[发明专利]一种硬质合金与奥氏体不锈钢的扩散钎焊方法

说明书

本发明涉及硬质合金与不锈钢的连接技术领域，尤其涉及一种硬质合金与奥氏体不锈钢的扩散钎焊方法。所述方法包括如下步骤：1)在奥氏体不锈钢待焊表面设置凸点；2)将铜基钎料表面的氧化膜清除干净；3)将铜基钎料放置于硬质合金和奥氏体不锈钢的待焊表面之间，搭接组装后得到待焊组合件；4)将待焊组合件置于真空扩散炉中进行钎焊，当真空扩散焊炉内温度达到钎焊温度时，对焊件施加轴向压力；5)焊件扩散钎焊保温完成后，卸去压力，随炉冷却至设定温度保温；然后继续随炉冷却至设定温度，取出焊件。本发明方法解决了现有硬质合金与奥氏体不锈钢钎焊接头强度较低和激光焊工艺复杂等问题，而且显著改善了复合件的焊接接头的力学性能。

技术领域

本发明涉及硬质合金与不锈钢的连接技术领域，尤其涉及一种硬质合金与奥氏体不锈钢的扩散钎焊方法。

背景技术

本发明背景技术中，公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

硬质合金是由难熔金属碳化物和粘结剂金属通过粉末冶金方法合成的，具有很高的硬度、耐磨性及良好的红硬性和导热率，广泛用于机械加工、航空航天、石油化工、电子通讯等工业领域。奥氏体不锈钢具有较高的耐蚀性，与硬质合金的连接件可在腐蚀性介质中使用。但两种母材之间的线膨胀系数相差悬殊，硬质合金的线膨胀系数一般仅为奥氏体不锈钢的1/3～1/2，焊接工艺的冷却过程中由于不锈钢一侧较大的收缩量而使得在硬质合金侧形成较大的残余拉应力，往往使接头性能不理想。

目前工业应用中，硬质合金与奥氏体不锈钢的连接方法主要有钎焊、扩散焊和激光焊。采用银基钎料钎焊连接硬质合金与奥氏体不锈钢，获得的接头强度不能满足高强使用条件；采用镍基中间层合金扩散连接硬质合金和不锈钢，焊件虽然具有良好的高温使用性能，但高温强度性能仍然受限；采用激光焊接硬质合金和奥氏体不锈钢，由于需要加填充金属而使焊接工艺复杂，增加制造成本。专利文献201410310776.3公开了一种镁合金与钢的接触反应扩散钎焊连接方法，该文献采用中间层纯铜实现了镁合金与钢的低温低压焊接，但接头强度不高，无法指导硬质合金和不锈钢的高强连接；因此，需要继续探索适于实现硬质合金和不锈钢的高强连接的焊接方法。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种硬质合金与奥氏体不锈钢的扩散钎焊方法。本发明的方法不仅解决了现有硬质合金与奥氏体不锈钢钎焊接头强度较低和激光焊工艺复杂等问题，而且显著改善了复合件的焊接接头的力学性能。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

本发明的第一目的：提供一种硬质合金与奥氏体不锈钢的扩散钎焊方法，一方面，本发明通过铜基钎焊钎料实现与硬质合金和不锈钢的润湿作用，另一方面在钎焊最高温度保温过程中施加压力，加速钎缝中的Ni元素向不锈钢母材和硬质合金中扩散，同时又可以起到减少结合界面缺陷的作用。这两种作用相互促进，加速了钎料与母材的相互扩散和界面结合，有利于提高硬质合金和钎缝的界面强度，保证焊接质量。具体的，所述方法包括如下步骤：

第一步：对硬质合金和奥氏体不锈钢的待焊面进行清理，以除去油污、氧化皮等；

第二步：在奥氏体不锈钢待焊表面设置凸点，以便于在后续加压过程中仍然能够保证钎料有效存在于硬质合金和奥氏体不锈钢待焊面之间的钎焊间隙中，保证钎缝中的元素向硬质合金和不锈钢母材的扩散；

第三步：将铜基钎料表面的氧化膜清除干净；

第四步：将铜基钎料放置于硬质合金和奥氏体不锈钢的待焊表面之间，然后对硬质合金和奥氏体不锈钢进行搭接组装，得到待焊组合件；

第五步：将待焊组合件置于真空扩散炉中进行钎焊，当真空扩散焊炉内温度达到钎焊温度时，对焊件施加轴向压力；

第六步：焊件扩散钎焊保温完成后，卸去压力，随炉冷却至设定温度保温；然后继续随炉冷却至设定温度，取出焊件。