一种含Ti3AlC2的铜基活性复合钎料、制备方法及其钎焊方法技术

本发明专利技术涉及钎焊技术领域，具体涉及一种含Ti3AlC2的铜基活性复合钎料、制备方法及其钎焊方法，这种复合钎料包括Cu粉、Sn粉、Ti粉和增强相，Cu粉、Sn粉、Ti粉的质量比为Cu粉：Sn粉：Ti粉＝70～75：15～20：5～10，所述增强相为Ti3AlC2粉，所述增强相占复合钎料的质量百分比为0～10％，这种含Ti3AlC2的铜基活性复合钎料，与基体的结合强度高，制备的金刚石工具在磨削过程中不易发生脱落，金刚石的磨削性能好。好。好。

【技术实现步骤摘要】
一种含Ti3AlC2的铜基活性复合钎料、制备方法及其钎焊方法


[0001]本专利技术涉及钎焊
，具体涉及一种含Ti3AlC2的铜基活性复合钎料、制备方法及其钎焊方法。

技术介绍

[0002]金刚石因其较高的硬度在玻璃、陶瓷和石材的磨削和切割过程中被广泛的应用。自首颗人造金刚石合成以来，金刚石工具在汽车制造、机械工程和国防军工等领域迅速被推广使用。通过钎焊方法制造金刚石工具是目前制造金刚石工具的主要手段之一。钎焊金刚石工具具有金刚石颗粒出露度高、锋利度好等优点。由于金刚石具有很好的化学惰性，因此需要对金刚石钎焊钎料进行研究。目前用于金刚石工具钎焊的钎料主要有银铜钛基(Ag
‑
Cu
‑
Ti)、铜锡钛基(Cu
‑
Sn
‑
Ti)和镍铬基(Ni
‑
Cr)钎料。银铜钛基(Ag
‑
Cu
‑
Ti)合金钎料是以钛(Ti)作为活性元素保证钎料对金刚石磨粒具有较高的把持强度，当钛元素的含量过高时会提高钎料的熔点，不利于金刚石磨粒的钎焊，同时过高的钎焊温度会使TiC层变厚从而降低钎焊接头的强度。在较高温度的工作环境中，通常使用镍铬基(Ni
‑
Cr)钎料来钎焊金刚石磨粒，但Ni的熔点远远超过金刚石的石墨化温度，因此需要添加降熔元素来降低钎料的熔点。铜锡钛基(Cu
‑
Sn
‑
Ti)合金钎料较银铜钛基(Ag
‑
Cu
‑
Ti)合金钎料具有更好的耐磨性，较镍铬基(Ni
‑
Cr)合金钎料具有更低的熔点，因此铜锡钛基(Cu
‑
Sn
‑
Ti)合金钎料的应用较为广泛。Cu元素和Ti元素可以形成耐磨相，提高钎料的润湿性能。但钎料中Sn元素的含量过高时对钎料的机械性能会造成不利的影响，因此需要对钎料成分进行合理的配比。
[0003]鉴于上述缺陷，本专利技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本专利技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决现有工业应用中制备的超硬磨料工具，尤其是金刚石磨料工具，金刚石与基体的结合强度不高，制备的金刚石工具在磨削过程中易发生脱落，金刚石的磨削性能不好的问题，提供了一种含Ti3AlC2的铜基活性复合钎料、制备方法及其钎焊方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术公开了一种含Ti3AlC2的铜基活性复合钎料，包括Cu粉、Sn粉、Ti粉和增强相，Cu粉、Sn粉、Ti粉的质量比为Cu粉：Sn粉：Ti粉＝70～75：15～20：5～10，所述增强相为Ti3AlC2粉，所述增强相占复合钎料的质量百分比为0～10％。
[0006]所述Cu粉、Sn粉、Ti粉混合质量比为70：20：10，所述增强相占复合钎料的质量百分比为0～8％。
[0007]所述Ti3AlC2粉为微米级粉末，Ti3AlC2粉的粒径为100～250μm。
[0008]本专利技术还公开了上述含Ti3AlC2的铜基活性复合钎料的制备方法，具体过程如下：将Cu粉、Sn粉和Ti粉混合均匀形成CuSnTi合金粉末，再向CuSnTi合金粉末中添加增强相，球磨处理后得到复合钎料。
[0009]所述球磨处理的球料质量比为10：1，所述球磨处理的转速为200～300r/min，所述
球磨处理的时间为18～24h。
[0010]本专利技术还公开了上述含Ti3AlC2的铜基活性复合钎料的钎焊方法，包括以下步骤：
[0011]S1：将复合钎料与粘结剂混合成膏状钎料，然后烘干膏状钎料表面水分待用；
[0012]S2：将基体的待焊面打磨、抛光，并将超硬磨料和基体在丙酮溶液中超声清洗后取出，晾干；
[0013]S3：在基体的待焊面上涂覆粘结剂形成第一粘结剂层，再将步骤S1中的膏状钎料均匀涂覆在待焊面的第一粘结剂层上形成钎料层，再在钎料层上涂覆粘结剂形成第二粘结剂层，将超硬磨料均匀铺展于第二粘结剂层上，得到待焊试样；
[0014]S4：将步骤S3中得到的待焊试样置于真空环境中，升温至920℃～950℃，保温5～10min，降温至50～100℃后冷却至室温，完成超硬磨料与基体的钎焊。
[0015]所述步骤S1中的粘结剂为质量百分比分别为5％的丙烯酸和95％的二甲苯混合而成，复合钎料和粘结剂的质量比为95：5，膏状钎料烘干温度为80～100℃，烘干时间为15～20min。
[0016]所述步骤S2中基体为1045钢。
[0017]所述步骤S3中第一粘结剂层、第二粘结剂层和钎料层的厚度均为0.5～1mm，超硬磨料体积的30％～40％暴露于空气中。
[0018]所述步骤S4中真空环境的真空度为8.0
×
10
‑3～5.0
×
10
‑2MPa，升温速率为8～10℃/min，降温速率为5～8℃/min。
[0019]与现有技术比较本专利技术的有益效果在于：
[0020](1)本专利技术钎焊的方法中，第一层粘结剂的作用是将钎料均匀的固定在钢基体上，保证了钎料层厚度的一致性。钎料铺设完成后铺设第二层粘结剂的目的是将金刚石磨粒有序的固定在钎料的上层，避免了钎焊过程中由于钎料的流动而造成金刚石磨粒的移动。当钎焊温度达到300℃左右时粘结剂会直接蒸发，不会对钎焊金刚石试样造成不利的效果。
[0021](2)本专利技术的增强相为Ti3AlC2合金粉末，适量微米级Ti3AlC2合金粉末可以添加可以有效提高钎焊金刚石试样的界面强度和降低金刚石磨粒的热损伤，在较高的钎焊温度下，Ti3AlC2的分解产物为Al元素和TiC，Al元素可以固溶在Cu基体中产生固溶体改善钎料的机械性能，Ti3AlC2分解产生的TiC能够降低钎料中的Ti元素和金刚石磨粒的反应强度，从而降低金刚石磨粒的热损伤，因此本专利技术应用于连接金刚石和Q460钢的复合钎料进行钎焊的前景广阔。
附图说明
[0022]图1为实施例1中添加2％Ti3AlC2粉末的钎焊金刚石试样的扫描电镜形貌图；
[0023]图2为实施例2中添加3％Ti3AlC2粉末的钎焊金刚石试样的扫描电镜形貌图；
[0024]图3为实施例3中添加4％Ti3AlC2粉末的钎焊金刚石试样的扫描电镜形貌图；
[0025]图4为实施例4中添加5％Ti3AlC2粉末的钎焊金刚石试样的扫描电镜形貌图；
[0026]图5为对比例1中未添加Ti3AlC2粉末的钎焊金刚石试样的扫描电镜形貌图；
[0027]图6为不同Ti3AlC2添加含量的钎焊金刚石试样的界面层硬度；
[0028]图7为实施例1中添加2％Ti3AlC2粉末的钎焊金刚石试样界面的面扫和线扫描图；
[0029]图8为实施例2中添加3％Ti3AlC2粉末的钎焊金刚石试样界面的面扫和线扫描图；
[0030]图9为实施例3中添加4％Ti3AlC2粉末的钎焊金刚石试本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有Ti3AlC2的铜基活性复合钎料，其特征在于，包括Cu粉、Sn粉、Ti粉和增强相，Cu粉、Sn粉、Ti粉的质量比为Cu粉：Sn粉：Ti粉＝70～75：15～20：5～10，所述增强相为Ti3AlC2粉，所述增强相占复合钎料的质量百分比为0～10％。2.如权利要求1所述的一种含有Ti3AlC2的铜基活性复合钎料，其特征在于，所述Cu粉、Sn粉、Ti粉混合质量比为70：20：10，所述增强相占复合钎料的质量百分比为0～8％。3.如权利要求1所述的一种含有Ti3AlC2的铜基活性复合钎料，其特征在于，所述Ti3AlC2粉为微米级粉末，Ti3AlC2粉的粒径为100～250μm。4.一种如权利要求1～3任一项所述的含有Ti3AlC2的铜基活性复合钎料的制备方法，其特征在于，具体过程如下：将Cu粉、Sn粉和Ti粉混合均匀形成CuSnTi合金粉末，再向CuSnTi合金粉末中添加增强相，球磨处理后得到复合钎料。5.如权利要求4所述的一种含有Ti3AlC2的铜基活性复合钎料的制备方法，其特征在于，所述球磨处理的球料质量比为10：1，所述球磨处理的转速为200～300r/min，所述球磨处理的时间为18～24h。6.一种如权要求1～3任一项所述的含有Ti3AlC2的铜基活性复合钎料的钎焊方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将复合钎料与粘结剂混合成膏状钎料，然后烘干膏状钎料表面水分待用；S2：将基体的待焊面打磨、抛光，并将超硬磨料和基体在丙酮溶液中超声清洗后...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔冰，杜全斌，赵卫星，王星星，傅玉灿，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：