一种利用泡沫金属中间层钎焊硬质合金与钢的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及钎焊硬质合金与钢的方法。
【背景技术】
[0002]硬质合金具有硬度高、耐磨损、耐腐蚀、线膨胀系数小等特点，但由于其韧性较差，脆性较高，不能对其进行普通机械加工，因此需将硬质合金镶嵌在钢基体上使用解决硬质合金成本高、形状简单、尺寸有限、韧性差等不足。由于硬质合金的热膨胀系数较小，一般为钢的1/2?1/3，硬质合金和钢材焊后由于不能同步收缩，会在焊缝区形成很高的残余应力，导致硬质合金开裂。
[0003]在缓解硬质合金和钢接头残余应力的诸多方法中，填加中间过渡层是最为有效的方法之一。采用单层中间层(多采用弹性模量较低的软质金属)时，由于“软金属”的熔点均较低，会使接头的工作温度受到很大限制；复合中间层由于缓冲层增多使施焊工艺复杂、成本增加，并且使缓冲层变厚，而且接头中的连接面增加也使其薄弱环节增加。另外，采用易变形中间层时，接头的耐热性能和强度都受到一定影响；梯度中间层制造工艺复杂，使得成本增加。故而亟需研究出一种简单而高效的中间层。
【发明内容】
[0004]本发明要解决现有硬质合金与钢连接时接头残余应力大、易使硬质合金产生裂纹的问题，而提供一种利用泡沫金属中间层钎焊硬质合金与钢的方法。
[0005]—种利用泡沫金属中间层钎焊硬质合金与钢的方法，具体是按照以下步骤进行的:
[0006]—、将硬质合金、钢、钎料箔片和泡沫金属中间层箔片分别用砂纸打磨，然后依次用丙酮超声清洗lOmin?20min，自然风干，得到预处理后的硬质合金、预处理后的钢、预处理后的钎料箔片和预处理后的泡沫金属中间层箔片；
[0007]所述的泡沫金属中间层箔片为厚度为20 μ m?200 μ m的泡沫镍或厚度为20 μ m?200 μ m泡沫铜；
[0008]二、按照从上至下依次为预处理后的硬质合金、预处理后的泡沫金属中间层箔片、预处理后的钎料箔片、预处理后的泡沫金属中间层箔片和预处理后的钢的顺序装配，得到待焊工件，并在待焊工件的硬质合金表面上施加0.03MPa?0.1MPa的压力，得到装配后的待焊工件；
[0009]三、将装配后的待焊工件置于真空钎焊炉中，对真空钎焊炉抽真空，然后将以升温速度为5°C /min?15°C /min将真空钎焊炉温度升温至1000°C?1100°C，并在温度为1000°C?1100°C的条件下保温5min?30min，最后冷却至室温，即完成利用泡沫金属中间层钎焊硬质合金与钢的方法。
[0010]本发明的有益效果是:
[0011]金属泡沫是一种新型材料，由金属骨架及孔洞所组成，其独特的网状、无方向性多孔结构使其在应力一应变曲线上有很长的塑性应变平台，具有显著的能力吸收特性和抗冲击性能。本发明主要通过引入泡沫金属做中间层，通过中间层的添加促进接头中层状固溶体组织的形成，并抑制接头处脆性化合物的生成，利于释放接头中产生的残余应力和提高接头的强度。综上本发明具有以下优点:
[0012]1、通过泡沫中间层的添加促进接头中层状固溶体组织的形成，并抑制接头处脆性化合物的生成，利于释放接头中产生的残余应力，使得接头强度得以提高，经测试，在添加不同厚度的泡沫铜金属中间层后，YG6C及16Mn接头三点强度平均值为258MPa ;
[0013]2、本发明通过添加泡沫金属中间层，有效解决了硬质合金与钢连接时残余应力大的问题，推广了硬质合金的应用。
[0014]3本发明简单、高效，且成本较低，利于工业化生产。
[0015]本发明用于一种利用泡沫金属中间层钎焊硬质合金与钢的方法。
【附图说明】
[0016]图1为本发明利用泡沫金属中间层钎焊硬质合金与钢的钎焊示意图，1为预处理后的硬质合金，2为预处理后的泡沫金属中间层箔片，3为预处理后的钎料箔片，4为预处理后的钢。
【具体实施方式】
[0017]本发明技术方案不局限于以下所列举的【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】之间的任意组合。
[0018]【具体实施方式】一:结合图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种利用泡沫金属中间层钎焊硬质合金与钢的方法，具体是按照以下步骤进行的:
[0019]—、将硬质合金、钢、钎料箔片和泡沫金属中间层箔片分别用砂纸打磨，然后依次用丙酮超声清洗lOmin?20min，自然风干，得到预处理后的硬质合金、预处理后的钢、预处理后的钎料箔片和预处理后的泡沫金属中间层箔片；
[0020]所述的泡沫金属中间层箔片为厚度为20 μ m?200 μ m的泡沫镍或厚度为20 μ m?200 μ m泡沫铜；
[0021]二、按照从上至下依次为预处理后的硬质合金、预处理后的泡沫金属中间层箔片、预处理后的钎料箔片、预处理后的泡沫金属中间层箔片和预处理后的钢的顺序装配，得到待焊工件，并在待焊工件的硬质合金表面上施加0.03MPa?0.1MPa的压力，得到装配后的待焊工件；
[0022]三、将装配后的待焊工件置于真空钎焊炉中，对真空钎焊炉抽真空，然后将以升温速度为5°C /min?15°C /min将真空钎焊炉温度升温至1000°C?1100°C，并在温度为1000°C?1100°C的条件下保温5min?30min，最后冷却至室温，即完成利用泡沫金属中间层钎焊硬质合金与钢的方法。
[0023]本实施方式的有益效果是:
[0024]1、通过泡沫中间层的添加促进接头中层状固溶体组织的形成，并抑制接头处脆性化合物的生成，利于释放接头中产生的残余应力，使得接头强度得以提高，经测试，在添加不同厚度的泡沫铜金属中间层后，YG6C及16Mn接头三点强度平均值为258MPa ;
[0025]2、本发明通过添加泡沫金属中间层，有效解决了硬质合金与钢连接时残余应力大的问题，推广了硬质合金的应用。
[0026]3本发明简单、高效，且成本较低，利于工业化生产。
[0027]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一中所述的硬质合金为YG8或YG6C。其它与【具体实施方式】一相同。
[0028]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二之一不同的是:步骤一中所述的钢为40Cr或16Mn。其它与【具体实施方式】一或二相同。
[0029]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤一中所述的钎料箔片为CuS5M01(]C0钎料箔片或CuS(]Mn15Ni钎料箔片。其它与【具体实施方式】一至三相同。
[0030]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤一中所述的泡沫金属中间层箔片为厚度为50 μπι泡沫铜。其它与【具体实施方式】一至四相同。
[0031]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是:步骤一中所述的泡沫金属中间层箔片为厚度为100 μπι泡沫铜。其它与【具体实施方式】一至五相同。
[0032]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是:步骤一中所述的泡沫金属中间层箔片为厚度为200 μ m泡沫铜。其它与【具体实施方式】一至六相同。
[0033]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是:步骤三中然后将以升温速度为5°C /min?15°C /min将真空钎焊炉温度升温至1000°C?1050°C，并在温度为1000°C?1050°C的条件下保温5min?30min。其它与【具体实施方式】一至七相同。
[0034]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八之一不同的是:步骤三中然后将以升温速度为5°C /