[发明专利]一种铂铱锆钨钍合金焊料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐高温合金焊料技术领域，具体涉及一种铂铱锆钨钍合金焊料及其制备方法。

背景技术

铱合金因具有抗氧化、耐腐蚀、高温强度好等优良特性，在先进发动机、空间环境用热电电池、超音速风洞喷嘴和高温测温保护套等方面获得广泛应用。铱虽属面心立方结构的铂族金属，但却表现出与体心立方结构金属相似的脆性断裂，加工困难，复杂铱合金件需要焊接连接，而目前，在1000～1800℃高温下，需要耐酸碱腐蚀和高温氧化，同时焊缝和铱合金强度相近的合金焊料尚处于空白。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种铂铱锆钨钍合金焊料。该焊料以铂为主体，添加铱和微量的锆、钨和钍元素，主要用于焊接铱合金元器件，能够大幅提高合金焊料的焊缝高温力学性能，在酸性、碱性或氧化环境，温度为1000～1800℃的高温条件下可长时间使用，如作为热源密封件的焊接，在1300℃环境条件下的使用周期可长达14年。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir 15％～18％，Zr0.5％～1％，W 0.1％～0.5％，Th 0.04％～0.08％，余量为Pt和不可避免的杂质。

上述的一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir 16％，Zr 0.5％，W 0.2％，Th 0.06％，余量为Pt和不可避免的杂质。

上述的一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir 16％，Zr 0.6％，W 0.1％，Th 0.06％，余量为Pt和不可避免的杂质。

上述的一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir 16％，Zr 0.8％，W 0.1％，Th 0.06％，余量为Pt和不可避免的杂质。

上述的一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir 15％，Zr 0.8％，W 0.2％，Th 0.06％，余量为Pt和不可避免的杂质。

上述的一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir 17％，Zr 0.6％，W 0.1％，Th 0.04％，余量为Pt和不可避免的杂质。

上述的一种铂铱锆钨钍合金焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ir 18％，Zr 0.6％，W 0.1％，Th 0.04％，余量为Pt和不可避免的杂质。

另外，本发明还提供了一种制备上述铂铱锆钨钍合金焊料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、采用湿法球磨的方法将Pt粉、Ir粉、Zr粉、W粉和WTh4粉混合均匀，然后置于真空烘箱中烘干，得到混合粉末；所述WTh4粉中Th的质量百分含量为4％，余量为W和不可避免的杂质；

步骤二、对步骤一中所述混合粉末进行等静压成型，得到压制坯料；所述等静压成型的压制力为180MPa～200MPa，压制时间为1min～5min；

步骤三、对步骤二中所述压制坯料进行真空烧结处理，得到烧结坯料；所述真空烧结处理采用四阶段真空烧结工艺，其中第一阶段真空烧结的温度为80℃～120℃，保温时间为0.5h～1h，第二阶段真空烧结的温度为750℃～850℃，保温时间为1h～3h，第三阶段真空烧结的温度为1400℃～1500℃，保温时间为1h～3h，第四阶段真空烧结的温度为1680℃～1770℃，保温时间为1h～3h；所述烧结坯料的相对密度不小于90％；

步骤四、将步骤三中所述烧结坯料在氢气气氛，温度为1250℃～1350℃的条件下保温20min～40min，然后在大气条件下进行多道次加工，得到铂铱锆钨钍合金焊料；所述加工的方式为锻造、轧制和拉拔中的任意一种或几种，所述加工的道次变形量为10％～20％，相邻两道次加工之间均对烧结坯料进行中间热处理，所述中间热处理的温度为1250℃～1350℃，保温时间为20min～40min。

上述的方法，其特征在于，步骤一中所述WTh4粉采用液固掺杂法制备而成，具体制备过程为：将平均粒度不大于3μm的WO_2.9粉浸入饱和硝酸钍溶液中，搅拌10h～15h后沉降20h～28h，固液分离后烘干，得到钨钍掺杂体，然后将钨钍掺杂体置于管式氢气炉中进行两次还原处理，其中第一次还原处理的温度为650℃，还原时间为1h～3h，第二次还原处理的温度为810℃，还原时间为1h～3h，随炉冷却后得到WTh4粉。