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石墨和金剛石直接釬焊用釬料

查看：3132 　發(fā)稿日期：2016-01-13 19:22:20

（3）釬焊工藝石墨的釬焊方法可分為兩大類，一類是表面金屬化后進(jìn)行釬焊，另一類是表面不處理直接進(jìn)行釬焊。不論哪種方法，焊件裝配前，應(yīng)先對焊件進(jìn)行預(yù)處理，用酒精或丙酮將石墨材料的表面污染物擦拭干凈。表面金屬化法釬焊時，應(yīng)先在石墨表面電鍍一層 Ni、Cu 或用等離子噴鍍一層 Ti、Zr 或二硅化鉬，然后采用銅基釬料或銀基釬料進(jìn)行釬焊。采用活性釬料直接釬焊，是目前應(yīng)用最多的方法，可根據(jù)表 16 中提供的釬料選擇釬焊溫度。可將釬料夾置在釬焊接頭中間或靠近一頭。當(dāng)與熱膨脹系數(shù)大的金屬釬焊時，可利用一定厚度的 Mo 或 Ti 作中

間緩沖層，該過渡層在釬焊加熱時可發(fā)生塑性變形，吸收熱應(yīng)力，避免石墨開裂。例如用 Mo 做過渡接頭真空釬焊石墨和耐蝕鎳基合余（HastelloyN）組件，采用有良好抗熔鹽腐蝕性能和抗輻射性能的 B-Pd60Ni35Cr5 釬料，釬焊溫度 1260℃，保溫 10min。天然金剛石可以選用 B-Ag68.8Cu16.7Ti4.5 和 B-Ag66Cu26Ti8 等活性釬料直接釬焊，釬焊應(yīng)在真空或低氬氣保護(hù)下進(jìn)行。釬焊溫度不宜超過 850℃，應(yīng)選擇較快的加熱速度，在釬焊溫度下的保溫時間不能過長（一般選 10s 左右），以免在界面形成連續(xù)的 TiC 層。金剛石和合金鋼釬焊時，應(yīng)加塑性中間層或低膨脹合金層進(jìn)行過渡，以防止熱應(yīng)力過大造成金剛石晶粒的破壞。超精密加工用的車刀或鏜刀采用釬焊工藝制造，是將 20～100mg 的小顆粒金剛石釬焊到鋼體上，釬縫的接頭強(qiáng)度達(dá) 到了 200～250MPa. 聚晶金剛石可以采用火焰釬焊、高頻釬焊或真空釬焊。切削金屬或石材的金剛石圓鋸片，應(yīng)采用高頻釬焊或火焰釬焊，選用熔點(diǎn)較低的 Ag-Cu-Ti 活性釬料，釬焊溫度控制在 850℃以下，加熱時間不宜過長，并采取較慢的冷卻速度。用于石油、地質(zhì)鉆探的聚晶金剛石鉆頭，工作條件惡劣，承受巨大的沖擊載荷，可選用鎳基釬料，用純銅箔做中間層進(jìn)行真空釬焊。例如將 350～400 粒 Ф4.5～4.5mm 的柱狀聚晶金剛石釬焊到 35CrMo 或 40CrNiMo 鋼的齒孔中構(gòu)成切削齒，采用真空釬焊，真空度不低于 5×10-2Pa，釬焊溫度為 1020±5℃，保溫時間 20±2min，釬縫的抗剪強(qiáng)度大于 200MPa. 釬焊時應(yīng)盡可能利用焊件的自重進(jìn)行裝配定位，使金屬件處于上部

壓住石墨或聚晶材料。使用夾具定位時，夾具材料應(yīng)選用熱膨脹系數(shù)與被焊件相近的材料。 4、鋁基復(fù)合材料的釬焊（1）釬焊特點(diǎn) 鋁基復(fù)合材料主要有顆粒（包括晶須）增強(qiáng)和纖維增強(qiáng)兩大類，用于增強(qiáng)的材料主要有 B、CB、SiC 等。鋁基復(fù)合材料釬焊加熱時，基體 Al 容易和增強(qiáng)相之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如釬料中的 Si 向母材快速擴(kuò)散，生成脆性傾倒物層。使材料性能降低，又由于 Al 與增強(qiáng)相之間的線膨脹系數(shù)差別非常大，不適當(dāng)?shù)拟F 焊加熱會使界面產(chǎn)生熱應(yīng)力，容易導(dǎo)致接頭開裂。此外，釬料和增強(qiáng)相之間潤濕性差，必須對復(fù)合材料的釬焊表面進(jìn)行處理或采用活性釬料，應(yīng)盡可能采用真空釬焊。（2）釬焊材料及工藝 B 或 SiC 顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料可采用軟釬焊，焊前表面處理可采用砂紙打磨、鋼絲刷清理、堿洗或化學(xué)鍍鎳（鍍層厚 0.05mm）等方法。釬料采用 S-Cd95Ag、S-Zn95Al 和 S-Cd83Zn，利用柔和的氧乙炔火焰進(jìn)行加熱。此外，采用 S-Zn95Al 釬料進(jìn)行刮擦釬焊可獲得高的連接強(qiáng)度。短纖維增強(qiáng) 6061 鋁基復(fù)合材料的連接可采用真空釬焊。釬焊前表面要經(jīng)磨削加工后再用 800 號砂紙研磨，在丙酮中經(jīng)超聲波清洗后入爐釬焊。釬料主要采用 Al-Si 系釬料，為防止 Si 向母材內(nèi)的擴(kuò)散，可在復(fù)合材料的釬焊表面上包覆一層純鋁箔的屏障層，或選擇具有更低釬焊強(qiáng)度的 B-Al64SiMgBi(11.65i-15Mg-0.5Bi)釬料，該釬料的熔化溫度區(qū) 間為 554～572℃，釬焊溫度可選 580～590℃，釬焊時間為 5min，接頭

抗剪強(qiáng)度大于 80MPa. 對石墨顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，保護(hù)氣氛爐中釬焊是目前最成功的方法。為了提高潤濕性，必須采用含 Mg 的 Al-Si 釬料。同鋁真空釬焊一樣，鋁基復(fù)合材料的真空釬焊引入 Mg 蒸汽或 Ti 吸氣，以及加入一定量的 Mg,可以明顯改善釬料的潤濕性。

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