[發明專利]一種CVD金剛石釬焊用鎳基合金釬料片及其制備方法

有效

• 申請號: 201310223400.4
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN103302419A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 閆焉服;高志廷;陳新芳;李帥;糾永濤
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 羅民健

技術領域

本發明涉及金剛石釬焊技術領域，具體的說一種CVD金剛石釬焊用鎳基合金釬料片及其制備方法。

背景技術

CVD金剛石（化學氣相沉積金剛石）工具具有極高的硬度和耐磨性、低摩擦系數、高彈性模量、高熱導、低熱膨脹系數。金剛石與非鐵金屬親和力小而且切削的刃口非常鋒利，具有刃部粗糙度值小，摩擦因數低，抗黏結性好，切削時不易黏刀，加工表面質量好等優異性能，是制備切削工具的理想材料。CVD金剛石刀具作為工具材料，是將CVD金剛石釬焊到刀體上。

由于CVD金剛石化學結構穩定，與其它金屬之間有很高的界面能，在常規的釬焊條件下，CVD金剛石的表面幾乎不與普通的釬料潤濕，很難實現與其它金屬的連接。國內的研究大多數是采用活性金屬使得CVD金剛石表面形成化合物，然后進行冶金連接。目前較成熟的CVD金剛石焊接技術是采用Ag72%-Cu（共晶）Ti3%、Ag-Cu-Ti-Co焊料焊接，這些釬料合金中Ag含量高，成本高，強度較低；也有采用Ni-Cr釬料焊接，Ni-Cr釬料熔點高，填充能力差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術中Ag基釬料成本高、強度低，Ni-Cr釬料熔點高，填充能力差，以及常規釬焊難以實現釬料與CVD金剛石表面的連接等問題，提供一種CVD金剛石釬焊用鎳基合金釬料片及其制備方法，焊料與CVD金剛石的結合強度較高；對CVD金剛石的熱損傷較低，易于釬焊；釬料塑性好，容易加工成片狀。

本發明為解決上述問題所采用的技術方案為：一種CVD金剛石釬焊用鎳基合金釬料片，所述鎳基合金釬料片的組成成分及各成分的重量百分比為：Cr?8.0-12%，Si?2.5-4.0%，B?1.5-2.0%，Sn?7.8-11%，Ag?0.4-1.0%，鑭釹金屬?0.1-1.0%，雜質含量不大于0.05%，余量為Ni。

優選的，一種CVD金剛石釬焊用鎳基合金釬料片，所述鎳基合金釬料片的組成成分及各成分的重量百分比為：Cr?8.5-10.5%，Si?3.0-3.8%，B?1.6-1.9%，Sn?8.0-10%，Ag?0.5-0.8%，鑭釹金屬?0.2-0.5%，雜質含量不大于0.05%，余量為Ni。

制備上述的一種CVD金剛石釬焊用鎳基合金釬料片的方法，包括以下步驟：步驟一、按照上述任意一種配比稱取各組成成分，備用；

步驟二、將步驟一稱取的鑭釹金屬和其9倍質量的Sn，將其混合后加入到中頻感應熔煉爐中，設置中頻感應熔煉爐中的溫度為500-650℃，加熱20-40min后制得中間合金，備用；

步驟三、將步驟一所稱取的剩余的全部原料置入非自耗真空電弧爐中，然后加入步驟二制得的中間合金，設置非自耗真空電弧爐中溫度為1600-1800℃，待原料全部熔化成熔體后，攪拌3-5次，每次攪拌時間為1-2min，然后在1600-1800℃溫度下保溫，保溫20-30min后停止加熱，使熔體隨爐自然冷卻；

步驟四、待熔體冷卻至1200-1300℃后，采用真空澆注機將冷卻后的熔體澆注入石墨模具中，冷卻到150℃以下后取出得到釬料合金錠；

步驟五、將步驟四制得的釬料合金錠放在軋膜機中，軋成厚度為0.1-1.0mm的釬料片。

所述中頻感應熔煉爐中的真空度為1×10^-3-1×10^-1Pa。

本發明在制備釬料片的步驟二中，將步驟一稱取的鑭釹金屬和其9倍質量的Sn，在一定條件下制成中間合金，能夠減少鑭釹金屬在步驟三熔煉過程中的燒損；同時，鑭釹金屬能夠增加釬料的熱穩定性，能夠在保持釬料塑形不變的情況下，細化晶粒，提高強度。

本發明的鎳基合金釬料片中，含有的Sn和Ag，能夠降低釬料熔點，使得釬料具有良好的流動性，還能夠提高釬料填縫能力，提高釬焊強度；含有的Cr，在釬料片對CVD金剛石進行焊接時，能夠形成碳化鉻化合物，能夠很好的潤濕金剛石，使釬料片與金剛石形成牢固結合；含有的Si，能夠降低釬料熔點，在焊接時能夠很好的潤濕金剛石；含有的B，可以降低釬料的熱膨脹系數，尺寸穩定性好；含有的主要元素Ni，可以提高釬料的強度和潤濕性。