[发明专利]一种硬质合金的钎焊方法

说明书

本发明涉及一种硬质合金的钎焊方法，属于硬质合金的钎焊领域。硬质合金的钎焊方法，包括：在硬质合金和钎料之间引入单质钴，然后进行焊接。本发明提供的硬质合金的钎焊方法，通过在硬质合金和钎料之间引入单质钴，使钎焊过程中，在钎料和硬质合金界面处形成钴浓度高的液相区，钴自界面分别向硬质合金方向、钎料方向扩散，使钴自界面向硬质合金方向扩散，与硬质合金中钴向界面的扩散趋势互为平衡，从而有效抑制了“钴扩散迁移”现象的发生，提高了硬质合金钎焊制品的焊接质量。

技术领域

本发明属于硬质合金的钎焊领域，具体涉及一种硬质合金的钎焊方法。

背景技术

硬质合金通常为难熔金属硬质混合物与粘结金属经冷压或热压成型烧结制造的一类合金，因其具有高硬度、高耐磨性、极佳的红硬性而被广泛应用于金属切削工具、矿山采掘、石油钻井、采煤截齿、拉伸冲压模具、轧辊、量具等诸多行业。根据硬质合金中硬质化合物的不同，可分为钨钴类(YG)、钨钛钴类(YT)、钨钛钽(铌)钴类(YW)及碳化钛类(YN)四大类。硬质合金通常以钴作为粘结剂填充于金属硬质化合物——如碳化物颗粒间，其含量对硬质合金的强度、硬度与耐磨性能有直接影响。

硬质合金与基体的连接有机械装卡、钎焊、机械镶嵌、镶铸四种方式，精加工硬质合金工具和采掘工具主要使用钎焊方式制造。在钎焊过程中，高温下硬质合金胎体中的钴向液态钎料总扩散并与钎料中的锰、镍元素形成镍锰钴三元共晶，而硬质合金/钎料界面处钴含量大幅降低，该现象称之为“钴扩散迁移”。“钴扩散迁移”现象意味着硬质合金中粘结剂流失，致使焊接面硬质合金胎体不密实、强度下降，焊接质量及使用性能降低。

目前已有方法通过改进钎料成分以防止硬质合金钎焊过程中“钴扩散迁移”现象的发生。其将钎料中的锰部分以钴替代，提高钎料中钴的物质浓度以减缓硬质合金胎体中的“钴扩散迁移”现象；但该方法的不足在于钎料的熔点较高且润湿性能变差，导致焊接的均匀性下降，焊接质量难以满足要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种硬质合金的钎焊方法，其可以有效阻止硬质合金钎焊过程中“钴扩散迁移”现象的发生。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种硬质合金的钎焊方法，包括：在硬质合金和钎料之间引入单质钴，然后进行焊接。

钎料是钎焊时的填充材料。钎焊时，钎料能与基材发生润湿、溶解、反应扩散等相互作用，并通过形成牢固的冶金结合实现钎焊件与基材的连接。本发明中，硬质合金用于与基体钎焊，所述基体为金属材料基体，优选钢基体。

依据菲克第一定律(式(1))及菲克第二定律(式(2))：

式(1)、式(2)中，J为扩散通量，D为扩散系数，C为物质浓度，x为与界面间距，t为扩散时间。

本发明提供的硬质合金的钎焊方法，通过在硬质合金和钎料之间引入单质钴，使钎焊过程中，在钎料和硬质合金界面处的钴含量高于界面两侧而呈现峰值；依据菲克定律，钎焊过程中，钴元素的迁移速率及迁移量与界面两侧钴的物质浓度差正相关，且物质浓度的变化率与两侧物质浓度差正相关；钎焊时，在该界面处形成钴浓度高的液相区，钴自界面分别向硬质合金方向、钎料方向扩散，使钴自界面向硬质合金方向扩散，与硬质合金中钴向界面的扩散趋势互为平衡，从而有效抑制了“钴扩散迁移”现象的发生，提高了硬质合金钎焊制品的焊接质量。

本发明介绍两种在硬质合金和钎料之间引入单质钴的方法。分别为：

(1)在硬质合金和钎料之间涂覆含钴钎剂以引入单质钴，所述含钴钎剂由钴粉和钎剂组成，钴粉的质量至少为钎剂质量的5％。