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种硬质合金复层焊接材料及其制备方法
本专利技术属于硬质合金相关钎焊材料领域，具体来说，涉及的是一种硬质合金复层焊接材料及其制备方法。
技术介绍
硬质合金因为具有良好的红硬性及耐磨损等优良性能，在机械加工、矿山开采、地质勘探等工业领域获得越来越广泛地应用。然而硬质合金在大规格、复杂形状零部件制造方面存在的问题制约了硬质合金产品的应用。目前硬质合金零部件大多采用钎焊方式镶嵌在钢基体或铸件上。但硬质合金与基体材料(如钢)之间的膨胀系数差异很大，钎焊过程中易产生较大焊接应力，特别是大规格、复杂形状硬质合金刀具，这些产品在工作中往往在焊缝处首先开裂，严重影响钎焊刀具的质量。在中国专利申请公布号CN104191099A中，公开了一种WC颗粒弥散增强的复合钎料，复合钎料按重量份数由0.01份～20份的Al、0.01份～l5份的Ti、20份～70份的Ni、1份～20份的W、1份～10份的Co、1份～10份的Cr、0.1份～10份的B、0.1份～10份的Fe、0.1份～10份的Si粉末及WC颗粒制成，WC颗粒的加入量为Al、Ti、Ni、W、Co、Cr、B、Fe和Si粉末总体积的35％～55％。专利还提出采用真空甩带方式制备此钎料，所述钎料虽然能够降低接头的残余应力，但是该方法加工设备昂贵，对生产工艺的要求非常高，生产效率低，难以批量生产。如何实现既焊接牢固，又避免在钎焊过程中对硬质合金焊接接头损伤，同时还可以量产，仍是众多厂商急需解决的问题。另外，在全球资源日益紧缺的情况下，节约贵金属资源及改善可焊性等使用性能，也是硬质合金焊片生产厂商的重要研发方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术存在的不足和缺陷，提供一种硬质合金复层焊接材料及其制备方法，本专利技术充分考虑了硬质合金焊接材料的制备过程中多目标因素的影响，解决现有技术难以实现低残余应力、规模化产生等问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：根据本专利技术的第一方面，提供一种硬质合金复层焊接材料的制备方法，包括：将银合金材料进行合金熔炼铸造，获得银合金定子；再将所述银合金定子和高塑性材料定子制备成组合锭子，包括：将所述银合金锭子加工成中空的管状银合金锭子，然后将所述高塑性材料锭子设置于所述管状银合金锭子的中空位置，使所述高塑性材料锭子四周被所述银合金锭子包围，所述组合锭子形成管状结构；将得到的管状结构的所述组合锭子热挤压成板材或丝材；将得到的所述板材或丝材进行热轧退火处理。优选地，所述合金熔炼铸造：将Ag、Cu、Zn、X元素进行熔炼和铸锭，得到所述银合金锭子；所述X元素为一切能够提高其与硬质合金浸润性或起脱氧作用的元素中一种或多种。优选地，所述X元素为Ni、Mn、Sn、Cd、稀有金属中的一种或多种。优选地，所述银合金锭子，其中：Ag元素在银合金锭子中的含量为45wt％～55wt％，Cu元素的含量为15wt％～40wt％，Zn元素的含量为5wt％～25wt％，X元素为余量。硬质合金的焊接需要高银含量的焊材，因此，本专利技术中限定Ag>45wt％,但是当银的含量过高时，会影响焊料的熔化温度，从而影响焊接效果。Ag、Cu、Zn、X各成分比例按上述配比，有利于提高焊料的加工性能(包括塑性和韧性)，以及改善焊料的焊接工艺性，具体包括焊料与母材的润湿性，避免出现脆性相，从而提高焊接性能。更优地，对所述管状银合金锭子和高塑性材料锭子进行表面处理，以使银合金材料和高塑性材料之间的材料界面在后续工序中结合良好。更优地，所述组合锭子，是指高塑性材料锭子位于管状银合金锭子的中空位置，高塑性材料锭子外壁紧靠管状银合金锭子内壁，二者为无间隙接触。优选地，所述高塑性材料锭子直径与所述管状银合金锭子内径相同。优选地，所述管状银合金锭子内径为所述管状银合金锭子外径的20％～80％。优选地，所述高塑性材料锭子高度和所述管状银合金锭子高度相同，或者所述高塑性材料锭子高度小于所述管状银合金锭子高度，使得银合金材料包覆在高塑性材料外侧壁或者外表面。根据本专利技术的第二方面，提供一种硬质合金复层焊接材料，包括管状银合金层和位于所述管状银合金层的管状中间的高塑性材料层，所述管状银合金层包覆在所述高塑性材料层的外侧壁或者外表面，二者为无间隙接触；所述高塑性材料层为纯Ni或纯Cu或具有耐高温和良好塑性的铜合金，所述管状银合金层为Ag、Cu、Zn、X元素制成。本专利技术的硬质合金复层焊接材料的制备方法将热挤压工艺与复合技术相结合，与现有技术不同的之处在于：本专利技术是预先将多个不同种类的合金材料锭子(银合金锭子、高塑性材料锭子)组装成锭，再通过热挤压工艺一次实现多层材料的复合。进一步的，采用管状银合金锭子，将高塑性材料锭子置于管状银合金锭子的中空位置，使得银合金材料很好地包覆在高塑性材料外侧壁或者外表面，本专利技术得到的硬质合金复层焊接材料，材料界面结合良好，有效解决大规格复杂形状硬质合金的焊接开裂问题。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：(1)本专利技术创造性的将热挤压工艺引入硬质合金复层焊材的复合制备中，热挤压过程中为三维受力状态，材料界面结合更为牢固，有效改善了常规方法中，材料界面分层、侧边开裂等缺陷，大幅提高了硬质合金复层焊接材料的质量和产能；(2)与常规方法相比，本专利技术方法制备而成的硬质合金复层焊接材料，不仅材料界面结合良好，而且焊接材料中增加了高塑性的中间层材料，降低了硬质合金与钢基体钎焊过程中产生的应力，可焊性大大提高，可有效解决大规格复杂形状硬质合金的焊接开裂问题，提高了硬质合金焊接产品的质量。(3)本专利技术方法在工艺上可实现规模化生产，同时大幅降低了贵金属银的使用，具有显著的经济效益。附图说明图1为本专利技术实施例1的组合锭子剖面示意图；图1中，101-Ag49CuZnMnNi银合金材料，102-纯Ni材料；图2为本专利技术实施例2的组合锭子剖面示意图；图2中，201-Ag45CuZnSn银合金材料，202-纯Cu材料。图3为本专利技术实施例3的组合锭子剖面示意图；图3中，301-Ag45CuZnInGa银合金材料，302-CuMn3材料。图4为本专利技术实施例4的组合锭子剖面示意图；图4中，401-Ag54CuZnNi银合金材料，402-CuNi30材料。图5为本专利技术实施例5的组合锭子剖面示意图；图5中，501-Ag50CuZnCdNi银合金材料，502-CuNi8材料。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本专利技术提供一种硬质合金复层焊接材料的制备方法，先熔炼银合金锭，在中空状的银合金锭子中内置一个高塑性锭子，然后热挤压成板材，随后多次热轧-退火处理，得到一种上下两层均为银合金材料，中间层为高塑性材料的复层焊片。这样通过将多个不同种类的合金材料锭子组装成锭，再通过热挤压工艺一次实现多层材料的复合，得到硬质合金复层焊接材料，能实现既焊接牢固，又避免在钎焊过程中对硬质合金焊接接头损伤，同时还可以量产，节约贵金属资源及改善可焊性等。本专利技术实施例以下硬质合金复层焊接材料制备的实施例可以参照以下步骤进行：第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硬质合金复层焊接材料的制备方法，其特征在于，包括：将银合金材料进行合金熔炼铸造，获得银合金定子；再将所述银合金定子和高塑性材料定子制备成组合锭子，包括：将所述银合金锭子加工成中空的管状银合金锭子，然后将所述高塑性材料锭子设置于所述管状银合金锭子的中空位置，使所述高塑性材料锭子四周被所述银合金锭子包围，所述组合锭子形成管状结构；将得到的管状结构的所述组合锭子热挤压成板材或丝材；将得到的所述板材或丝材进行热轧退火处理。

【技术特征摘要】
1.一种硬质合金复层焊接材料的制备方法，其特征在于，包括：将银合金材料进行合金熔炼铸造，获得银合金定子；再将所述银合金定子和高塑性材料定子制备成组合锭子，包括：将所述银合金锭子加工成中空的管状银合金锭子，然后将所述高塑性材料锭子设置于所述管状银合金锭子的中空位置，使所述高塑性材料锭子四周被所述银合金锭子包围，所述组合锭子形成管状结构；将得到的管状结构的所述组合锭子热挤压成板材或丝材；将得到的所述板材或丝材进行热轧退火处理。2.根据权利要求1所述的硬质合金复层焊接材料的制备方法，其特征在于，所述将银合金材料进行合金熔炼铸造，是指：将Ag、Cu、Zn和X元素进行熔炼和铸锭，得到所述银合金锭子；所述X元素为一切能够提高其与硬质合金浸润性或起脱氧作用的元素中一种或多种。3.根据权利要求2所述的硬质合金复层焊接材料的制备方法，其特征在于，所述X元素为Ni、Mn、Sn、Cd、稀有金属中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的硬质合金复层焊接材料的制备方法，其特征在于，所述银合金锭子，其中：Ag元素在所述银合金锭子中的含量为45wt％～55wt％，Cu元素的含量为15wt％～40wt％，Zn元素的含量为5wt％～25wt％，X元素为余量。5.根据权利要求1所述的硬质合金复层焊接材料的制备方法，其特征在于，对所述管状银合金锭子和所述高塑性材料锭子进行表面处理，以使银合金材料和高塑性材料之间的材料界面在后续工序中结合良好。6.根据权利要求5所述的硬质合金复层焊接材料的制备方法，其特征在于，对所述管状银合金锭子和所述高塑性材料锭子进行表面处理，是指：加去...

【专利技术属性】
技术研发人员：王蕾，陈晓，陈家帆，祁更新，穆成法，吴新合，蔡伟炜，
申请(专利权)人：温州宏丰合金有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33