[发明专利]一种含Gd的镍基合金钎料、制备方法及其钎焊方法

说明书

本发明涉及超硬磨料工具制备技术领域，具体涉及一种含Gd的镍基合金钎料、制备方法及其钎焊方法，该钎料的成分及重量百分比为：76.0％‑83.8％的Ni、6.0％～9.0％的Cr、2.0％～4.0％的B、3.0％～5.0％的Si、0～1％的Zn、2.0％～5.0％的Fe和0～5％的Gd，在钎焊温度1050‑1080℃，保温时间5min下高频感应加热获得钎焊金刚石，结果表明Gd掺杂钎料有效提高钎焊金刚石的出露度，减小钎料对金刚石的热腐蚀，钎焊金刚石的力学性能得到有效增强。

技术领域

本发明涉及超硬磨料工具制备技术领域，具体涉及一种含Gd的镍基合金钎料、制备方法及其钎焊方法。

背景技术

金刚石具有高硬度、高耐磨和良好的抗腐蚀性，成为了加工硬脆材料的一种优质磨料。天然金刚石含量较少且价格昂贵，并不适合用来制备加工工具。人造金刚石技术的出现使得金刚石工具得到了广泛的应用，其与金属基体固结可最大限度地发挥其磨削性能，与烧结、电镀等传统的金刚石工具相比，钎焊金刚石工具具有结合强度高，加工效率高，服役时间长等优点，从而得到广泛应用。目前用于钎焊金刚石的钎料中较为常见的是Ag基、Cu基和Ni基钎料，相比之下，Ag基钎料成本高且Cu基钎料耐磨性性差，而Ni基钎料强度较高，可实现重负荷、恶劣环境条件下作业，因此在市场上得到了广泛的应用。例如，中国发明专利CN201910823817.1公布了《耐磨涂层及其制备方法、盾构滚刀的刀圈、盾构滚刀和盾构机》，该发明所提供的耐磨涂层，在基体和镍基钎料之间添加镍铬铁合金过渡层，抑制了裂纹的萌生和扩展，增强了涂层与基体的结合强度，有效提升了盾构滚刀刀圈的耐磨性能和延长了刀圈的使用寿命。

然而基于传统Ni基钎料的钎焊金刚石工具还存在以下问题：较高的钎焊温度和触媒元素的侵蚀作用会造成金刚石的热损伤；金刚石磨粒出露高度低，磨削效率较低；钎焊界面的残余应力大及综合力学性能低，金刚石容易脱落。这些困境降低了金刚石工具的服役效率并缩短了寿命。鉴于上述问题，急需研究和开发一种钎焊工艺性能优良及金刚石工具热损伤较低的低成本钎料。目前，中国发明专利CN202210704595.3公布了《一种稀土Nd掺杂的多元镍基合金钎料的制备方法及钎焊方法》，降低钎焊金刚石的石墨化，然而，较低的出露高度限制了磨削性能的进一步提升，因此，本专利期望大幅度提升钎焊金刚石的磨削性能，以适应高负荷环境下的服役使用。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

本发明的目的在于解决由较高的钎焊温度和触媒元素Ni元素的存在造成的金刚石的石墨化、化学侵蚀和残余应力等热损伤的问题，提供了一种含Gd的镍基合金钎料、制备方法及其钎焊方法。

为了实现上述目的，本发明公开了一种含Gd的镍基合金钎料，76.0％-83.8％的Ni、6.0％～9.0％的Cr、2.0％～4.0％的B、3.0％～5.0％的Si、0～1％的Zn、2.0％～5.0％的Fe和0～5％的Gd。

所述含Gd的镍基合金钎料中的Gd的质量百分比为0～2％。

本发明还公开了上述重稀土Gd掺杂的多元镍基合金钎料的制备方法，包括以下步骤：

S1，按质量百分比称取各组分，超声清洗15～25min后烘干；

S2，将步骤S1中称取的各组分置于真空电弧熔炼炉中，抽真空炉内真空度为0.1Pa，通入纯度为99.99％的Ar气作为保护气，调整加热电流，并反复熔炼，获得合金铸锭，待冷却后从炉中取出，打磨去除表面金属浮渣；

S3，将粘结步骤S2中合金铸锭的载物台切割，得到厚度为100～300μm的合金钎料。

所述步骤S1中各组分为金属块单质，纯度均为99.5％。

所述步骤S1中超声清洗为先用丙酮溶液清洗然后再用乙醇清洗。

所述步骤S2中加热电流为60～160A，熔炼次数为4～5次。