[發明專利]一種硬質合金與奧氏體不銹鋼的擴散釬焊方法

有效

• 申請號: 201910218998.5
• 申請日: 2019-03-21
• 公開（公告）號: CN109732166B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 王娟;李亞江
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B23K1/008
• 分類號: B23K1/008;B23K1/20;B23K35/22
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明涉及硬質合金與不銹鋼的連接技術領域，尤其涉及一種硬質合金與奧氏體不銹鋼的擴散釬焊方法。所述方法包括如下步驟：1)在奧氏體不銹鋼待焊表面設置凸點；2)將銅基釬料表面的氧化膜清除干凈；3)將銅基釬料放置于硬質合金和奧氏體不銹鋼的待焊表面之間，搭接組裝后得到待焊組合件；4)將待焊組合件置于真空擴散爐中進行釬焊，當真空擴散焊爐內溫度達到釬焊溫度時，對焊件施加軸向壓力；5)焊件擴散釬焊保溫完成后，卸去壓力，隨爐冷卻至設定溫度保溫；然后繼續隨爐冷卻至設定溫度，取出焊件。本發明方法解決了現有硬質合金與奧氏體不銹鋼釬焊接頭強度較低和激光焊工藝復雜等問題，而且顯著改善了復合件的焊接接頭的力學性能。

技術領域

本發明涉及硬質合金與不銹鋼的連接技術領域，尤其涉及一種硬質合金與奧氏體不銹鋼的擴散釬焊方法。

背景技術

本發明背景技術中，公開的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

硬質合金是由難熔金屬碳化物和粘結劑金屬通過粉末冶金方法合成的，具有很高的硬度、耐磨性及良好的紅硬性和導熱率，廣泛用于機械加工、航空航天、石油化工、電子通訊等工業領域。奧氏體不銹鋼具有較高的耐蝕性，與硬質合金的連接件可在腐蝕性介質中使用。但兩種母材之間的線膨脹系數相差懸殊，硬質合金的線膨脹系數一般僅為奧氏體不銹鋼的1/3～1/2，焊接工藝的冷卻過程中由于不銹鋼一側較大的收縮量而使得在硬質合金側形成較大的殘余拉應力，往往使接頭性能不理想。

目前工業應用中，硬質合金與奧氏體不銹鋼的連接方法主要有釬焊、擴散焊和激光焊。采用銀基釬料釬焊連接硬質合金與奧氏體不銹鋼，獲得的接頭強度不能滿足高強使用條件；采用鎳基中間層合金擴散連接硬質合金和不銹鋼，焊件雖然具有良好的高溫使用性能，但高溫強度性能仍然受限；采用激光焊接硬質合金和奧氏體不銹鋼，由于需要加填充金屬而使焊接工藝復雜，增加制造成本。專利文獻201410310776.3公開了一種鎂合金與鋼的接觸反應擴散釬焊連接方法，該文獻采用中間層純銅實現了鎂合金與鋼的低溫低壓焊接，但接頭強度不高，無法指導硬質合金和不銹鋼的高強連接；因此，需要繼續探索適于實現硬質合金和不銹鋼的高強連接的焊接方法。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明旨在提供一種硬質合金與奧氏體不銹鋼的擴散釬焊方法。本發明的方法不僅解決了現有硬質合金與奧氏體不銹鋼釬焊接頭強度較低和激光焊工藝復雜等問題，而且顯著改善了復合件的焊接接頭的力學性能。

為實現上述發明目的，本發明公開了下述技術方案：

本發明的第一目的：提供一種硬質合金與奧氏體不銹鋼的擴散釬焊方法，一方面，本發明通過銅基釬焊釬料實現與硬質合金和不銹鋼的潤濕作用，另一方面在釬焊最高溫度保溫過程中施加壓力，加速釬縫中的Ni元素向不銹鋼母材和硬質合金中擴散，同時又可以起到減少結合界面缺陷的作用。這兩種作用相互促進，加速了釬料與母材的相互擴散和界面結合，有利于提高硬質合金和釬縫的界面強度，保證焊接質量。具體的，所述方法包括如下步驟：

第一步：對硬質合金和奧氏體不銹鋼的待焊面進行清理，以除去油污、氧化皮等；

第二步：在奧氏體不銹鋼待焊表面設置凸點，以便于在后續加壓過程中仍然能夠保證釬料有效存在于硬質合金和奧氏體不銹鋼待焊面之間的釬焊間隙中，保證釬縫中的元素向硬質合金和不銹鋼母材的擴散；

第三步：將銅基釬料表面的氧化膜清除干凈；

第四步：將銅基釬料放置于硬質合金和奧氏體不銹鋼的待焊表面之間，然后對硬質合金和奧氏體不銹鋼進行搭接組裝，得到待焊組合件；

第五步：將待焊組合件置于真空擴散爐中進行釬焊，當真空擴散焊爐內溫度達到釬焊溫度時，對焊件施加軸向壓力；

第六步：焊件擴散釬焊保溫完成后，卸去壓力，隨爐冷卻至設定溫度保溫；然后繼續隨爐冷卻至設定溫度，取出焊件。