CN104014922A - 一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法，该方法为：一、将硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面进行表面处理后待用；二、将金属薄片进行表面处理后待用；三、将金属薄片置于硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面之间紧密贴合，得到整体工件；四、将整体工件先后经过脉冲活化处理和直流烧结处理，得到硬质合金与钢的焊接接头。本发明利用脉冲加热电流能够在待焊接面的微观区域内瞬间诱发产生高温等离子体，清洁并活化待焊接面，然后再利用直流加热电流对整体工件的待焊接面进行直流烧结处理，从而在极短的时间内获得硬质合金与钢的快速扩散焊接接头，具有焊接速度快、温度低、施加压力小以及接头强度高等优点。

Description

一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法
技术领域
本发明属于异种材料焊接技术领域，具体涉及一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法。
背景技术
硬质合金是一种通过粉末冶金的方法制备得到的金属陶瓷工具材料，具有高硬度、耐磨性好、耐腐蚀性好等优异性能，广泛应用于机械加工、地质勘探、矿山开采等领域。但是，由于硬质合金价格昂贵且韧性差，使其难以用于生产尺寸较大、形状复杂的制品，因此将硬质合金与韧性好、强度高、加工性能优异且廉价的钢焊连接起来使用，具有重要的实用价值。
硬质合金和钢的连接存在的主要技术难点主要在于硬质合金与钢之间的热膨胀系数相差较大，因此接头在连接过程中会产生较大的热应力，这容易引起靠近界面附近硬质合金的基体内产生裂纹，从而引起连接失效；其次，如何防止硬质合金中的高熔点碳化物颗粒在焊缝处聚集以及脱碳脆性相(由于C向接头处扩散而出现的富W、Fe、Co等的M6C或M12C复合型碳化物，常以η相表示)的生成，也是是获得高质量连接接头需要解决的问题。
目前，硬质合金与钢的连接方法主要有钎焊、扩散焊、电子束焊和部分瞬间液相连接等。钎焊是硬质合金与钢连接的常见方法，但是钎焊接头强度不高，且耐温性较差。专利CN103071878A利用片状锰黄铜作为钎料，在空气炉中实现硬质合金和低合金高强度钢的钎焊连接，该方法在焊接过程中不需要气体保护，降低了生产成本，但是钎料和基体在焊接过程中极易氧化，影响焊接质量。专利CN102909489采用一种Cu-Ag-Zn-Ni-Mn急冷钎料对硬质合金/钢进行真空钎焊连接，虽然能提高焊接接头强度，但钎料制备工艺繁琐；专利CN102962454以Ni基Fe-Nb-Y-C为填料使用电子束焊接方法获得硬质合金和钢接头，但电子束焊成本较高，不适于大规模生产；除此之外，专利CN103182512采用烧结-连接工艺，在液相烧结硬质合金块体的同时，实现硬质合金/钢接头的连接，这种方法虽然能获得高强度的接头，但是连接温度高(1450℃～1600℃)，且零件形状受限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法。该方法首先利用脉冲加热电流对整体工件的待焊接面进行脉冲活化处理，脉冲加热电流能够在待焊接面的微观区域内瞬间诱发产生高温等离子体，清洁并活化待焊接面，然后再利用直流加热电流对整体工件的待焊接面进行直流烧结处理，加速界面元素的相互扩散，从而在极短的时间内获得硬质合金与钢的快速扩散焊接接头，具有焊接速度快、温度低、施加压力小以及接头强度高等优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面均进行打磨处理至表面光亮无划痕，将打磨处理后的硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面均放入丙酮溶液中超声清洗去除表面杂质，冷风吹干；
步骤二、将金属薄片用砂纸打磨后进行电解抛光清洗至表面光亮平滑；所述金属薄片的厚度为50μm～800μm；
步骤三、将步骤一中超声清洗后的硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面叠合对接放置，将步骤二中电解抛光清洗后的金属薄片置于硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面之间紧密贴合，得到整体工件；
步骤四、将步骤三中所述整体工件置于等离子体活化烧结炉中，调节等离子活化烧结炉为脉冲加热模式，调节轴向压力为5MPa～40MPa，脉冲电流为200A～600A，脉冲电压10V～30V，在占空比为50％的条件下将所述整体工件脉冲活化处理30s～60s；然后调节等离子活化烧结炉为直流加热模式，调节加热电流为100A～600A，真空度为5Pa～15Pa，在烧结温度为700℃～950℃的条件下将脉冲活化处理后的整体工件直流烧结处理5min～14min，随炉冷却至室温后去除轴向压力，得到硬质合金与钢的焊接接头。
上述的一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法，其特征在于，步骤一中所述硬质合金为YG8硬质合金、YG3硬质合金或YG6X硬质合金。
上述的一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法，其特征在于，步骤一中所述钢为40Cr钢、45号钢或9SiCr钢。
上述的一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法，其特征在于，步骤一中将所述硬质合金的待焊接面进行打磨处理的具体过程为：依次采用240#、600#、800#、1000#和1500#的金刚石沙盘进行逐级打磨。
上述的一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法，其特征在于，步骤一中将所述钢的待焊接面进行打磨处理的具体过程为：依次采用280#、400#、800#和1200#的砂纸进行逐级打磨。
上述的一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法，其特征在于，步骤二中所述金属薄片为镍薄片或铜薄片，所述金属薄片的厚度为100μm～600μm。
上述的一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法，其特征在于，所述金属薄片的厚度为150μm。
上述的一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法，其特征在于，步骤四中所述轴向压力为5MPa～20MPa，脉冲电流为300A～500A，脉冲电压15V～25V，脉冲活化处理的时间为35s～50s；所述加热电流为200A～500A，真空度为8Pa～12Pa，直流烧结处理的温度为750℃～950℃，时间为6min～14min。
上述的一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法，其特征在于，所述轴向压力为14MPa，脉冲电流为400A，脉冲电压20V，脉冲活化处理的时间为40s；所述加热电流为340A，真空度为10Pa，直流烧结处理的温度850℃，时间为10min。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的方法首先利用脉冲加热电流对整体工件的待焊接面进行脉冲活化处理，脉冲加热电流能够在待焊接面的微观区域内瞬间诱发产生高温等离子体，清洁并活化待焊接面，然后再利用直流加热电流对整体工件的待焊接面进行直流烧结处理，加速界面元素的相互扩散，从而在极短的时间内获得硬质合金与钢的快速扩散焊接接头，具有焊接速度快、温度低、施加压力小以及接头强度高等优点。
2、本发明在待焊接的硬质合金和钢之间引入具有较高韧性的金属薄片作为中间层，一方面能够极大的缓解硬质合金和钢之间因热膨胀系数差异过大而形成的较大残余应力，提高接头的强度和可靠性；另一方面，中间层具有阻挡的作用，能够有效防止硬质合金中高熔点碳化物的碳向界面扩散，从而避免了界面脆性相以及硬质合金中脱碳脆性相的生成，改善了接头的连接性能。
3、本发明具有工艺设计合理，工序简单，便于批量化生成的优点。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的焊接接头焊接界面的SEM照片。
图2为图1中硬质合金与金属薄片焊接界面的放大SEM照片。
图3为图1中钢与金属薄片焊接界面的放大SEM照片。
具体实施方式
本发明各实施例中所用等离子活化烧结炉为日本Elenix公司生产的型号为ED-PASⅢ的等离子活化烧结炉。
实施例1
步骤一、将硬质合金的待焊接面依次采用240#、600#、800#、1000#和1500#的金刚石沙盘进行逐级打磨处理至表面光亮无划痕，将钢的待焊接面依次采用280#、400#、800#和1200#的砂纸进行逐级打磨处理至表面光亮无划痕，将打磨处理后的硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面均放入丙酮溶液中超声清洗去除表面杂质，冷风吹干；所述硬质合金为YG8硬质合金，硬质合金的尺寸为Φ30mm×6mm，所述钢为40Cr钢，钢的尺寸为Φ30mm×10mm；
步骤二、将金属薄片用砂纸打磨后进行电解抛光清洗至表面光亮平滑；所述金属薄片为镍薄片，所述金属薄片的厚度为150μm，所述金属薄片为直径为30mm的圆片，所述电解抛光清洗的电解液由以下重量百分比的原料组成：HF溶液20％、HNO3溶液50％的和H2SO4溶液30％；
步骤三、将步骤一中超声清洗后的硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面叠合对接放置，将步骤二中电解抛光清洗后的金属薄片置于硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面之间紧密贴合，得到整体工件；
步骤四、将步骤三中所述整体工件置于等离子体活化烧结炉中，调节等离子活化烧结炉为脉冲加热模式，调节轴向压力为14MPa，脉冲电流为400A，脉冲电压20V，在占空比为50％的条件下将所述整体工件脉冲活化处理40s；然后调节等离子活化烧结炉为直流加热模式，轴向压力不变，调节加热电流为340A，真空度为10Pa，在烧结温度为850℃的条件下将脉冲活化处理后的整体工件直流烧结处理10min，随炉冷却至室温后去除轴向压力，得到硬质合金与钢的焊接接头。
图1为本实施例制备的焊接接头焊接界面的SEM照片，图2为图1中硬质合金与金属薄片焊接界面的放大SEM照片，图3为图1中钢与金属薄片焊接界面的放大SEM照片，结合图1、图2和图3可看出中间层金属薄片与硬质合金的焊接界面和钢的焊接界面均连接平直，无明显的残余孔洞存在，整体工件结合状况良好。本实施例制备的焊接接头的剪切强度为411MPa。
实施例2
步骤一、将硬质合金的待焊接面依次采用240#、600#、800#、1000#和1500#的金刚石沙盘进行逐级打磨处理至表面光亮无划痕，将钢的待焊接面依次采用280#、400#、800#和1200#的砂纸进行逐级打磨处理至表面光亮无划痕，将打磨处理后的硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面均放入丙酮溶液中超声清洗去除表面杂质，冷风吹干；所述硬质合金为YG3硬质合金，硬质合金的尺寸为Φ10mm×6mm，所述钢为45号钢，钢的尺寸为Φ10mm×10mm；
步骤二、将金属薄片用砂纸打磨后进行电解抛光清洗至表面光亮平滑；所述金属薄片为镍薄片，所述金属薄片的厚度为100μm，所述金属薄片为直径为10mm的圆片，所述电解抛光清洗的电解液由以下重量百分比的原料组成：HF溶液20％、HNO3溶液50％的和H2SO4溶液30％；
步骤三、将步骤一中超声清洗后的硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面叠合对接放置，将步骤二中电解抛光清洗后的金属薄片置于硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面之间紧密贴合，得到整体工件；
步骤四、将步骤三中所述整体工件置于等离子体活化烧结炉中，调节等离子活化烧结炉为脉冲加热模式，调节轴向压力为20MPa，脉冲电流为300A，脉冲电压15V，在占空比为50％的条件下将所述整体工件脉冲活化处理50s；然后调节等离子活化烧结炉为直流加热模式，轴向压力不变，调节加热电流为200A，真空度为12Pa，在烧结温度为950℃的条件下将脉冲活化处理后的整体工件直流烧结处理6min，随炉冷却至室温后去除轴向压力，得到硬质合金与钢的焊接接头。
本实施例制备的焊接接头的中间层金属薄片与硬质合金的焊接界面和钢的焊接界面均连接平直，无明显的残余孔洞存在，整体工件结合状况良好。本实施例制备的焊接接头的剪切强度为379MPa。
实施例3
步骤一、将硬质合金的待焊接面依次采用240#、600#、800#、1000#和1500#的金刚石沙盘进行逐级打磨处理至表面光亮无划痕，将钢的待焊接面依次采用280#、400#、800#和1200#的砂纸进行逐级打磨处理至表面光亮无划痕，将打磨处理后的硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面均放入丙酮溶液中超声清洗去除表面杂质，冷风吹干；所述硬质合金为YG6X硬质合金，硬质合金的的尺寸为Φ50mm×6mm，所述钢为45号钢，钢的尺寸为Φ50mm×10mm；
步骤二、将金属薄片用砂纸打磨后进行电解抛光清洗至表面光亮平滑；所述金属薄片为铜薄片，所述金属薄片的厚度为800μm，所述金属薄片为直径为50mm的圆片，所述电解抛光清洗的电解液由以下重量百分比的原料组成：HF溶液20％、HNO3溶液60％的和HCl溶液20％；
步骤三、将步骤一中超声清洗后的硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面叠合对接放置，将步骤二中电解抛光清洗后的金属薄片置于硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面之间紧密贴合，得到整体工件；
步骤四、将步骤三中所述整体工件置于等离子体活化烧结炉中，调节等离子活化烧结炉为脉冲加热模式，调节轴向压力为40MPa，脉冲电流为200A，脉冲电压10V，在占空比为50％的条件下将所述整体工件脉冲活化处理30s；然后调节等离子活化烧结炉为直流加热模式，轴向压力不变，调节加热电流为100A，真空度为15Pa，在烧结温度为700℃的条件下将脉冲活化处理后的整体工件直流烧结处理14min，随炉冷却至室温后去除轴向压力，得到硬质合金与钢的焊接接头。
本实施例制备的焊接接头的中间层金属薄片与硬质合金的焊接界面和钢的焊接界面均连接平直，无明显的残余孔洞存在，整体工件结合状况良好。本实施例制备的焊接接头的剪切强度为327MPa。
实施例4
步骤一、将硬质合金的待焊接面依次采用240#、600#、800#、1000#和1500#的金刚石沙盘进行逐级打磨处理至表面光亮无划痕，将钢的待焊接面依次采用280#、400#、800#和1200#的砂纸进行逐级打磨处理至表面光亮无划痕，将打磨处理后的硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面均放入丙酮溶液中超声清洗去除表面杂质，冷风吹干；所述硬质合金为YG3硬质合金，硬质合金的尺寸为Φ30mm×6mm，所述钢为9SiCr钢，钢的尺寸为Φ30mm×10mm；
步骤二、将金属薄片用砂纸打磨后进行电解抛光清洗至表面光亮平滑；所述金属薄片为铜薄片，所述金属薄片的厚度为600μm，所述金属薄片为直径为30mm的圆片，所述电解抛光清洗的电解液由以下重量百分比的原料组成：HF溶液20％、HNO3溶液60％的和HCl溶液20％；
步骤三、将步骤一中超声清洗后的硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面叠合对接放置，将步骤二中电解抛光清洗后的金属薄片置于硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面之间紧密贴合，得到整体工件；
步骤四、将步骤三中所述整体工件置于等离子体活化烧结炉中，调节等离子活化烧结炉为脉冲加热模式，调节轴向压力为25MPa，脉冲电流为300A，脉冲电压30V，在占空比为50％的条件下将所述整体工件脉冲活化处理60s；然后调节等离子活化烧结炉为直流加热模式，轴向压力不变，调节加热电流为600A，真空度为5Pa，在烧结温度为900℃的条件下将脉冲活化处理后的整体工件直流烧结处理5min，随炉冷却至室温后去除轴向压力，得到硬质合金与钢的焊接接头。
本实施例制备的焊接接头的中间层金属薄片与硬质合金的焊接界面和钢的焊接界面均连接平直，无明显的残余孔洞存在，整体工件结合状况良好。本实施例制备的焊接接头的剪切强度为345MPa。
实施例5
步骤一、将硬质合金的待焊接面依次采用240#、600#、800#、1000#和1500#的金刚石沙盘进行逐级打磨处理至表面光亮无划痕，将钢的待焊接面依次采用280#、400#、800#和1200#的砂纸进行逐级打磨处理至表面光亮无划痕，将打磨处理后的硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面均放入丙酮溶液中超声清洗去除表面杂质，冷风吹干；所述硬质合金为YG8硬质合金，硬质合金的尺寸为Φ30mm×6mm，所述钢为9SiCr钢，钢的尺寸为Φ30mm×10mm；
步骤二、将金属薄片用砂纸打磨后进行电解抛光清洗至表面光亮平滑；所述金属薄片为铜薄片，所述金属薄片的厚度为350μm，所述金属薄片为直径为30mm的圆片，所述电解抛光清洗的电解液由以下重量百分比的原料组成：HF溶液20％、HNO3溶液60％的和HCl溶液20％；
步骤三、将步骤一中超声清洗后的硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面叠合对接放置，将步骤二中电解抛光清洗后的金属薄片置于硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面之间紧密贴合，得到整体工件；
步骤四、将步骤三中所述整体工件置于等离子体活化烧结炉中，调节等离子活化烧结炉为脉冲加热模式，调节轴向压力为15MPa，脉冲电流为400A，脉冲电压20V，在占空比为50％的条件下将所述整体工件脉冲活化处理40s；然后调节等离子活化烧结炉为直流加热模式，轴向压力不变，调节加热电流为350A，真空度为10Pa，在烧结温度为800℃的条件下将脉冲活化处理后的整体工件直流烧结处理10min，随炉冷却至室温后去除轴向压力，得到硬质合金与钢的焊接接头。
本实施例制备的焊接接头的中间层金属薄片与硬质合金的焊接界面和钢的焊接界面均连接平直，无明显的残余孔洞存在，整体工件结合状况良好。本实施例制备的焊接接头的剪切强度为367MPa。
实施例6
步骤一、将硬质合金的待焊接面依次采用240#、600#、800#、1000#和1500#的金刚石沙盘进行逐级打磨处理至表面光亮无划痕，将钢的待焊接面依次采用280#、400#、800#和1200#的砂纸进行逐级打磨处理至表面光亮无划痕，将打磨处理后的硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面均放入丙酮溶液中超声清洗去除表面杂质，冷风吹干；所述硬质合金为YG3硬质合金，硬质合金的尺寸为Φ30mm×6mm，所述钢为40Cr钢，钢的尺寸为Φ30mm×10mm；
步骤二、将金属薄片用砂纸打磨后进行电解抛光清洗至表面光亮平滑；所述金属薄片为镍薄片，所述金属薄片的厚度为300μm，所述金属薄片为直径为30mm的圆片，所述电解抛光清洗的电解液由以下重量百分比的原料组成：HF溶液20％、HNO3溶液50％的和H2SO4溶液30％；
步骤三、将步骤一中超声清洗后的硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面叠合对接放置，将步骤二中电解抛光清洗后的金属薄片置于硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面之间紧密贴合，得到整体工件；
步骤四、将步骤三中所述整体工件置于等离子体活化烧结炉中，调节等离子活化烧结炉为脉冲加热模式，调节轴向压力为5MPa，脉冲电流为500A，脉冲电压25V，在占空比为50％的条件下将所述整体工件脉冲活化处理35s；然后调节等离子活化烧结炉为直流加热模式，轴向压力不变，调节加热电流为500A，真空度为8Pa，在烧结温度为750℃的条件下将脉冲活化处理后的整体工件直流烧结处理14min，随炉冷却至室温后去除轴向压力，得到硬质合金与钢的焊接接头。
本实施例制备的焊接接头的中间层金属薄片与硬质合金的焊接界面和钢的焊接界面均连接平直，无明显的残余孔洞存在，整体工件结合状况良好。本实施例制备的焊接接头的剪切强度为338MPa。
实施例7
步骤一、将硬质合金的待焊接面依次采用240#、600#、800#、1000#和1500#的金刚石沙盘进行逐级打磨处理至表面光亮无划痕，将钢的待焊接面依次采用280#、400#、800#和1200#的砂纸进行逐级打磨处理至表面光亮无划痕，将打磨处理后的硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面均放入丙酮溶液中超声清洗去除表面杂质，冷风吹干；所述硬质合金为YG8硬质合金，硬质合金的尺寸为Φ10mm×6mm，所述钢为45号钢，钢的尺寸为Φ10mm×10mm；
步骤二、将金属薄片用砂纸打磨后进行电解抛光清洗至表面光亮平滑；所述金属薄片为镍薄片，所述金属薄片的厚度为50μm，所述金属薄片为直径为10mm的圆片，所述电解抛光清洗的电解液由以下重量百分比的原料组成：HF溶液20％、HNO3溶液50％的和H2SO4溶液30％；
步骤三、将步骤一中超声清洗后的硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面叠合对接放置，将步骤二中电解抛光清洗后的金属薄片置于硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面之间紧密贴合，得到整体工件；
步骤四、将步骤三中所述整体工件置于等离子体活化烧结炉中，调节等离子活化烧结炉为脉冲加热模式，调节轴向压力为5MPa，脉冲电流为600A，脉冲电压15V，在占空比为50％的条件下将所述整体工件脉冲活化处理50s；然后调节等离子活化烧结炉为直流加热模式，轴向压力不变，调节加热电流为500A，真空度为12Pa，在烧结温度为950℃的条件下将脉冲活化处理后的整体工件直流烧结处理5min，随炉冷却至室温后去除轴向压力，得到硬质合金与钢的焊接接头。
本实施例制备的焊接接头的中间层金属薄片与硬质合金的焊接界面和钢的焊接界面均连接平直，无明显的残余孔洞存在，整体工件结合状况良好。本实施例制备的焊接接头的剪切强度为309MPa。
实施例8
步骤一、将硬质合金的待焊接面依次采用240#、600#、800#、1000#和1500#的金刚石沙盘进行逐级打磨处理至表面光亮无划痕，将钢的待焊接面依次采用280#、400#、800#和1200#的砂纸进行逐级打磨处理至表面光亮无划痕，将打磨处理后的硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面均放入丙酮溶液中超声清洗去除表面杂质，冷风吹干；所述硬质合金为YG6X硬质合金，硬质合金的尺寸为Φ50mm×6mm，所述钢为45号钢，钢的尺寸为Φ50mm×10mm；
步骤二、将金属薄片用砂纸打磨后进行电解抛光清洗至表面光亮平滑；所述金属薄片为铜薄片，所述金属薄片的厚度为450μm，所述金属薄片为直径为50mm的圆片，所述电解抛光清洗的电解液由以下重量百分比的原料组成：HF溶液20％、HNO3溶液60％的和HCl溶液20％；
步骤三、将步骤一中超声清洗后的硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面叠合对接放置，将步骤二中电解抛光清洗后的金属薄片置于硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面之间紧密贴合，得到整体工件；
步骤四、将步骤三中所述整体工件置于等离子体活化烧结炉中，调节等离子活化烧结炉为脉冲加热模式，调节轴向压力为22MPa，脉冲电流为400A，脉冲电压20V，在占空比为50％的条件下将所述整体工件脉冲活化处理45s；然后调节等离子活化烧结炉为直流加热模式，轴向压力不变，调节加热电流为350A，真空度为10Pa，在烧结温度为830℃的条件下将脉冲活化处理后的整体工件直流烧结处理9min，随炉冷却至室温后去除轴向压力，得到硬质合金与钢的焊接接头。
本实施例制备的焊接接头的中间层金属薄片与硬质合金的焊接界面和钢的焊接界面均连接平直，无明显的残余孔洞存在，整体工件结合状况良好。本实施例制备的焊接接头的剪切强度为349MPa。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面均进行打磨处理至表面光亮无划痕，将打磨处理后的硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面均放入丙酮溶液中超声清洗去除表面杂质，冷风吹干；
步骤二、将金属薄片用砂纸打磨后进行电解抛光清洗至表面光亮平滑；所述金属薄片的厚度为50μm～800μm；
步骤三、将步骤一中超声清洗后的硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面叠合对接放置，将步骤二中电解抛光清洗后的金属薄片置于硬质合金的待焊接面和钢的待焊接面之间紧密贴合，得到整体工件；
步骤四、将步骤三中所述整体工件置于等离子体活化烧结炉中，调节等离子活化烧结炉为脉冲加热模式，调节轴向压力为5MPa～40MPa，脉冲电流为200A～600A，脉冲电压10V～30V，在占空比为50％的条件下将所述整体工件脉冲活化处理30s～60s；然后调节等离子活化烧结炉为直流加热模式，调节加热电流为100A～600A，真空度为5Pa～15Pa，在烧结温度为700℃～950℃的条件下将脉冲活化处理后的整体工件直流烧结处理5min～14min，随炉冷却至室温后去除轴向压力，得到硬质合金与钢的焊接接头。
2.按照权利要求1所述的一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法，其特征在于，步骤一中所述硬质合金为YG8硬质合金、YG3硬质合金或YG6X硬质合金。
3.按照权利要求1所述的一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法，其特征在于，步骤一中所述钢为40Cr钢、45号钢或9SiCr钢。
4.按照权利要求1所述的一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法，其特征在于，步骤一中将所述硬质合金的待焊接面进行打磨处理的具体过程为：依次采用240#、600#、800#、1000#和1500#的金刚石沙盘进行逐级打磨。
5.按照权利要求1所述的一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法，其特征在于，步骤一中将所述钢的待焊接面进行打磨处理的具体过程为：依次采用280#、400#、800#和1200#的砂纸进行逐级打磨。
6.按照权利要求1所述的一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法，其特征在于，步骤二中所述金属薄片为镍薄片或铜薄片，所述金属薄片的厚度为100μm～600μm。
7.按照权利要求6所述的一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法，其特征在于，所述金属薄片的厚度为150μm。
8.按照权利要求1所述的一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法，其特征在于，步骤四中所述轴向压力为5MPa～20MPa，脉冲电流为300A～500A，脉冲电压15V～25V，脉冲活化处理的时间为35s～50s；所述加热电流为200A～500A，真空度为8Pa～12Pa，直流烧结处理的温度为750℃～950℃，时间为6min～14min。
9.按照权利要求8所述的一种硬质合金与钢的快速扩散焊接方法，其特征在于，所述轴向压力为14MPa，脉冲电流为400A，脉冲电压20V，脉冲活化处理的时间为40s；所述加热电流为340A，真空度为10Pa，直流烧结处理的温度850℃，时间为10min。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105728928A (zh) * 2016-02-19 2016-07-06 哈尔滨工业大学（威海） 一种纳米钴中间层固相扩散连接硬质合金的方法
CN106041289A (zh) * 2016-07-05 2016-10-26 山东建筑大学 一种叠层复合材料与低合金钢的扩散连接工艺
CN106181000A (zh) * 2016-07-27 2016-12-07 武汉理工大学 一种钨合金与钼合金的连接方法
CN106238904A (zh) * 2016-08-30 2016-12-21 郑州机械研究所 一种硬质合金与钢的活化扩散连接方法
CN106825896A (zh) * 2017-04-06 2017-06-13 爱迪森自动化科技（昆山）有限公司 一种硬质合金与钢的复合中间层液相扩散焊接方法
CN108145302A (zh) * 2017-12-22 2018-06-12 合肥工业大学 一种wc同种硬质合金的sps扩散焊接方法
CN108213886A (zh) * 2018-01-22 2018-06-29 华南理工大学 一种基于薄片叠层连接的随形流道散热器及其制备方法
CN106271015B (zh) * 2016-09-18 2019-03-15 西南交通大学 一种不锈钢与可伐合金异种金属扩散焊方法
CN109514017A (zh) * 2018-11-28 2019-03-26 东莞理工学院 一种硬质合金与钢的真空扩散焊接工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102335792A (zh) * 2010-07-22 2012-02-01 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 碳钢与氧化锆陶瓷的连接方法及制得的连接件
CN102335793A (zh) * 2010-07-22 2012-02-01 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 不锈钢与氧化铝陶瓷的连接方法及制得的连接件
CN102922154A (zh) * 2012-11-29 2013-02-13 西安科技大学 一种硬质合金与合金钢的钎焊/扩散焊复合焊接方法
CN103100834A (zh) * 2013-01-28 2013-05-15 哈尔滨工业大学 一种硬质合金钢复合刀具的制造方法
CN103302371A (zh) * 2013-06-26 2013-09-18 哈尔滨工业大学 一种硬质合金与金属的扩散连接方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102335792A (zh) * 2010-07-22 2012-02-01 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 碳钢与氧化锆陶瓷的连接方法及制得的连接件
CN102335793A (zh) * 2010-07-22 2012-02-01 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 不锈钢与氧化铝陶瓷的连接方法及制得的连接件
CN102922154A (zh) * 2012-11-29 2013-02-13 西安科技大学 一种硬质合金与合金钢的钎焊/扩散焊复合焊接方法
CN103100834A (zh) * 2013-01-28 2013-05-15 哈尔滨工业大学 一种硬质合金钢复合刀具的制造方法
CN103302371A (zh) * 2013-06-26 2013-09-18 哈尔滨工业大学 一种硬质合金与金属的扩散连接方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105728928A (zh) * 2016-02-19 2016-07-06 哈尔滨工业大学（威海） 一种纳米钴中间层固相扩散连接硬质合金的方法
CN106041289A (zh) * 2016-07-05 2016-10-26 山东建筑大学 一种叠层复合材料与低合金钢的扩散连接工艺
CN106181000A (zh) * 2016-07-27 2016-12-07 武汉理工大学 一种钨合金与钼合金的连接方法
CN106238904A (zh) * 2016-08-30 2016-12-21 郑州机械研究所 一种硬质合金与钢的活化扩散连接方法
CN106238904B (zh) * 2016-08-30 2018-11-20 郑州机械研究所有限公司 一种硬质合金与钢的活化扩散连接方法
CN106271015B (zh) * 2016-09-18 2019-03-15 西南交通大学 一种不锈钢与可伐合金异种金属扩散焊方法
CN106825896A (zh) * 2017-04-06 2017-06-13 爱迪森自动化科技（昆山）有限公司 一种硬质合金与钢的复合中间层液相扩散焊接方法
CN108145302A (zh) * 2017-12-22 2018-06-12 合肥工业大学 一种wc同种硬质合金的sps扩散焊接方法
CN108213886A (zh) * 2018-01-22 2018-06-29 华南理工大学 一种基于薄片叠层连接的随形流道散热器及其制备方法
CN109514017A (zh) * 2018-11-28 2019-03-26 东莞理工学院 一种硬质合金与钢的真空扩散焊接工艺
CN109514017B (zh) * 2018-11-28 2022-06-28 自贡中兴耐磨新材料有限公司 一种硬质合金与钢的真空扩散焊接工艺

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