[发明专利]一种用于黑色金属材料钎焊的钎料及石墨粉的新应用

说明书

技术领域

本发明涉及用于金属焊接的钎料，特别涉及一种用于黑色金属材料钎焊的新型钎料。

背景技术

目前在金属工业领域，通常将金属分为黑色金属类和有色金属类，黑色金属主要指铁、锰、铬及其合金，如钢、生铁、铁合金、铸铁等。黑色金属的复合材料由于性能优良而被广泛应用，钎焊是实现制备黑色金属复合材料的重要方法，目前普遍采用的有还原性气氛和真空铜钎焊工艺，由于黑色金属间在钎焊时界面难以稳定熔合，因此上述两种工艺由于没有使用合适的钎料，要么存在钎焊接头强度低，难满足实际工况的需要，要么就是需要大量的设备投资和高成本的表面清理成本而导致生产成本很高，并且产品尺寸也受真空焊接炉的尺寸限制。 

发明内容

本发明旨在提供一种用于黑色金属材料钎焊的钎料，在应用于钎焊工艺时可实现黑色金属间的有效焊接，且有效降低钎焊工艺成本。本发明通过以下方案实现：

一种用于黑色金属材料钎焊的钎料，包括碳含量不小于90%石墨粉。

为便于在钎焊工艺应用，钎料中还包括高分子聚合物成形剂。成形剂一般优选橡胶或/和石蜡，以可使石墨粉加工成形。在工业应用时，将上述包含石墨粉及成形剂的钎料加工呈片状。

上述钎料可采用以下方法制备：将任何碳含量大于90%的石墨原料，采用机械球磨等碎粒研磨方法处理，再经筛分——分级，取不同颗粒级别的材料即可得到石墨钎料。为方便钎焊工艺，可再于上述分级后的石墨颗粒中加入高分子聚合物成形剂，如橡胶、石腊等，制粒，在冲床上，根据被焊件对钎料的尺寸要求，将其冲压成片状。

石墨原料的来源非常广泛，除天然石墨、加工石墨制品等，还可以直接采用各类石墨制品或石墨粒的废料。

一种石墨粉材料用于黑色金属材料钎焊的钎料的新用途。

使用时，将上述含石墨粉的钎料置于两个黑色金属材料的被焊件之间，然后放置于真空或惰性、还原性气氛炉中，按现行钎焊工艺，高温保温一定时间后，出炉，即可实现良好焊接！

与现有技术相比，本发明的优点有：

1.  由于本发明的石墨粉剂用于钎焊是一种微区的熔焊，只在母材的几微米至十几微米以下界面进行，不牵涉母材深层的结构，特别利于两种黑色金属的连接，这是传统熔焊所不能达到的。

2.  可实现将黑色属（同种、异种）材料之间实现良好的焊接，几乎没有焊缝，焊接牢靠；

3.  采用本发明的钎料后，钎焊时不需要对被焊件作洁净及特殊表面前处理的工艺，甚至对于被焊面的平整程度要求都很低，因此在优化工艺的同时，节约了设备投资成本和工艺成本。

4.   采用来源广泛的石墨作为焊料，相较之前的铜焊料，也降低了原料成本。

5.  本发明也将石墨粉材料拓宽了新的应用领域——金属钎焊。

具体实施方式

实施例1

将碳含量达到99%以上的天然石墨，采用机械球磨方法作研磨，再经筛分——分级，取平均粒径为50μm石墨粉，再向石墨粉中加入成形剂——橡胶，再经制粒，在冲床上将其冲压成厚度为0.05毫米的片状。

实施例2

     将实施例1制得的石墨粉钎料置于两个黑色金属材料（如碳钢——铸铁）的被焊件之间，形成类似于“三明治”形状，然后再将整体放置于真空炉中，按现行钎焊工艺，加热至1100℃，保温3小时以上，出炉，即可实现两材料的良好焊接。焊接后的材料采用超声波探伤检查，未发现有焊接处有缺陷点，并经测试，焊接头强度可以达到350MPa以上。

实施例3

    将碳含量达到90%以上的石墨制品废料，采用机械球磨方法研磨，再经筛分——分级，取平均粒径为300μm石墨粉，再向石墨粉中加入成形剂——石腊，再经制粒，在冲床上将其冲压成厚度为0.05毫米的片状，即制得片状钎料，用于两黑色材料的钎焊。