[發明專利]一種制備低溫焊接碳化硅涂層的方法

在審

• 申請號: 201711380320.4
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108161283A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 薛烽;卜麗麗;郝建;周健;白晶;尹宏銳
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B23K35/40
• 分類號: B23K35/40;B23K35/22
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明提供了一種制備低溫焊接碳化硅涂層的方法，利用低熔點的合金粉與助焊劑在低溫條件下將碳化硅微粉焊接在基體金屬表面，減少了因焊接溫度過高對基體金屬性能的影響。主要包括以下幾個步驟：1.將低熔點合金粉、助焊劑及碳化硅微粉以一定比例均勻混合成膏狀物。2.將制得的含有碳化硅微粉的膏狀物均勻涂抹在基體表面。3.將上述涂有膏狀物的材料加熱至一定溫度，通過焊接使碳化硅微粉固結在基體表面。4.最后還可在制得的成品表面鍍銅并進行擴散退火以獲得更高的結合強度。本發明制得的碳化硅涂層結合力大，強度高，從而大大提高成品的加工質量和效率。

技術領域

本發明涉及一種低溫焊接碳化硅涂層的技術，屬于材料制備技術領域。

背景技術

碳化硅具有優異的物理化學性能，如高熔點、高硬度、耐腐蝕、抗氧化等，特別是在1800-2000℃范圍，具有良好的抗燒蝕性能，因此，在航空航天、兵器裝備等領域具有廣闊的應用前景。但碳化硅本身不能作為結構材料使用，所以通常采用制備涂層的方法，以利用其耐磨性以及抗燒蝕性。由于碳化硅磨具往往需要極大的強度和耐磨性，所以碳化硅涂層的制備方法顯得極為重要。目前碳化硅在涂層中的固結方法有電鍍法、樹脂粘結法、機械碾壓法和硬釬焊法等，但是每種方法都有一定的缺陷。樹脂粘結法樹脂為結合劑把碳化硅磨料固結在基體上，但制備的碳化硅線鋸的耐熱和耐磨性能不佳，基體對碳化硅顆粒的把持力小、碳化硅顆粒容易脫落。硬釬焊法是在基體表面高溫焊接單層碳化硅顆粒，但高溫加熱過程會對基體產生熱損傷，這對基體的性能有一定的影響。電鍍法以電鍍金屬為結合劑，通過金屬的電沉積作用把碳化硅磨料固結在基體上，其生產效率較低，成本高。這些都限制了碳化硅涂層產品的應用。為了制備一種高性能的碳化硅涂層產品，本發明提出了一種低溫焊接碳化硅涂層的方法，制得的碳化硅涂層結合力大，強度高，從而大大提高碳化硅涂層產品的工作質量和效率。

發明內容

技術問題：本發明提供一種步驟簡單，焊接溫度較低，對基體損傷小的制備低溫焊接碳化硅涂層的方法，該方法提高了涂層的強度，碳化硅涂層結合力大，強度高，且制得的帶碳化硅涂層產品加工質量和效率高。

技術方案：本發明的制備低溫焊接碳化硅涂層的方法，包括以下步驟：

1)將低熔點合金粉、助焊劑和碳化硅微粉按照以下比例混合并均勻攪拌成膏狀物：碳化硅微粉占總質量的20％～40％，助焊劑占總質量的10％～50％，余量為低熔點合金粉；

2)基體材料表面經清洗及去除氧化腐蝕物的預處理后，將所述步驟1)制得的膏狀物均勻涂抹在基體表面；

3)將所述步驟2)制得到的表面涂有膏狀物的基體材料放入回流焊機中，經回流焊接后取出；

4)將所述步驟3)制得到的產品放入電鍍槽中在表面鍍一層銅，并擴散退火，得到附著在基體材料上的低溫焊接金剛石涂層。

進一步的，本發明方法中，步驟1)中的低熔點合金粉是Sn基合金粉，可以是Sn-Ag系的Sn-3.0Ag-0.5Cu、Sn-1.0Ag-0.5Cu、Sn-3.5Ag合金粉或Sn-Zn系的Sn-9.0Zn合金粉。

進一步的，本發明方法中，步驟1)中的助焊劑為松香助焊劑或水溶性助焊劑。

進一步的，本發明方法中，步驟1)中的碳化硅微粉表面鍍有金屬鎳或鈦，增加了碳化硅與低熔點合金的潤濕性，碳化硅粒徑分布在2～40μm，鍍層厚度為1～5μm。

進一步的，本發明方法中，步驟2)中的基體為表面鍍銅或黃銅的金屬，基體預處理步驟為化學除油、熱水沖洗、冷水沖洗、酸洗、水沖洗。

進一步的，本發明方法中，步驟2)中的基體為表面鍍銅或黃銅的鋼絲，將預處理后的絲材通過一個裝滿膏狀物的容器的圓形小孔中拉出，從而在絲材表面涂抹固定厚度的膏狀物。

進一步的，本發明方法中，步驟3)中回流焊接的回流曲線峰值溫度在合金粉熔點溫度以上10～50℃。