[發明專利]一種高強韌無鎘銀釬料及其制備方法

有效

• 申請號: 200910172415.6
• 申請日: 2009-10-14
• 公開（公告）號: CN101693325A
• 公開（公告）日: 2010-04-14
• 發明（設計）人: 龍偉民;程亞芳;鐘素娟;于新泉;朱坤;潘建軍;裴夤崟;楊繼東;黃成志
• 申請（專利權）人: 鄭州機械研究所
• 主分類號: B23K35/24
• 分類號: B23K35/24;B23K35/30;B23K35/40;C22C1/03
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 郭中民

技術領域

本發明涉及一種焊接材料，具體說是涉及一種特別適用于對金剛石復合片(PDC)和立方氮化硼復合片(PCBN)進行焊接的高強韌無鎘銀釬料及其制備方法。

背景技術

金剛石復合片(PDC)和立方氮化硼復合片(PCBN)在工業生產和社會生活中的應用日益廣泛，由于其硬度高、耐磨性好、導熱性和耐磨損性優良，PDC和PCBN在現代工業材料中的重要作用不可替代。在石油鉆探、地質勘查、煤炭采掘、機械加工、汽車制備、水泥生產、鋁合金加工、電子芯片、橡膠塑料工程、生活用品等方面，為了降低成本、提高功效、增強安全，PDC和PCBN超硬材料取得了可喜的成就。

PDC和PCBN的廣泛應用很大程度上依賴于釬焊技術的發展。PDC和PCBN的焊接比較困難，難以焊接在一定程度上限制了PDC和PCBN的應用。PDC和PCBN的焊接一般采用釬焊工藝，極個別的采用激光釬焊工藝。PDC和PCBN釬焊中存在的主要問題是由于PDC和PCBN的高耐磨性、超長壽命和中低溫釬焊高溫使用帶來的一系列矛盾。PDC和PCBN難以潤濕，釬焊時又必須保持相對低溫，焊縫必須具有高溫高強度、高溫高韌度和很好的抗疲勞性能，釬縫釬著率高、釬縫內部不得有夾雜和氣孔、釬縫表面不得起皺皮、帶砂眼等缺陷。

為了提高釬縫的高溫強度、高溫韌度和抗疲勞性能，采用含有大量鎳、錳元素的釬料是解決矛盾的關鍵。為解決這一難題全球頂級釬料制備公司開發了幾種典型的專用釬料。德國的Degussa公司開發的4900成分是Ag49Cu16Zn23Ni4.5Mn7.5，美國的Handy?&?Harman公司開發的Braze495的成分與之相近，美國的Harris公司生產的Safety-silv60T的成分是Ag60Cu29Ni3Mn6，國際有色金屬大鱷比利時Umicore公司主推的BAg24成分是Ag50Cu20Zn28Ni2，美國福星(Fusion)公司的主打產品1245的成分是Ag50Cu15.5Zn15.5Cd16Ni3。上述釬料全部是在銀銅鋅基礎上添加鎳錳鎘等。這些釬料有的可以解決釬縫強度問題但韌度和疲勞強度低，有的可以解決釬縫強度、韌度、疲勞問題但是釬焊溫度高，有的能全面解決強度、韌度、疲勞和釬焊溫度問題但是含有有害元素鎘。

發明內容

本發明的目的正是針對上述現有技術中所存在的不足之處而提供一種既能全面解決PDC和PCBN焊接強度、韌度、疲勞和釬焊溫度問題，又不含有有害元素鎘的高強韌無鎘銀釬料及其制備方法。

本發明的目的可通過下述技術措施來實現：

本發明的高強韌無鎘銀釬料包括下述重量百分比的原料：銀Ag：22～58％；銅Cu：15～35％；鋅Zn：13～38％；錳Mn：4～8％。；鎳Ni：1.5～5％；鈷Co：0.8～3％；硼B：0.01～0.45％；釩V：0～1.5％；鈮Nb：0～1.5％；鈰Ce：0.005～0.9％；鑭La：0.005～0.9％；鍶Sr：0～0.5％。

本發明的制備方法包括下述步驟：

a、將高熔點金屬鎳Ni、鈷Co、釩V、鈮Nb分別與銅Cu熔煉成中間合金A1、A2、A3、A4；所述中間合金A1是由重量比的Cu50∶Ni50組成；所述中間合金A2是由重量比的Cu70∶Co30組成；所述中間合金A3是由重量比的Cu97∶V3組成；所述中間合金A4是由重量比的Cu98∶Nb2組成；

b、將易氧化金屬硼B、鈰Ce和鑭La、鍶Sr分別與銅Cu在真空爐中熔煉成中間合金B1、B2、B3；所述中間合金B1是由重量比的Cu86∶B14組成；所述中間合金B2是由重量比的Cu80∶La12+Ce8組成；所述中間合金B3是由重量比的Cu80∶Sr20組成；

c、將銀與剩余量的銅在中頻爐中熔化，溫度達到1350K～1500k后加入中間合金A1、A2、A3或A4中的任意一種或全部，充分融合后用脫水硼砂與硼酐的復合鹽覆蓋，將金屬液溫度降到1250K～1400K后再加入金屬錳、鋅，停止加熱，待金屬充分融合后金屬液溫度降到1150～1300K時，加入中間合金B1、B2、B3中的任意一種或全部；其中脫水硼砂與硼酐的重量比為7∶3；

d、再次充分融合并靜置60分鐘，澆鑄形成銀合金鑄錠，澆鑄鑄錠時冷卻速率要大于100K/S；合金鑄錠在900K～1000K之間均勻化退火8小時，扒去外皮；在800K～873K之間，用等溫擠壓法將釬料擠壓成帶狀或棒狀；帶狀合金經過多次軋制制備成薄帶，軋制道次加工率在30～40％之間；棒狀合金經過軋制、拉拔減徑成細絲，拉拔道次加工率在8～10％之間。