[发明专利]一种碳化钛基陶瓷与硬质合金焊接圆棒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳化钛基陶瓷与硬质合金焊接圆棒，包括碳化钛基陶瓷棒(1)、钛涂层(2)、铜基焊料(3)、硬质合金棒(4)，碳化钛基陶瓷棒(1)的一端磁控溅射镀钛涂层(2)，碳化钛基陶瓷棒(1)的一端与硬质合金棒(4)的一端通过铜基焊料(3)形成铜基焊料层焊接。制备方法包括以下步骤：清洗碳化钛基陶瓷棒的端面和硬质合金棒的端面；用饱和硼砂水溶液煮碳化钛基陶瓷棒和硬质合金棒，再超声波清洗后进行烘干；将碳化钛基陶瓷棒的一端磁控溅射镀钛涂层；将碳化钛基陶瓷棒与硬质合金棒装配后焊接，保温后进行降温，得到碳化钛基陶瓷与硬质合金焊接圆棒。本发明能够广泛地应用于刀具、微细钻头以及电子行业用键合工具等方面。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种碳化钛基陶瓷与硬质合金焊接圆棒及其制备方法。

背景技术

碳化钛基金属陶瓷具有高熔点、高硬度和优良的化学稳定性，是切削工具、耐磨部件的优选材料。碳化钛基金属陶瓷因为抗氧化性好且耐磨性能强，被广泛地应用于刀具、微细钻头以及电子行业用键合工具等领域。由于碳化钛基金属陶瓷强韧性欠佳，将其与韧性较高、可承受冲击载荷大的硬质合金等金属材料连接可发挥各自的优势。应用最广的钎焊方法来连接硬质合金与碳化钛基金属陶瓷，将面临润湿性和残余应力等主要问题。碳化钛基金属陶瓷是典型的过渡金属碳化物，但相比于金属，极性键结构使其具有高的表面张力，从而使得不能被传统的金属熔体润湿，而且碳化钛基金属陶瓷与硬质合金两者的热膨胀系数和弹性模量不同，钎焊过程中会产生很大的内应力。高应力梯度对接头的可靠性十分不利，将导致接头强度的大幅降低，造成接头在低应力服役工况下甚至钎焊冷却过程中出现裂纹。

发明内容

针对现有技术中碳化钛基金属陶瓷湿性差和碳化钛基金属陶瓷与硬质合金钎焊过程中产生的内应力问题，本发明提供一种能够广泛地应用于刀具、微细钻头以及电子行业用键合工具等方面的碳化钛基陶瓷与硬质合金焊接圆棒及其制备方法。

本发明采用以下技术方案：

一种碳化钛基陶瓷与硬质合金焊接圆棒，其特征在于，所述焊接圆棒包括碳化钛基陶瓷棒(1)、钛涂层(2)、铜基焊料(3)、硬质合金棒(4)，所述碳化钛基陶瓷棒(1)的一端磁控溅射镀所述钛涂层(2)，所述碳化钛基陶瓷棒(1)磁控溅射镀所述钛涂层(2)的一端与所述硬质合金棒(4)的一端通过所述铜基焊料(3)形成铜基焊料层焊接；所述钛涂层(2)的厚度为1μm～5μm，所述铜基焊料层的厚度为10μm～100μm；所述碳化钛基陶瓷棒(1)的直径为1mm～20mm，所述硬质合金棒(4)的直径为1mm～20mm。

根据上述的碳化钛基陶瓷与硬质合金焊接圆棒，其特征在于，所述铜基焊料(3)中Cu的质量百分含量为60％～90％、Ag的质量百分含量为10％～40％。

根据上述的碳化钛基陶瓷与硬质合金焊接圆棒，其特征在于，所述硬质合金棒(4)的材质中包含钴，所述硬质合金棒(4)中钴的质量百分含量为4％～8％。

一种上述的碳化钛基陶瓷与硬质合金焊接圆棒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

第一步：清洗碳化钛基陶瓷棒(1)的端面和硬质合金棒(4)的端面；将饱和硼砂水溶液煮沸，将清洗后的碳化钛基陶瓷棒(1)和硬质合金棒(4)置于煮沸的饱和硼砂水溶液中，再将碳化钛基陶瓷棒(1)和硬质合金棒(4)采用超声波清洗后进行烘干；

第二步：将碳化钛基陶瓷棒(1)放入磁控溅射镀膜机中，将碳化钛基陶瓷棒(1)的一端磁控溅射镀钛涂层(2)；

第三步：将碳化钛基陶瓷棒(1)镀钛涂层(2)的一端与硬质合金棒(4)的一端之间放入铜基焊料(3)进行装配；将装配后的碳化钛基陶瓷棒(1)和硬质合金棒(4)放入真空炉中加热至铜基焊料(3)熔化，使装配后的碳化钛基陶瓷棒(1)和硬质合金棒(4)焊接，将装配后的碳化钛基陶瓷棒(1)和硬质合金棒(4)保温后进行降温，得到碳化钛基陶瓷与硬质合金焊接圆棒。