[发明专利]金刚石复合片与碳钢之间的预浸润银钎焊法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金刚石复合片与碳钢之间焊接方法。

背景技术

金刚石复合片PDC(Polycrystalline Diamond Compact)其上部为聚晶金刚石薄层，下部为碳化钨硬质合金基底，金刚石复合片(PDC)工具在地质勘探、石油钻井、机械加工等行业应用非常广泛。目前金刚石复合片与钢基体(钻头体)之间的焊接多数都采用氧气—乙炔钎焊或高频感应钎焊，即直接将焊料和焊剂放在硬质合金基底和碳钢焊接面之间，然后采用火焰或高频感应加热使焊料熔化进行焊接。由于金刚石复合片基底多为WC含量高达90％的硬质合金，与碳钢或合金钢之间的性能差异很大，所以采用目前的钎焊工艺与焊接方法，易造成钻头上的复合片产生“脱片”现象。“脱片”是目前市场上的PDC地质取心钻头或全面钻进PDC钻头在使用过程中出现的主要失效形式，其原因是由于焊接不牢而引起的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单、焊接效果好的金刚石复合片与碳钢之间的预浸润银钎焊法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：金刚石复合片与碳钢之间的预浸润银钎焊法，其特征在于它包括如下步骤：

1)、对金刚石复合片、碳钢的焊接面进行清洁预处理；

2)、将选择好的银钎焊料和钎焊剂先加到金刚石复合片基底的硬质合金表面上进行热处理，使银焊料在金刚石复合片基底的硬质合金表面进行浸润和扩散，所述的热处理的温度为650-700℃，时间为5-10秒钟；

3)、将银钎焊料加到碳钢焊接面上进行热处理，使其在表面浸润和扩散，所述的热处理的温度为650-700℃，时间为5-10秒钟；

4)、将银焊料和钎焊剂加到已浸润的金刚石复合片基底(的硬质合金表面)与碳钢(的焊接面)之间，采用氧气—乙炔火焰加热或高频感应加热进行焊接。

所述的银钎焊料的熔点为595-700℃。

本发明的有益效果是：

1.本发明的钎焊接在不改变现有钎焊装备的情况下，通过采用预浸润技术，能充分排除焊接层中的气泡，焊接面不会出现漏焊、缺焊现象；通过预浸润处理技术提高金刚石复合片与碳钢之间的焊接质量，操作简单、经济实用、焊接效果好；解决了目前市场上金刚石复合片钻头易“脱片”的问题，有很好的市场推广应用前景。

2.通过采用预浸润技术，焊料在焊缝间充分铺展，焊层均匀，能最大限度地提高金刚石复合片基底与碳钢面之间银钎焊层的抗剪能力，提高了产品的焊接强度，解决了现有钎焊法易产生焊接缺陷导致产品质量不稳定这一难以解决的问题；

3.金刚石复合片(PDC)工具在地质勘探、石油钻井、机械加工、木器加工等行业应用非常广泛，本发明有很好市场应用前景。

具体实施方式

实施例1：

金刚石复合片与碳钢之间的预浸润银钎焊法，它包括如下步骤：

1)、对金刚石复合片、碳钢的焊接面进行清洁预处理。

2)、将选择好的银钎焊料和钎焊剂先加到金刚石复合片基底的硬质合金表面上进行热处理，使银焊料在金刚石复合片基底的硬质合金表面进行浸润和扩散，所述的热处理的温度为650℃，时间为5秒钟；钎焊剂的作用是去除焊接面的氧化层和油污，对银钎焊料助熔，增加焊料的流动性，提高焊接表面的光洁度，实际操作时，银钎焊料与钎焊剂之间没有定量的重量配比关系。银焊料在金刚石复合片基底硬质合金表面进行浸润层的厚度0.10～0.15mm。

3)、将银钎焊料加到碳钢焊接面上进行热处理，使其在表面浸润和扩散，所述的热处理的温度为650℃，时间为5秒钟。银焊料在碳钢焊接面进行浸润层的厚度0.10～0.15mm。

4)、将银焊料和钎焊剂加到已浸润的金刚石复合片基底与碳钢之间，采用氧气—乙炔火焰加热进行焊接。钎焊剂与银焊料同时加入，加入后立即进行焊接。

焊料选用312银焊料，钎焊剂选用102，钎焊温度650℃，预压力0.65Kg时间为5秒钟。

本发明的钎焊接采用氧气—乙炔火焰加热，所选用银钎焊料的熔点不超过700℃，焊接时间短，不会对复合片金刚石聚晶层产生影响，操作简单、焊接效果好。

实施例2：

金刚石复合片与碳钢之间的预浸润银钎焊法，它包括如下步骤：

1)、对金刚石复合片、碳钢的焊接面进行清洁预处理。

2)、将选择好的银钎焊料和钎焊剂先加到金刚石复合片基底的硬质合金表面上进行热处理，使银焊料在金刚石复合片基底的硬质合金表面进行浸润和扩散，所述的热处理的温度为680℃，时间为8秒钟；银焊料在金刚石复合片基底硬质合金表面进行浸润层的厚度0.10～0.15mm。