CN106736016A - 用于焊接硬质合金与钢的无镉低银中温钎料 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于焊接硬质合金与钢的无镉低银中温钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：Ag 32～40％、Sn 6～12％、Mn 5～10％、纳米氧化镍0.6～1.2％、Ga 0.3～0.7％与混合稀土元素0.01～0.05％，余量为铜；其中混合稀土元素中各组份重量百分比含量为Nd 30～40％、Pr 20～30％、Y 2～6％与Ce 30～40％。该用于焊接硬质合金与钢的无镉低银中温钎料解决了现有中温钎料多含有毒性元素镉的问题，并且抗氧性与剪切强度均高。
Description
技术领域
本发明属于钎焊材料技术领域，具体涉及一种用于焊接硬质合金与钢的无镉低银中温钎料。
背景技术
YG系硬质合金具有高硬度、高耐磨性、耐热性、耐蚀性及良好的红硬性，广泛地应用于地质勘探、矿山开采、石油钻井等工业领域，硬质合金与钢的焊接接头性能往往成为制约硬质合金优异性能充分发挥的主要障碍。
通常的硬质合金钻探工具及刀具多是采用钎焊方法将硬质合金镶嵌在中碳钢或低合金钢基体上使用，由于钎焊温度较高，导致硬质合金过烧而影响接头性能。近年来中温钎料得到长足发展，Ag-Cu-Cd-Sn钎料应用较为普遍。但现用的中温钎料多含有毒性元素镉，不仅污染环境，而且对人体造成严重危害。研发无镉中温钎料已成为继无铅钎料之后的技术问题。
发明内容
本发明提出一种用于焊接硬质合金与钢的无镉低银中温钎料，解决了现有中温钎料多含有毒性元素镉的问题，并且抗氧性与剪切强度均高。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于焊接硬质合金与钢的无镉低银中温钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 32～40％、Sn 6～12％、Mn 5～10％、纳米氧化镍0.6～1.2％、Ga 0.3～0.7％与混合稀土元素0.01～0.05％，余量为铜；其中混合稀土元素中各组份重量百分比含量为Nd 30～40％、Pr 20～30％、Y 2～6％与Ce 30～40％。
进一步，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 32～38％、Sn 8～12％、Mn 6～10％、纳米氧化镍0.6～1.0％、Ga 0.4～0.7％与混合稀土元素0.02～0.05％，余量为铜。
进一步，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 35％、Sn 10％、Mn 8％、纳米氧化镍0.8％、Ga 0.6％与混合稀土元素0.03％，余量为铜。
进一步，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 32％、Sn 10％、Mn 10％、纳米氧化镍1.2％、Ga 0.7％与混合稀土元素0.05％，余量为铜。
进一步，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 40％、Sn 6％、Mn 5％、纳米氧化镍0.6％、Ga 0.3％与混合稀土元素0.01％，余量为铜。
一种用于焊接硬质合金与钢的无镉低银中温钎料的制备方法，包括以下步骤：
1)按上述配比配置原料，喷粉、混合，送入冶炼炉进行冶炼；
2)冷却、静压成型；3)挤压；4)拉丝；5)切断。
本发明的有益效果：
1、该无镉低银中温钎料柔韧性能好，便于加工和装配；具有优良的强度及韧性，而且铺展性和填缝性好，易于获得高性能的硬质合金/钢钎接的接头。
2、本发明中添加纳米氧化镍与Mn，可降低钎料熔点、改善钎料润湿性能及塑性，因Mn具有二次脱氧的作用而提高了钎料的抗氧化性能。
3、本发明添加混合稀土金属，通过添加混合稀土金属减少了钎料中贵金属银的用量，在降低成本的同时，提高了寒冷的抗氧化能力和润湿性，以及焊点的机械力学性能和电性能。由于稀土元素很活泼其单质不易保存，而其合金或化合物很稳定，所以本发明添加形式为混合稀土金属，用混合稀土金属和Sn、Ag、Cu熔炼得到的无铅钎料，其化学性质稳定，抗氧化性好。稀土元素在金属材料中是有名的变质剂。本发明混合稀土金属与普通稀土在元素Pr、Nd含量方面存在较大区别：普通稀土的Pr重量百分比含量约为0.44％，Nd重量百分比含量约为0.5％。本发明混合稀土元素为重量百分比含量为Nd 30～40％、Pr20～30％与La30～40％。
具体实施方式
实施例1
一种用于焊接硬质合金与钢的无镉低银中温钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 35％、Sn 10％、Mn 8％、纳米氧化镍0.8％、Ga 0.6％与混合稀土元素0.01～0.03％，余量为铜。其中混合稀土元素中各组份重量百分比含量为Nd 30％、Pr 24％、Y 6％与Ce 40％。
应用该钎料与对40Cr与YG6进行焊接，接头拉剪强度206MPa，与目前广泛应用的Ag-Cu-Cd中温钎料钎接40Cr与YG6的接头剪切强度相当。相同条件下抗氧化性提高16％。
实施例2
一种用于焊接硬质合金与钢的无镉低银中温钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 32％、Sn 10％、Mn 10％、纳米氧化镍1.2％、Ga 0.7％与混合稀土元素0.05％，余量为铜。其中混合稀土元素中各组份重量百分比含量为Nd 40％、Pr 20％、Y 5％与Ce25％。
应用该钎料与对40Cr与YG6进行焊接，接头拉剪强度198MPa，与目前广泛应用的Ag-Cu-Cd中温钎料钎接40Cr与YG6的接头剪切强度相当。相同条件下抗氧化性提高19％。
实施例3
一种用于焊接硬质合金与钢的无镉低银中温钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 40％、Sn 6％、Mn 5％、纳米氧化镍0.6％、Ga 0.3％与混合稀土元素0.01％，余量为铜。
应用该钎料与对40Cr与YG6进行焊接，接头拉剪强度202MPa，与目前广泛应用的Ag-Cu-Cd中温钎料钎接40Cr与YG6的接头剪切强度相当。相同条件下抗氧化性提高13％。其中混合稀土元素中各组份重量百分比含量为Nd 32％、Pr 22％、Y 6％与Ce 40％。
实施例4
一种用于焊接硬质合金与钢的无镉低银中温钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 34％、Sn 12％、Mn 7％、纳米氧化镍0.8％、Ga 0.4％与混合稀土元素0.02％，余量为铜；其中混合稀土元素中各组份重量百分比含量为Nd 36％、Pr 24％、Y2％与Ce38％。
应用该钎料与对40Cr与YG6进行焊接，接头拉剪强度197MPa，与目前广泛应用的Ag-Cu-Cd中温钎料钎接40Cr与YG6的接头剪切强度相当。相同条件下抗氧化性提高11％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于焊接硬质合金与钢的无镉低银中温钎料，其特征在于，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 32～40％、Sn 6～12％、Mn 5～10％、纳米氧化镍0.6～1.2％、Ga 0.3～0.7％与混合稀土元素0.01～0.05％，余量为铜；其中混合稀土元素中各组份重量百分比含量为Nd 30～40％、Pr 20～30％、Y 2～6％与Ce 30～40％。
2.根据权利要求1所述的用于焊接硬质合金与钢的无镉低银中温钎料，其特征在于，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 32～38％、Sn 8～12％、Mn 6～10％、纳米氧化镍0.6～1.0％、Ga 0.4～0.7％与混合稀土元素0.02～0.05％，余量为铜。
3.根据权利要求1或2所述的用于焊接硬质合金与钢的无镉低银中温钎料，其特征在于，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 35％、Sn 10％、Mn 8％、纳米氧化镍0.8％、Ga 0.6％与混合稀土元素0.03％，余量为铜。
4.根据权利要求1所述的用于焊接硬质合金与钢的无镉低银中温钎料，其特征在于，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 32％、Sn 10％、Mn 10％、纳米氧化镍1.2％、Ga 0.7％与混合稀土元素0.05％，余量为铜。
5.根据权利要求1所述的用于焊接硬质合金与钢的无镉低银中温钎料，其特征在于，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Ag 40％、Sn 6％、Mn 5％、纳米氧化镍0.6％、Ga 0.3％与混合稀土元素0.05％，余量为铜。
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