[发明专利]一种激光钎焊原位反应AgCuTiZr钎料及其制备方法

说明书

本发明属于材料加工技术领域，具体涉及一种激光钎焊原位反应AgCuTiZr钎料及其制备方法，其解决了背景技术中的问题，该钎料以AgCu、TiH₂和ZrH₂为原料。该制备方法是将所有原料进行球磨混合，在激光钎焊下原位反应生成AgCuTiZr钎料。本发明制备的钎料润湿性能好、连接强度高，可用于cBN工具的激光钎焊制备。其中活性成分Zr相对于Ti更倾向于与Ag、Cu组元反应，生成AgZr₂和Cu₁₀Zr₇等化合物，其中Cu₁₀Zr₇可提高复合钎料的杨氏模量和延性，AgZr₂的出现易形成均匀复合层，使其表面趋于光滑；钎焊层中同时也检测到有Zr、Cu固溶体生成，可对钎焊层起到固溶强化作用，有助于提高复合钎焊层的机械性能。

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，具体涉及一种用于超硬材料立方氮化硼（cBN）与异种材料钎焊连接的激光钎焊原位反应AgCuTiZr活性钎料及其制备方法。

背景技术

钎料是实现立方氮化硼（cBN）工具制备的重要中间连接材料。银铜共晶（AgCu₂₈）因其熔化温度适中，工艺性能优越，通过添加适量活性元素，可研制适合于多数异种材料连接的活性复合钎料。Ag-Cu-Ti钎料因对cBN表现出良好的润湿性，且具有适宜的钎焊温度，是目前cBN钎焊连接应用较多的钎料之一。

然而Ag-Cu-Ti钎料的熔点相对较低，导致cBN制品工作温度低，通常小于500 ℃，高速加工较高温度下易造成钎焊层破坏。其次，由于Ti在Ag和Cu中的溶解度较小，相互作用时以形成各种金属间化合物为主，尤其是Cu₃Ti等硬脆性化合物的大量存在，导致其连接强度不高，并且活性成分Ti易于氧气发生反应形成相应的氧化物，抗氧化能力弱。此外，卢广林等利用AgCu共晶与Ti均匀混合制备的熔炼活性钎料感应钎焊cBN，发现钎料在熔炼过程中元素Ti与其他组元发生反应，导致其活性降低，对cBN的焊接性能减弱。

现有钎料制备方法主要有熔炼法和粉末冶金法。熔炼法通常在真空高温炉中进行，根据使用需求将熔炼后的钎料制成不同规格的成品钎料。熔炼钎料制备过程中因组分熔点不同而存在不同的融化次序，将导致钎料的铺展性能下降。并且由于不同金属之间的固溶度差异很大，熔炼法制备钎料合金时总会生成一定的金属间化合物，易引起钎焊接头的脆化。此外，熔炼钎料还存在组织粗大不均，并伴随明显的成分偏析现象。粉末冶金法制备钎料是将原材料压制成型后先在高频感应炉中惰性气体保护下进行烧结，然后轧制成型制成块状钎料或采用气体雾化法在高速水流或气流作用下击碎液体合金制备粉状钎料。粉末冶金法制备的钎料存在韧性及抗冲击性能低等缺点，尤其是钎料中存在较多的气孔，限制了其应用范围。在制备粉末钎料时，连续的惰性气体压缩气源使得气体消耗量大，成本昂贵。

发明内容

本发明旨在解决背景技术中所述技术问题。为此，本发明提出一种激光钎焊原位反应AgCuTiZr钎料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种激光钎焊原位反应AgCuTiZr钎料，其原料质量百分比组成为：AgCu 90.0% ~ 92.0%、TiH₂ 4.0% ~ 6.0%以及ZrH₂ 4.0% ~ 6.0%。

本发明所述激光钎焊原位反应AgCuTiZr钎料润湿性能好，连接强度高，可用于立方氮化硼工具的激光钎焊制备。所述激光钎焊原位反应AgCuTiZr钎料在立方氮化硼基体上润湿铺展良好，钎焊层表面平整；拉伸试验结果显示，其连接强度达200 MPa；钎料沿磨粒表面出现了明显的爬升将磨粒包裹紧密，说明该原位反应钎料对立方氮化硼基体具有良好的润湿性能，钎焊层表面没有出现明显的裂纹或烧蚀现象。