CN107498210A - 一种用于紫铜表面改性的Cu基材料及制备和焊接方法 - Google Patents

一种用于紫铜表面改性的Cu基材料及制备和焊接方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107498210A
CN107498210A CN201710700484.4A CN201710700484A CN107498210A CN 107498210 A CN107498210 A CN 107498210A CN 201710700484 A CN201710700484 A CN 201710700484A CN 107498210 A CN107498210 A CN 107498210A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cloth
copper base
copper
brazing
base brazing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710700484.4A
Other languages
English (en)
Inventor
许祥平
何力
黄晓龙
康昊杰
邹家生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JIANGSU YANGMING SHIP-EQUIPMENT MANUFACTURING TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
JIANGSU YANGMING SHIP-EQUIPMENT MANUFACTURING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JIANGSU YANGMING SHIP-EQUIPMENT MANUFACTURING TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical JIANGSU YANGMING SHIP-EQUIPMENT MANUFACTURING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201710700484.4A priority Critical patent/CN107498210A/zh
Publication of CN107498210A publication Critical patent/CN107498210A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/302—Cu as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/008—Soldering within a furnace
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/20—Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating
    • B23K1/206—Cleaning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/40—Making wire or rods for soldering or welding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
    • C22C29/067—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds comprising a particular metallic binder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
    • C22C29/08—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds based on tungsten carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/05—Alloys based on copper with manganese as the next major constituent

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于紫铜表面改性的Cu基材料，包括与紫铜表面连接的铜基钎焊布以及与铜基钎焊布连接的WC金属布，所述铜基钎焊布按重量百分比计的元素成分包括：Mn30％～35％，Ni4％～6％，Sn0.5％～1.5％，Zn0.5％～1.0％，Si0.1％～0.3％，La0.1％～0.2％，聚四氟乙烯0.01～0.03％，余量为Cu；所述WC金属布按重量百分比计的元素成分包括：WC50％～80％，余量为所述铜基钎焊布。本发明通过往铜基钎料中添加微量合金元素及稀土元素改善铜基钎料的熔点，润湿性和填缝能力，同时避免在涂层与基体反应层生成脆性的金属间化合物。同时将铜基钎料轧制成粘带状有利于克服工件尺寸形状复杂的问题，配合高真空的钎焊工艺有利于减少脆性金属化合物的生成，降低残余应力。

Description

一种用于紫铜表面改性的Cu基材料及制备和焊接方法
技术领域
本发明涉及用于紫铜表面改性的Cu基材料及制备和焊接方法，属于钎焊领域。
背景技术
纯铜具有优良的导电、导热性以及耐腐蚀性和加工成型性，在电力、电工、冶金和机械等工业领域有广泛的应用(如电真空器件、引线框架、通电导轨、高炉风口及连铸结晶器等)。但纯铜的表面硬度和耐磨性较差会导致某些铜器件因表面磨损或塑性变形而过早失效，服役寿命大大降低，从而限制纯铜的应用。实现纯铜有效的表面改性对拓展其应用领域具有重要意义和价值。
对纯铜进行表面改性主要有热喷涂，堆焊，电镀，激光熔敷等方法。但这些方法都存在自身的局限性，例如热喷涂制备复合涂层作业环境差，难以制备厚度较大的涂层，并且涂层与基体为机械结合，结合强度低。堆焊制备复合涂层时焊接温度场难以控制，基体材料内存在较大的残余应力并容易产生变形，堆焊后涂层表面粗糙，增加机加工程序。电镀制备的涂层厚度较薄，保护作用较差。激光熔覆一次性投资成本高，并且制备复合涂层时其较高的能量密度会造成合金元素的烧损，使硬质相与粘结相的组织发生转变，对复合涂层表面的硬度及耐磨性产生一定影响。将纯铜与硬质涂层的优异性能结合起来，才能成为理想的结构材料。对于涂层的制备需要考虑涂层与基体的线膨胀系数，导热性等差异。由于纯铜熔点较高，导热性好，在冷却时容易产生较大的残余应力，使得涂层与基体的结合强度较低。因此研制一种新的表面金属化材料、制备方法与工艺是解决上述问题和工程实际应用问题的关键。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于紫铜表面改性的Cu基材料及制备和焊接方法，能有效改善紫铜表面的耐磨性和硬度，调整涂层厚度并提高涂层与基体的结合强度。
技术方案：为实现上述目的，本发明的用于紫铜表面改性的Cu基材料，包括与紫铜表面连接的铜基钎焊布以及与铜基钎焊布连接的WC金属布，所述铜基钎焊布按重量百分比计的元素成分包括：Mn30％～35％，Ni4％～6％，Sn0.5％～1.5％，Zn0.5％～1.0％，Si0.1％～0.3％，La0.1％～0.2％，聚四氟乙烯0.01～0.03％，余量为Cu；所述WC金属布按重量百分比计的元素成分包括：WC50％～80％，余量为所述铜基钎焊布。
作为优选，所述铜基钎焊布和WC金属布均为柔性粘带状，厚度均为0.5～2.0mm。
作为优选，所述WC为镍包WC，镍包WC颗粒大小为30～45μm。
一种上述的用于紫铜表面改性的Cu基材料，包括以下步骤：
A、铜基钎焊布的制备
(1)按质量百分比称取Cu、Mn、Ni、Zn、Sn、Si、La和聚四氟乙烯粉末，并将其混合均匀；
(2)将得到的混合金属粉末颗粒在自动轧辊设备进行轧制，首先初步控制粘接布的厚度在3.0～5.0mm左右，对粘接布再一次进行轧辊，调节滚轮之间的间距，控制高度为0.5～2.0mm，给粘接布一个正压力，进行2～3次重复轧辊，对金属颗粒表面及金属颗粒之间的粘接剂产生挤压作用，粘接剂在挤压作用下形成纤维状；对铜基钎焊布正反两面进行5～6次重复轧辊，金属纤维形成一个纵横交错的立体蛛网式结构，金属颗粒镶嵌或包裹在粘接剂中，使分散的合金金属粉形成一个相互联系的整体，纤维状各个区间的金属颗粒均匀分布，轧辊形成柔性铜基钎焊布；
B、WC金属布的制备
(1)按质量百分比称取WC粉末、Cu、Mn、Ni、Zn、Sn、Si、La和聚四氟乙烯粉末，并将其混合均匀；
(2)将得到的混合金属粉末颗粒在自动扎棍设备进行轧辊，首先初步控制粘接布的厚度在3.0～5.0mm左右，对WC金属布再一次进行轧辊，调节滚轮之间的间距，控制高度为0.5～2.0mm，给WC金属布一个正压力，进行2～3次重复轧辊，对金属颗粒表面及金属颗粒之间的粘接剂产生挤压作用，粘接剂在挤压作用下形成纤维状；对WC金属布正反两面进行5～6次重复轧辊，金属纤维形成一个纵横交错的立体蛛网式结构，金属颗粒镶嵌或包裹在粘接剂中，使分散的合金金属粉形成一个相互联系的整体，纤维状各个区间的金属颗粒均匀分布，轧辊形成柔性WC金属布。
一种上述的用于紫铜表面改性的Cu基材料的钎焊工艺，包括以下步骤：
(1)准备阶段：先对待钎焊的纯铜表面进行清理，除去表面的杂质、油污和氧化膜，并置于丙酮中利用超声波清洗10-15min，根据纯铜表面的形状，裁剪相应的柔性铜基钎焊布和WC金属布；
(2)装配步骤：把纯铜基体放置在下面，将裁剪好的柔性铜基钎焊布和WC金属布按纯铜/铜基钎焊布/WC金属布的顺序放入钎焊炉；
(3)钎焊工艺：将装配好的试样整体置于真空度不低于1.5×10-3Pa的真空钎焊设备中，首先以8～10℃/min的速率升温至300～350℃，保温20～25min，以5～8℃/min的速率升温至550～600℃，保温20～25min，再以5～8℃/min的速率继续升温至800～850℃，保温20～30min，再以5～8℃/min的速率升温至钎焊温度1030～1080℃，保温20～30min，再以5～8℃/min的速率冷却至600～650℃，保温20～30min，最后随炉冷却至室温。
在本发明中，所述的WC金属布轧制前为WC颗粒与上述铜基钎焊布粉末的机械混合物。所述合金粉末Mn的质量纯度为99.50％～99.90％，Ni的质量纯度为99.50％～99.90％，Sn的质量纯度为99.50％～99.90％，Si的质量纯度为99.50％～99.90％，La的质量纯度为99.50％～99.90％，Cu的质量纯度为99.50％～99.90％。通过往铜基钎料中添加微量合金元素及稀土元素改善铜基钎料的熔点，润湿性和填缝能力，同时避免在涂层与基体反应层生成脆性的金属间化合物。同时将铜基钎料轧制成粘带状有利于克服工件尺寸形状复杂的问题，配合高真空的钎焊工艺有利于减少脆性金属化合物的生成，降低残余应力。
有益效果：本发明与现有技术相比较，所具有的优点和有益效果主要体现在以下几方面：
(1)采用本发明用于紫铜表面改性的焊接工艺，通过真空钎焊连接不会出现污染、受热不均和开裂等问题。涂层内部以及涂层与基体结合处应力集中小，涂层表面成型平整美观。
(2)本发明的紫铜表面改性的铜基材料，在轧辊的反复轧制下制成柔性纤维状的金属布材料。粘带状的铜基钎焊布和WC金属布的合金材料成分均匀，粉末致密，可以裁剪为各种形状，适应工件能力强。
(3)本发明的紫铜表面改性的铜基钎焊布与纯铜匹配性好，具有适当的熔点、良好的润湿性、填缝能力和环境友好性，同时也减少了传统铜基钎料钎焊易生成脆性化合物的问题。Mn有利于降低钎料熔点，改善钎料流动性，对钎料耐热性和润湿性也有好的影响，但当CuMn达到共晶点时熔点仍较高，因此也要控制Mn的含量。Ni有利于提高钎料的流动性和强度，但Ni会提高钎料的熔点，因此要控制Ni的含量。加入Sn和Zn能降低钎料的熔点，Zn还能增加钎料的韧性。但过多的Sn会生成脆性相，Zn易挥发，会使涂层产生气孔，并且有毒，因此对Sn、Zn的含量也要进行控制。通过加入适量的Si可以降低Zn的挥发，但过量的Si会生成氧化硅不易去除。加入微量的稀土元素可以细化晶粒。本发明通过对各合金元素的合理匹配使其发挥出最大作用。
(4)本发明一种新的用于紫铜表面改性的铜基材料(包括铜基钎焊布和WC金属布)及制备方法和焊接工艺简单易懂，实施方便快捷，便于推广应用。
具体实施方式
实施例1：
选择在50×50×8mm的纯铜基体表面制备厚度为0.5mm的WC硬质涂层，铜基钎焊布中合金粉末各元素质量比为：Mn30.0％，Ni4.0％，Sn0.5％，Zn0.5％，Si0.1％，La0.1％，聚四氟乙烯0.1％，余量为Cu。WC金属布由以下重量百分比的元素组成：WC50％，余量为铜基钎焊布。
制作工艺步骤：
1、紫铜表面改性的铜基材料中铜基钎焊布的制备步骤：
(1)按以上质量百分比称取Cu、Mn、Ni、Zn、Sn、Si、La和聚四氟乙烯粉末，并将其混合均匀；
(2)将得到的混合金属粉末颗粒在自动轧辊设备进行轧制，首先初步控制粘接布的厚度在3mm左右。对粘接布再一次进行轧辊，调节滚轮之间的间距，控制高度为0.5mm，给粘接布一个正压力，进行2～3次重复轧辊，对金属颗粒表面及金属颗粒之间的粘接剂产生挤压作用，粘接剂在挤压作用下形成纤维状；对铜基钎焊布正反两面进行5～6次重复轧辊，金属纤维形成一个纵横交错的立体蛛网式结构，金属颗粒镶嵌或包裹在粘接剂中，使分散的合金金属粉形成一个相互联系的整体，纤维状各个区间的金属颗粒均匀分布，轧辊形成柔性铜基钎焊布。
2、紫铜表面改性的铜基材料中WC金属布的制备步骤：
(1)按质量百分比称取WC粉末、Cu、Mn、Ni、Zn、Sn、Si、La和聚四氟乙烯粉末，并将其混合均匀；
(2)将得到的混合金属粉末颗粒在自动扎棍设备进行轧辊，首先初步控制粘接布的厚度在3mm。对粘接布再一次进行轧辊，调节滚轮之间的间距，控制高度为0.5mm，给粘接布一个正压力，进行2～3次重复轧辊，对金属颗粒表面及金属颗粒之间的粘接剂产生挤压作用，粘接剂在挤压作用下形成纤维状；对WC金属布正反两面进行5～6次重复轧辊，金属纤维形成一个纵横交错的立体蛛网式结构，金属颗粒镶嵌或包裹在粘接剂中，使分散的合金金属粉形成一个相互联系的整体，纤维状各个区间的金属颗粒均匀分布，轧辊形成柔性WC金属布。
高温钎焊工艺步骤为：
1、准备阶段：钎焊设备采用WZB-20真空钎焊炉，焊前，用砂纸研磨纯铜表面，用酒精清洗后放入超声波清洗器中，加入丙酮，清洗15min。随后用清洁布擦拭干净并常温干燥。根据工件大小裁剪出相应大小的铜基钎焊布和WC金属布。
2、装配步骤：把纯铜基体放置在下面，将裁剪好的柔性铜基钎焊布和WC金属布按纯铜/铜基钎焊布/WC金属布的顺序放入钎焊炉。
3、钎焊连接阶段：将装配好的试样整体置于真空度不低于1.5×10-3Pa的真空钎焊设备中，首先以8℃/min的速率升温至300℃，保温20min，以5℃/min的速率升温至550℃，保温20min，再以5℃/min的速率继续升温至800℃，保温20min，再以5℃/min的速率升温至钎焊温度1030℃，保温20min，再以5℃/min的速率冷却至600℃，保温20min，最后随炉冷却至室温。
结果：真空钎焊获得的纯铜表面涂层成型较好，金相观察发现涂层与基体结合处形成致密的界面结合，合金成分分布均匀，接头抗剪强度最高可达216MPa，涂层表面洛氏硬度最高达63.6HRC。
实施例2：
选择在50×50×8mm的纯铜基体表面制备厚度为1mm的WC硬质涂层，铜基钎焊布中合金粉末各元素质量比为：Mn32.0％，Ni5.0％，Sn1.0％，Zn0.8％，Si0.2％，La0.15％，聚四氟乙烯0.02％，余量为Cu。WC金属布由以下重量百分比的元素组成：WC60％，余量为铜基钎焊布。
制作工艺步骤：
1、紫铜表面改性的铜基材料中铜基钎焊布的制备步骤：
(1)按以上质量百分比称取Cu、Mn、Ni、Zn、Sn、Si、La和聚四氟乙烯粉末，并将其混合均匀；
(2)将得到的混合金属粉末颗粒在自动轧辊设备进行轧制，首先初步控制粘接布的厚度在4mm左右。对粘接布再一次进行轧辊，调节滚轮之间的间距，控制高度为1.0mm，给粘接布一个正压力，进行2～3次重复轧辊，对金属颗粒表面及金属颗粒之间的粘接剂产生挤压作用，粘接剂在挤压作用下形成纤维状；对铜基钎焊布正反两面进行5～6次重复轧辊，金属纤维形成一个纵横交错的立体蛛网式结构，金属颗粒镶嵌或包裹在粘接剂中，使分散的合金金属粉形成一个相互联系的整体，纤维状各个区间的金属颗粒均匀分布，轧辊形成柔性铜基钎焊布。
2、紫铜表面改性的铜基材料中WC金属布的制备步骤：
(1)按质量百分比称取WC粉末、Cu、Mn、Ni、Zn、Sn、Si、La和聚四氟乙烯粉末，并将其混合均匀；
(2)将得到的混合金属粉末颗粒在自动扎棍设备进行轧辊，首先初步控制粘接布的厚度在4mm。对粘接布再一次进行轧辊，调节滚轮之间的间距，控制高度为1mm，给粘接布一个正压力，进行2～3次重复轧辊，对金属颗粒表面及金属颗粒之间的粘接剂产生挤压作用，粘接剂在挤压作用下形成纤维状；对WC金属布正反两面进行5～6次重复轧辊，金属纤维形成一个纵横交错的立体蛛网式结构，金属颗粒镶嵌或包裹在粘接剂中，使分散的合金金属粉形成一个相互联系的整体，纤维状各个区间的金属颗粒均匀分布，轧辊形成柔性WC金属布。
高温钎焊工艺步骤为：
1、准备阶段：钎焊设备采用WZB-20真空钎焊炉，焊前，用砂纸研磨纯铜表面，用酒精清洗后放入超声波清洗器中，加入丙酮，清洗15min。随后用清洁布擦拭干净并常温干燥。根据工件大小裁剪出相应大小的铜基钎焊布和WC金属布。
2、装配步骤：把纯铜基体放置在下面，将裁剪好的柔性铜基钎焊布和WC金属布按纯铜/铜基钎焊布/WC金属布的顺序放入钎焊炉。
3、钎焊连接阶段：将装配好的试样整体置于真空度不低于1.5×10-3Pa的真空钎焊设备中，首先以9℃/min的速率升温至330℃，保温23min，以6℃/min的速率升温至580℃，保温23min，再以6℃/min的速率继续升温至830℃，保温25min，再以6℃/min的速率升温至钎焊温度1050℃，保温25min，再以6℃/min的速率冷却至630℃，保温25min，最后随炉冷却至室温。
结果：真空钎焊获得的纯铜表面涂层成型较好，金相观察发现涂层与基体结合处形成致密的界面结合，合金成分分布均匀，接头抗剪强度最高可达211MPa，涂层表面洛氏硬度最高达64.2HRC。
实施例3：
选择在50×50×8mm的纯铜基体表面制备厚度为2mm的WC硬质涂层，铜基钎焊布中合金粉末各元素质量比为：Mn35.0％，Ni6.0％，Sn1.5％，Zn1.0％，Si0.3％，La0.2％，聚四氟乙烯0.03％，余量为Cu。WC金属布由以下重量百分比的元素组成：WC80％，余量为铜基钎焊布。
制作工艺步骤：
1、紫铜表面改性的铜基材料中铜基钎焊布的制备步骤：
(1)按以上质量百分比称取Cu、Mn、Ni、Zn、Sn、Si、La和聚四氟乙烯粉末，并将其混合均匀；
(2)将得到的混合金属粉末颗粒在自动轧辊设备进行轧制，首先初步控制粘接布的厚度在5mm左右。对粘接布再一次进行轧辊，调节滚轮之间的间距，控制高度为2.0mm，给粘接布一个正压力，进行2～3次重复轧辊，对金属颗粒表面及金属颗粒之间的粘接剂产生挤压作用，粘接剂在挤压作用下形成纤维状；对铜基钎焊布正反两面进行5～6次重复轧辊，金属纤维形成一个纵横交错的立体蛛网式结构，金属颗粒镶嵌或包裹在粘接剂中，使分散的合金金属粉形成一个相互联系的整体，纤维状各个区间的金属颗粒均匀分布，轧辊形成柔性铜基钎焊布。
2、紫铜表面改性的铜基材料中WC金属布的制备步骤：
(1)按质量百分比称取WC粉末、Cu、Mn、Ni、Zn、Sn、Si、La和聚四氟乙烯粉末，并将其混合均匀；
(2)将得到的混合金属粉末颗粒在自动扎棍设备进行轧辊，首先初步控制粘接布的厚度在5.0mm。对粘接布再一次进行轧辊，调节滚轮之间的间距，控制高度为2.0mm，给粘接布一个正压力，进行2～3次重复轧辊，对金属颗粒表面及金属颗粒之间的粘接剂产生挤压作用，粘接剂在挤压作用下形成纤维状；对WC金属布正反两面进行5～6次重复轧辊，金属纤维形成一个纵横交错的立体蛛网式结构，金属颗粒镶嵌或包裹在粘接剂中，使分散的合金金属粉形成一个相互联系的整体，纤维状各个区间的金属颗粒均匀分布，轧辊形成柔性WC金属布。
高温钎焊工艺步骤为：
1、准备阶段：钎焊设备采用WZB-20真空钎焊炉，焊前，用砂纸研磨纯铜表面，用酒精清洗后放入超声波清洗器中，加入丙酮，清洗15min。随后用清洁布擦拭干净并常温干燥。根据工件大小裁剪出相应大小的铜基钎焊布和WC金属布。
2、装配步骤：把纯铜基体放置在下面，将裁剪好的柔性铜基钎焊布和WC金属布按纯铜/铜基钎焊布/WC金属布的顺序放入钎焊炉。
3、钎焊连接阶段：将装配好的试样整体置于真空度不低于1.5×10-3Pa的真空钎焊设备中，首先以10℃/min的速率升温至350℃，保温25min，以8℃/min的速率升温至600℃，保温25min，再以8℃/min的速率继续升温至850℃，保温30min，再8℃/min的速率升温至钎焊温度1080℃，保温30min，再以8℃/min的速率冷却至650℃，保温30min，最后随炉冷却至室温。
结果：真空钎焊获得的纯铜表面涂层成型较好，金相观察发现涂层与基体结合处形成致密的界面结合，合金成分分布均匀，接头抗剪强度最高可达203MPa，涂层表面洛氏硬度最高达66.6HRC
对比实施例
与实施例1～3相比，仅仅钎料的成分不同，钎料如表1所示：
表1
由实施例1-3制得的涂层表面成型平整，涂层与基体结合处形成均匀的反应层，连接界面明显，硬质合金WC颗粒分布均匀，涂层耐磨性好，表面洛氏硬度最高达66.6HRC，涂层与基体结合强度好，最高达252MPa。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于紫铜表面改性的Cu基材料，其特征在于：包括与紫铜表面连接的铜基钎焊布以及与铜基钎焊布连接的WC金属布，所述铜基钎焊布按重量百分比计的元素成分包括：Mn30％～35％，Ni4％～6％，Sn0.5％～1.5％，Zn0.5％～1.0％，Si0.1％～0.3％，La0.1％～0.2％，聚四氟乙烯0.01～0.03％，余量为Cu；所述WC金属布按重量百分比计的元素成分包括：WC50％～80％，余量为所述铜基钎焊布。
2.根据权利要求1所述的用于紫铜表面改性的Cu基材料，其特征在于：所述铜基钎焊布和WC金属布均为柔性粘带状，厚度均为0.5～2.0mm。
3.根据权利要求1所述的用于紫铜表面改性的Cu基材料，其特征在于：所述WC为镍包WC，镍包WC颗粒大小为30～45μm。
4.一种如权利要求1至3任一项所述的用于紫铜表面改性的Cu基材料，其特征在于，包括以下步骤：
A、铜基钎焊布的制备
(1)按质量百分比称取Cu、Mn、Ni、Zn、Sn、Si、La和聚四氟乙烯粉末，并将其混合均匀；
(2)将得到的混合金属粉末颗粒在自动轧辊设备进行轧制，首先初步控制粘接布的厚度在3.0～5.0mm左右，对粘接布再一次进行轧辊，调节滚轮之间的间距，控制高度为0.5～2.0mm，给粘接布一个正压力，进行2～3次重复轧辊，对金属颗粒表面及金属颗粒之间的粘接剂产生挤压作用，粘接剂在挤压作用下形成纤维状；对铜基钎焊布正反两面进行5～6次重复轧辊，金属纤维形成一个纵横交错的立体蛛网式结构，金属颗粒镶嵌或包裹在粘接剂中，使分散的合金金属粉形成一个相互联系的整体，纤维状各个区间的金属颗粒均匀分布，轧辊形成柔性铜基钎焊布；
B、WC金属布的制备
(1)按质量百分比称取WC粉末、Cu、Mn、Ni、Zn、Sn、Si、La和聚四氟乙烯粉末，并将其混合均匀；
(2)将得到的混合金属粉末颗粒在自动扎棍设备进行轧辊，首先初步控制粘接布的厚度在3.0～5.0mm左右，对WC金属布再一次进行轧辊，调节滚轮之间的间距，控制高度为0.5～2.0mm，给WC金属布一个正压力，进行2～3次重复轧辊，对金属颗粒表面及金属颗粒之间的粘接剂产生挤压作用，粘接剂在挤压作用下形成纤维状；对WC金属布正反两面进行5～6次重复轧辊，金属纤维形成一个纵横交错的立体蛛网式结构，金属颗粒镶嵌或包裹在粘接剂中，使分散的合金金属粉形成一个相互联系的整体，纤维状各个区间的金属颗粒均匀分布，轧辊形成柔性WC金属布。
5.一种如权利要求1至3所述的用于紫铜表面改性的Cu基材料的钎焊工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)准备阶段：先对待钎焊的纯铜表面进行清理，除去表面的杂质、油污和氧化膜，并置于丙酮中利用超声波清洗10-15min，根据纯铜表面的形状，裁剪相应的柔性铜基钎焊布和WC金属布；
(2)装配步骤：把纯铜基体放置在下面，将裁剪好的柔性铜基钎焊布和WC金属布按纯铜/铜基钎焊布/WC金属布的顺序放入钎焊炉；
(3)钎焊工艺：将装配好的试样整体置于真空度不低于1.5×10-3Pa的真空钎焊设备中，首先以8～10℃/min的速率升温至300～350℃，保温20～25min，以5～8℃/min的速率升温至550～600℃，保温20～25min，再以5～8℃/min的速率继续升温至800～850℃，保温20～30min，再以5～8℃/min的速率升温至钎焊温度1030～1080℃，保温20～30min，再以5～8℃/min的速率冷却至600～650℃，保温20～30min，最后随炉冷却至室温。
CN201710700484.4A 2017-08-16 2017-08-16 一种用于紫铜表面改性的Cu基材料及制备和焊接方法 Pending CN107498210A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710700484.4A CN107498210A (zh) 2017-08-16 2017-08-16 一种用于紫铜表面改性的Cu基材料及制备和焊接方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710700484.4A CN107498210A (zh) 2017-08-16 2017-08-16 一种用于紫铜表面改性的Cu基材料及制备和焊接方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107498210A true CN107498210A (zh) 2017-12-22

Family

ID=60692068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710700484.4A Pending CN107498210A (zh) 2017-08-16 2017-08-16 一种用于紫铜表面改性的Cu基材料及制备和焊接方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107498210A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109128577A (zh) * 2018-10-30 2019-01-04 西南交通大学 一种Mn-Cu合金与Fe-Cr基合金钎焊用的钎料及其制备方法
CN109576697A (zh) * 2018-11-23 2019-04-05 江苏科技大学 一种铝基涂层及制备方法、采用该涂层制备的铝合金复合材料及制备方法
CN109594073A (zh) * 2018-12-12 2019-04-09 江苏阳明船舶装备制造技术有限公司 用CuMnCo制备铜合金表面耐磨涂层及制备方法
CN109622939A (zh) * 2018-12-12 2019-04-16 江苏阳明船舶装备制造技术有限公司 用CuMnNi制备铜合金表面耐磨涂层及制备方法
CN109622938A (zh) * 2018-12-12 2019-04-16 江苏阳明船舶装备制造技术有限公司 一种用AgCuTi制备铜合金表面耐磨涂层及制备方法
CN109622973A (zh) * 2018-11-22 2019-04-16 淮北市菲美得环保科技有限公司 一种耐磨性不锈钢合金涂层的制备工艺
CN110465715A (zh) * 2019-08-15 2019-11-19 南昌大学 一种基于亚稳态条件下锡基焊点的制备工艺
CN111575611A (zh) * 2020-06-19 2020-08-25 南京尚吉增材制造研究院有限公司 SiC纤维-WC-Ni硬质合金复合材料及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101491852A (zh) * 2008-01-23 2009-07-29 日立电线株式会社 钎焊用包层材料和钎焊制品
CN102179613A (zh) * 2011-03-08 2011-09-14 张昆 钢轨表面制备焊接层和涂层的方法及其焊料
CN102886624A (zh) * 2012-11-09 2013-01-23 高金菊 一种新型低熔点铜锰锡钎料
WO2015141192A1 (ja) * 2014-03-19 2015-09-24 株式会社Uacj 耐食性及びろう付性に優れたアルミニウム合金クラッド材及びその製造方法
CN104942468A (zh) * 2015-06-25 2015-09-30 江苏科技大学 一种用于金属表面的钎焊包覆材料的制备方法
CN105458438A (zh) * 2015-12-11 2016-04-06 江苏阳明船舶装备制造技术有限公司 用于圆形金属零件表面改性的包覆材料及制备和焊接方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101491852A (zh) * 2008-01-23 2009-07-29 日立电线株式会社 钎焊用包层材料和钎焊制品
CN102179613A (zh) * 2011-03-08 2011-09-14 张昆 钢轨表面制备焊接层和涂层的方法及其焊料
CN102886624A (zh) * 2012-11-09 2013-01-23 高金菊 一种新型低熔点铜锰锡钎料
WO2015141192A1 (ja) * 2014-03-19 2015-09-24 株式会社Uacj 耐食性及びろう付性に優れたアルミニウム合金クラッド材及びその製造方法
CN104942468A (zh) * 2015-06-25 2015-09-30 江苏科技大学 一种用于金属表面的钎焊包覆材料的制备方法
CN105458438A (zh) * 2015-12-11 2016-04-06 江苏阳明船舶装备制造技术有限公司 用于圆形金属零件表面改性的包覆材料及制备和焊接方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109128577A (zh) * 2018-10-30 2019-01-04 西南交通大学 一种Mn-Cu合金与Fe-Cr基合金钎焊用的钎料及其制备方法
CN109128577B (zh) * 2018-10-30 2020-03-24 西南交通大学 一种Mn-Cu合金与Fe-Cr基合金钎焊用的钎料及其制备方法
CN109622973A (zh) * 2018-11-22 2019-04-16 淮北市菲美得环保科技有限公司 一种耐磨性不锈钢合金涂层的制备工艺
CN109576697A (zh) * 2018-11-23 2019-04-05 江苏科技大学 一种铝基涂层及制备方法、采用该涂层制备的铝合金复合材料及制备方法
CN109576697B (zh) * 2018-11-23 2021-09-24 江苏科技大学 一种铝基涂层及制备方法、采用该涂层制备的铝合金复合材料及制备方法
CN109594073A (zh) * 2018-12-12 2019-04-09 江苏阳明船舶装备制造技术有限公司 用CuMnCo制备铜合金表面耐磨涂层及制备方法
CN109622939A (zh) * 2018-12-12 2019-04-16 江苏阳明船舶装备制造技术有限公司 用CuMnNi制备铜合金表面耐磨涂层及制备方法
CN109622938A (zh) * 2018-12-12 2019-04-16 江苏阳明船舶装备制造技术有限公司 一种用AgCuTi制备铜合金表面耐磨涂层及制备方法
CN110465715A (zh) * 2019-08-15 2019-11-19 南昌大学 一种基于亚稳态条件下锡基焊点的制备工艺
CN111575611A (zh) * 2020-06-19 2020-08-25 南京尚吉增材制造研究院有限公司 SiC纤维-WC-Ni硬质合金复合材料及其制备方法
CN111575611B (zh) * 2020-06-19 2021-11-05 南京尚吉增材制造研究院有限公司 SiC纤维-WC-Ni硬质合金复合材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107498210A (zh) 一种用于紫铜表面改性的Cu基材料及制备和焊接方法
CN109877413B (zh) 一种用于SiC陶瓷钎焊的钎焊材料及钎焊方法
CN107584185A (zh) 一种镀镍石墨烯增强锡基无铅复合钎料的超声钎焊工艺
CN107695559B (zh) 一种银基复合钎料箔材及其制备方法
CN101327551A (zh) 一种钎焊材料及其制备方法以及用其进行钎焊的方法
CN109623201B (zh) 一种用于镍基高温合金钎焊的镍基钎料及其制备方法
CN102489813B (zh) 钼铜合金与不锈钢的真空活性钎焊工艺
CN101298108B (zh) 用于钛合金与钢真空钎焊的工艺方法
CN106271202B (zh) 一种复合钎焊材料及其制备方法
CN105458438B (zh) 用于圆形金属零件表面改性的包覆材料及制备和焊接方法
CN106112309A (zh) 一种用于SiC陶瓷钎焊的钎焊材料及采用该材料进行钎焊的工艺
CN109967812B (zh) 一种CoCrCuFeNi高熵合金的钎焊连接方法
CN105149717A (zh) 一种硅基陶瓷表面金属化方法
CN106563893A (zh) 一种硬质合金与钢的银钎焊焊料及银钎焊方法
CN106392368A (zh) 用于钎焊铝和铜的高温Zn基软钎料及制备和焊接方法
CN105483598A (zh) 银/铜基复合触头材料及制备工艺
CN113263237A (zh) 一种高纯硅靶材与铜背板的钎焊方法
CN110734296A (zh) 一种基于镍基高温合金与陶瓷的连接接头及其制备方法
CN107378307A (zh) 一种用于改性紫铜表面的铜基钎料布及制备方法
CN105834540A (zh) 一种Ti-Ni高温钎料钎焊TZM合金的方法
CN105965176B (zh) 用于钎焊钨铜合金与不锈钢的Ni基急冷钎料及钎焊工艺
CN106736034A (zh) 钎焊3d打印不锈钢和氧化铝陶瓷的钎料及制备和钎焊方法
CN112975204B (zh) 一种应用于铝铜异种材料焊接的自钎剂钎料及焊接方法
CN105728929B (zh) Cu和CuCrZr合金的纳米扩散连接方法
CN109622939A (zh) 用CuMnNi制备铜合金表面耐磨涂层及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171222

RJ01 Rejection of invention patent application after publication