[发明专利]一种碳掺杂复合钎焊材料的焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接领域，具体涉及一种碳掺杂复合钎焊材料的焊接方法。

背景技术

焊接在现代制造业和手工业中发挥了重要的作用。钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件。随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对灯饰、首饰、餐具、头饰等金属饰品或工艺品等的外观设计、表面质量和材料性能有了更高的要求。

很多零件在长期使用和服役过程中发生材料表面严重磨损而失效。钎焊是一种表面改性处理方法，指将具有一定使用性能的合金材料借助一定的热源手段熔覆在母体材料的表面，以赋予母材特殊使用性能或使零件恢复原有形状尺寸的工艺方法。它可以提高零件使用寿命，使普通材料表面获得耐磨、耐腐蚀、高硬度的钎焊层。

发明内容

本发明提供一种碳掺杂复合钎焊材料的焊接方法，本发明所采用的钎焊材料具有熔点低、润湿性好的优点，所述钎焊材料具有特殊工艺制备的碳材料，使得钎焊材料的焊接工艺性能，特别是保证钎焊焊丝焊接完全熔化及焊道的浸润性良好；钎焊工艺利用二氧化碳保护焊作为热源进行钎焊，克服现有钎焊材料表面硬度和耐磨性差的问题，从而获得高的表面硬度和耐磨性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种碳掺杂复合钎焊材料的焊接方法，该方法包括如下步骤：

（1）制备复合碳材料粉体

石墨预处理，在纳米石墨粉中掺入氟化钠，并加入金属催化剂，混匀，在惰性气体保护下在600-650℃加热，加热时间控制在10-15min，将氟化钠固定在纳米石墨粉表面上；

纳米碳纤维预处理，将纳米碳纤维用浓硫酸与高锰酸钾进行混合酸氧化，经超声剧烈搅拌之后，得到羧基化的纳米碳纤维，加入表面处理剂，在150-200℃加热处理10-15min，在氮气和氦气的混合气体保护下在400-450℃加热30-45min，得到预处理的纳米碳纤维材料；

将预处理的石墨和预处理的纳米碳纤维置于容器内，用150-250份异丙醇溶解，用强力混合器共混，然后再用超声波分散仪进行超声分散，超声频率为25-30kHz，时间为1-2h，形成均质的纳米碳导电纤维材料溶液；

将得到的纳米碳导电纤维材料溶液与化学共混物进行化学共混，所述化学共混物为聚氯乙烯，所述化学共混物的质量分数占原溶液的25-30％，用静电纺丝法制备出复合碳材料，球磨粉碎得到复合碳材料粉体；

（2）按照如下重量份配料:

Zn 66-73份

上述复合碳材料粉体 1-1.5份

Sn 6-8份

V6-9份

Cu 0.1-0.3份

Mn 0.2-0.3份；

按上述各组成的配比选择相应的粉体，按比例混合均匀得到混合粉体；

（3）将所述碳掺杂复合钎焊材料粉体将置于钎焊设备中，当真空度不低于5×10^-3Pa时，以10-15℃/min的速率升温至300-350℃，保温15-20min，以5-10℃/min的速率升温至700-750℃，保温20-25min，再以15-20℃/min的速率继续升温至钎焊温度950℃-1150℃，保温20-30min，最后随炉冷却至室温，即可。

具体实施方式

实施例一

石墨预处理，在纳米石墨粉中掺入氟化钠，并加入金属催化剂，混匀，在惰性气体保护下在600℃加热，加热时间控制在10min，将氟化钠固定在纳米石墨粉表面上。

纳米碳纤维预处理，将纳米碳纤维用浓硫酸与高锰酸钾进行混合酸氧化，经超声剧烈搅拌之后，得到羧基化的纳米碳纤维，加入表面处理剂，在150℃加热处理10min，在氮气和氦气的混合气体保护下在400℃加热30min，得到预处理的纳米碳纤维材料。

将预处理的石墨和预处理的纳米碳纤维置于容器内，用150份异丙醇溶解，用强力混合器共混，然后再用超声波分散仪进行超声分散，超声频率为25kHz，时间为1h，形成均质的纳米碳导电纤维材料溶液。

将得到的纳米碳导电纤维材料溶液与化学共混物进行化学共混，所述化学共混物为聚氯乙烯，所述化学共混物的质量分数占原溶液的25％，用静电纺丝法制备出复合碳材料，球磨粉碎得到复合碳材料粉体。

Zn66份

上述复合碳材料粉体1份

Sn6份

V 6份