金刚石钎涂技术在过流部件上的应用研究

过流部件在服役过程中常因表面磨损而失效,与传统耐磨处理方法相比,采用金刚石钎涂技术处理后的过流部件使用寿命显著提高.采用钎涂技术分别制备NiCrBSi、NiCrBSi/WC、NiCrBSi/金刚石耐磨钎涂层,涂层与基体冶金结合良好,NiCrBSi涂层生成碳化铬、硼化铬、硼化镍等强化相,NiCrBSi/WC涂层中WC颗粒的分布密度由涂层表面至底部逐渐增大,NiCrBSi/金刚石涂层中金刚石颗粒均匀弥散分布;在相同磨损试验条件下,NiCrBSi/金刚石涂层失重约为NiCrBSi涂层的1/5、NiCrBSi/WC涂层的1/3,这表明NiCrBSi/金刚石涂层具有优异的耐磨性.将金刚石钎涂技术在农机触土部件旋耕刀、螺旋输送机叶片上进行工程应用,经现场试验验证,金刚石钎涂旋耕刀和金刚石钎涂螺旋叶片的耐磨性及使用寿命得到了大幅提高.为金刚石钎涂技术将来在其他过流部件上的应用与推广提供了理论参考和实践经验.     

硬质合金与钢的高性能钎焊接头制备技术

硬质合金广泛应用作为切削刀具和钻掘工具,常常涉及钎焊连接问题。本文分析了硬质合金钎焊连接需要解决的问题,综述了国内外高性能钎焊接头制备技术的发展状况,指出了未来发展趋势。钎焊连接需要液态钎料对硬质合金、连接母材如钢等有良好的润湿性,防止界面反应脆化,解决焊接过程产生的热应力,避免或减少焊接过程对硬质合金性能带来的损伤。国外使用较多的为银基钎料,且多采用软性金属夹层的三明治钎料结构来缓解接头热应力,国内较多使用的为铜基钎料。研制不含贵金属如Ag、挥发性元素(Zn)真空焊接实用钎料、研究真空钎焊-淬火一体化技术及设备具有重要意义。     

高品质高可靠性钎料的技术发展及应用

结合国际高品质钎焊材料的研究现状和未来发展方向,总结了新型铝基钎料、银基钎料、铁基钎料及钎焊技术的国内外最新研究进展与应用成果.AlSiCu基低熔点钎料具有较高的强度和较好的耐腐蚀性能,特别是添加微量稀土元素后能通过变质作用降低表面张力和促进界面元素扩散,适用于高强度铝合金、铝-钢、钛合金的连接.新颖的纳米多层膜低温钎料及涂层制备技术取得一系列新的研究结果,与钎焊技术相结合具有良好的应用前景;特殊的钎焊新技术,如超声波辅助钎焊、等离子-激光复合钎焊为实现无钎剂和非真空环境下材料的液相连接提供了新的解决方案.     

硬质合金与中碳钢的钎焊

为实现中碳钢和硬质合金的高效优质钎焊,以铜钎料和银钎料对其进行了感应钎焊并对焊接结果做一比较,分析了钎焊接头界面组织和焊接前后硬质合金显微硬度变化.结果表明,两种钎料都可以使硬质合金和中碳钢形成良好的钎焊接头,焊缝致密良好、宽度均匀,满足焊接要求.两种焊料的钎焊接头都由钎缝中心区、界面反应扩散区和母材近焊缝一侧的扩散区组成;接头组织靠硬质合金一侧界面平整,钢一侧界面有明显反应过渡层区,而且钎料组分有明显向钢一侧富集的趋势.铜钎料的扩散区相对较窄;银钎料与钢反应扩散区较宽,扩散更充分.维氏硬度测试结果表明,因感应钎焊的淬火效应焊接后硬质合金的显微硬度有显著增加.     

钎涂金刚石在盾构刀具再制造中的应用

采用感应钎焊的方法,在堆焊层上制备金刚石耐磨复合涂层。对涂层进行磨粒磨损实验,并通过体视显微镜、扫描电镜、能谱分析和磨损质量损失表征钎涂界面的组织和磨痕特征。结果表明:金刚石复合涂层形成良好,金刚石弥散分布在复合涂层中,钎料与堆焊层之间形成了约5 μm的钎焊反应界面,并实现良好的冶金结合;在相同磨损实验条件下,堆焊层的质量损失为0.601 2 g,钎涂金刚石再制造试件的质量损失为0.087 1 g,约为堆焊层的14.5%。      

铝微粉对大气环境感应钎涂金刚石涂层性能影响

金刚石钎涂是材料表面修形提性的重要技术手段,由于金刚石的超硬特性使得钎涂涂层中金刚石与钎料的性能难以匹配. 在镍基钎料中加入铝微粉,研究Al对涂层组织及耐磨性的影响. 结果表明,Al的添加降低了金刚石钎涂层孔隙率,同时钎涂过程中在基体内原位生成Al₂O₃相,提高了金刚石钎涂层的耐磨性. 阐明了Al脱氧消减气孔及其脱氧产物Al₂O₃作为原位生成硬质相增强涂层硬度及耐磨性的机制.进一步揭示了原位生成Al₂O₃可细化、强化钎料组织,优化涂层形态、增加涂层厚度的机理.明确了感应钎涂中活性微粉的脱氧作用和原位生成氧化物陶瓷的耐磨作用.     

具有铼涂层的C/C复合材料与铌的真空钎焊

利用自制的Zr-Ni钎料对具有铼涂层的碳碳复合材料与铌进行真空钎焊,确定了接头典型界面组织为C/C-Re复合材料/(Re)/(Re,Zr,Nb)+NiZr/ NiZr₂+NiZr/ NiZr+Nb/Nb. 结果表明,钎焊过程中,铼涂层厚度变小,向钎缝中扩散,并与钎料元素形成了固溶体组织(Re,Zr,Nb),当钎焊保温时间过长时,Re元素向钎缝大量溶解,铼涂层与C/C复合材料脱离. 随钎焊温度升高及保温时间延长,接头抗剪强度均呈现出先升高后降低的变化趋势. 确定最佳焊接工艺参数为钎焊温度为1 110 ℃,保温时间为20 min,此时钎焊接头室温抗剪强度为19 MPa.     

铝合金表面电弧喷涂Ag基涂层及其低温钎焊行为

在波导器件中,铝合金壳体较差的润湿性制约了其与微带电路板之间大面积、可靠低温钎焊连接. 通过电弧喷涂技术在5A06铝合金表面制备了厚度约为80 μm的Ag-15%Ni(质量分数)单一涂层和Ni-5%Al/Ag-15%Ni(质量分数)复合涂层,以提升Sn-Pb钎料在其表面的润湿性. 对比研究了两种涂层的显微结构、涂层界面结合性能、低温钎焊行为及钎焊接头剪切失效机制. 结果表明,涂层与铝合金基板间形成了良好的界面结合,并且两种涂层均具有较好的低温焊接性. 其中,Ag-15%Ni单一涂层与铝合金基板的结合强度为40 MPa,喷涂后铝合金基板与T2紫铜形成的钎焊接头抗剪强度为26 MPa. 相较而言,Ni-5%Al /Ag-15%Ni复合涂层展现出更佳的涂层结合强度(42 MPa)和钎焊接头抗剪强度(31 MPa).     

YG8硬质合金与0Cr13不锈钢的真空钎焊

采用CuMnCo钎料,对YG8硬质合金和0Cr13不锈钢进行真空钎焊工艺研究.铺展试验表明,CuMnCo钎料对两种母材具有良好的润湿性.通过三点弯曲试验、SEM及EDS观察分析,研究了真空钎焊钎焊温度、钎缝间隙对钎缝组织、元素分布及接头力学性能的影响.结果显示:钎焊温度为1070℃,钎缝间隙为0.20mm时得到了具有抗弯强度约为445MPa的最佳钎焊接头,其钎缝中心区组织为均匀的Cu-Mn基固溶体,并在两个界面反应区产生了适量Fe-Co基同溶体.     

YG8硬质合金与42CrMo钢的真空钎焊工艺研究

采用自行研制的CuMnNi钎料对YG8硬质合金与42CrMo钢的真空钎焊工艺进行了研究.通过三点弯曲试验、润湿性试验、扫描电镜及能谱分析等手段探讨了钎焊温度、钎焊问隙大小对钎焊接头组织和性能的影响.结果表明:钎料对两种母材具有良好的润湿性,钎焊温度在950℃、钎缝宽度为O.20mm时,可获得最优钎焊接头,接头抗弯强度达到436 MPa.在钎缝界面区,形成以FeCoNi为基的同溶体.     

WC—CoWC—NiWC钎焊涂层耐磨性研究

采用真空钎焊工艺,交硬质合金粉（ＷＣ－Ｃｏ,ＷＣ－Ｎｉ,ＷＣ）及钎焊合金（ＮｉＣｒＢＳｉ）焊到４２ＣｒＭｏ钢基体表面,研究了不同硬质全金粉对钎焊涂层抗磨料磨损性能的影响,初步分析了涂层磨损机制。     

YG8硬质合金与45钢真空钎焊的研究

以Cu作钎料将YG8硬质合金与45钢进行真空钎焊,实现了高强度钻头连接。借助扫描电镜、X射线能谱分析了其钎焊接头的微观组织形貌和焊接区成分结构,测定了钎焊接头的剪切强度,发现钎料/硬质合金/钢三种材料在该工艺下发生组元间显著的相互扩散,从而实现钎料与钢和硬质合金的高强度结合。     

几种新技术在钎焊连接中的应用

钎焊技术是人类最早使用的材料连接方法,具有5000多年悠久的历史.激光技术、仿生技术、数值模拟技术、纳米技术等高新技术与钎焊技术有机交叉或结合,出现了激光钎焊、仿生钎涂、钎焊过程模拟、纳米复合材料钎焊连接等新技术新方法,主要概述这几种钎焊连接技术的应用研究现状,希望能对相关领域的研究提供参考信息.     

硬质合金钎焊技术的现状与发展

本文综合评述了氧-乙炔火焰钎焊、高频感应钎焊、真空钎焊、摩擦焊、电子束焊、扩散焊、激光焊等方法在硬质合金与钢钎焊中的研究与应用现状,分析了钎焊工艺、钎料、钎剂及补偿片对钎焊质量的因素的影响,以及钎焊过程中所存在的问题,包括钎焊裂纹、残余应力、润湿性不够、气孔、夹渣及氧化、焊缝区组织脆化等。分析认为,不同的方法钎焊硬质合金与钢都有各自的优点和不足,但硬质合金与钢钎焊存在的问题也很多。大多数硬质合金与钢钎焊的研究均是通过调整钎焊工艺参数以及通过研制新的钎焊材料来改善钎焊质量,部分是通过钎焊后热处理工艺来提高钎焊质量。传统的氧-乙炔火焰钎焊、高频感应钎焊、等方法获得的钎焊接头刚性不足,新型扩散焊、激光焊、摩擦焊、电子束焊等钎焊工艺适应性较差,进入规模化生产应用还需要进一步地发展和改进。     

YT535硬质合金钎焊工艺的研究

对YT535硬质合金与钎料Cu-Zn-Ni钎接性进行了研究,简要地分析了界面裂纹的产生原因,钎焊工艺参数、钎缝宽度对钎焊裂纹及接头性能的影响,并确定了一定条件下最佳的钎焊温度、加热速度和焊后冷却方式等钎焊工艺参数。     

硬质合金镶齿园盘锯片高频钎焊机及钎焊工艺

本文论述了研制的硬质合金镶齿锯片钎焊机的特点和原理，同时介绍了使用高频钎焊机钎焊硬质合金锯片的钎焊工艺。     

45钢与钨钴硬质合金的钎焊组织与性能

为实现中碳钢和硬质合金的高效优质钎焊,以Cu-Zn钎料对硬质合金和中碳钢进行了感应钎焊。结果表明,黄铜钎料可以使硬质合金和中碳钢形成良好的钎焊接头;分析了钎焊接头界面组织,接头区由α铜、Fe-Cu-Zn三元反应层构成;维氏硬度测试结果表明,因感应加热淬火效应,焊接后硬质合金显微硬度有显著增加;对感应钎焊的打磨头进行了电镀Cr处理,铬镀层提高了打磨头的耐蚀性和美观程度。     

国外专利报道（6）

钎料1. 热交换器的制造方法及在该方法中采用的钎料成分(美国专利,2004年)2. 银钎料及采用该钎料的钎焊方法(日本专利,2002年)3. 钎焊铝合金的粉末组合物和用该组合物的钎焊方法(日本专利,1999年)4. 钎料、涂层材料及钎焊结构(日本专利,2004年)5. 磷铜钎料及钎焊板材(日本专利,2004年)6. 在金属件上涂覆钎料的方法及装置(日本专利,2004年)7. 高温钎料(日本专利,2002年)8. 涂覆钎料的铝合金涂层板及其生产方法(日本专利,2004年)9. 用于镁合金钎焊的药芯、钎料及其钎焊方法(日本专利,2004年)10. 用于钎焊的复合材料及钎焊结构(日本专利,2003年…     

感应钎涂工艺在旋耕刀上的应用研究

针对旋耕刀寿命短、更换勤的技术难题,开展旋耕刀耐磨强化工艺研究。分别采用等离子熔覆和感应钎涂工艺在65Mn钢上制备了35%WC涂层,结果表明,感应钎涂35%WC涂层的耐磨性比等离子熔覆35%WC涂层高1.5倍,硬质颗粒在其中分布更加均匀,烧损更少。在此研究基础上开发了感应钎涂金刚石涂层,其耐磨性较感应钎涂35%WC涂层提高5倍以上。对旋耕刀感应钎涂金刚石涂层的钎涂时间进行了优化,发现钎涂时间为25 s时,涂层成形性好,旋耕刀体变形小,田间试验验证其使用寿命较原始旋耕刀提高了4倍以上。将感应钎涂金刚石技术推广应用至犁尖、粉碎刀等农机刀具,使用寿命普遍提升3倍以上;应用至刮板输送机中部槽、输送绞龙等工程机械过流部件,可显著减少磨损,降低能源消耗。     

YG6C硬质合金与16Mn钢的真空钎焊工艺研究

采用CuMnNi钎料对YG6C硬质合金与16Mn钢的真空钎焊工艺进行研究。通过三点弯曲试验、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等手段探讨了钎焊温度、钎焊间隙大小对钎焊接头组织和性能的影响。结果表明:钎料对两种母材具有良好的润湿性,钎焊温度在965℃、钎缝宽度为0.20mm时,可获得最优钎焊接头,接头抗弯强度达到709MPa。