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石墨和金刚石直接钎焊用钎料

查看：2850 　发稿日期：2016-01-13 19:22:20

（3）钎焊工艺石墨的钎焊方法可分为两大类，一类是表面金属化后进行钎焊，另一类是表面不处理直接进行钎焊。不论哪种方法，焊件装配前，应先对焊件进行预处理，用酒精或丙酮将石墨材料的表面污染物擦拭干净。表面金属化法钎焊时，应先在石墨表面电镀一层 Ni、Cu 或用等离子喷镀一层 Ti、Zr 或二硅化钼，然后采用铜基钎料或银基钎料进行钎焊。采用活性钎料直接钎焊，是目前应用最多的方法，可根据表 16 中提供的钎料选择钎焊温度。可将钎料夹置在钎焊接头中间或靠近一头。当与热膨胀系数大的金属钎焊时，可利用一定厚度的 Mo 或 Ti 作中

间缓冲层，该过渡层在钎焊加热时可发生塑性变形，吸收热应力，避免石墨开裂。例如用 Mo 做过渡接头真空钎焊石墨和耐蚀镍基合余（HastelloyN）组件，采用有良好抗熔盐腐蚀性能和抗辐射性能的 B-Pd60Ni35Cr5 钎料，钎焊温度 1260℃，保温 10min。天然金刚石可以选用 B-Ag68.8Cu16.7Ti4.5 和 B-Ag66Cu26Ti8 等活性钎料直接钎焊，钎焊应在真空或低氩气保护下进行。钎焊温度不宜超过 850℃，应选择较快的加热速度，在钎焊温度下的保温时间不能过长（一般选 10s 左右），以免在界面形成连续的 TiC 层。金刚石和合金钢钎焊时，应加塑性中间层或低膨胀合金层进行过渡，以防止热应力过大造成金刚石晶粒的破坏。超精密加工用的车刀或镗刀采用钎焊工艺制造，是将 20～100mg 的小颗粒金刚石钎焊到钢体上，钎缝的接头强度达到了 200～250MPa. 聚晶金刚石可以采用火焰钎焊、高频钎焊或真空钎焊。切削金属或石材的金刚石圆锯片，应采用高频钎焊或火焰钎焊，选用熔点较低的 Ag-Cu-Ti 活性钎料，钎焊温度控制在 850℃以下，加热时间不宜过长，并采取较慢的冷却速度。用于石油、地质钻探的聚晶金刚石钻头，工作条件恶劣，承受巨大的冲击载荷，可选用镍基钎料，用纯铜箔做中间层进行真空钎焊。例如将 350～400 粒 Ф4.5～4.5mm 的柱状聚晶金刚石钎焊到 35CrMo 或 40CrNiMo 钢的齿孔中构成切削齿，采用真空钎焊，真空度不低于 5×10-2Pa，钎焊温度为 1020±5℃，保温时间 20±2min，钎缝的抗剪强度大于 200MPa. 钎焊时应尽可能利用焊件的自重进行装配定位，使金属件处于上部

压住石墨或聚晶材料。使用夹具定位时，夹具材料应选用热膨胀系数与被焊件相近的材料。 4、铝基复合材料的钎焊（1）钎焊特点铝基复合材料主要有颗粒（包括晶须）增强和纤维增强两大类，用于增强的材料主要有 B、CB、SiC 等。铝基复合材料钎焊加热时，基体 Al 容易和增强相之间发生化学反应，如钎料中的 Si 向母材快速扩散，生成脆性倾倒物层。使材料性能降低，又由于 Al 与增强相之间的线膨胀系数差别非常大，不适当的钎焊加热会使界面产生热应力，容易导致接头开裂。此外，钎料和增强相之间润湿性差，必须对复合材料的钎焊表面进行处理或采用活性钎料，应尽可能采用真空钎焊。（2）钎焊材料及工艺 B 或 SiC 颗粒增强铝基复合材料可采用软钎焊，焊前表面处理可采用砂纸打磨、钢丝刷清理、碱洗或化学镀镍（镀层厚 0.05mm）等方法。钎料采用 S-Cd95Ag、S-Zn95Al 和 S-Cd83Zn，利用柔和的氧乙炔火焰进行加热。此外，采用 S-Zn95Al 钎料进行刮擦钎焊可获得高的连接强度。短纤维增强 6061 铝基复合材料的连接可采用真空钎焊。钎焊前表面要经磨削加工后再用 800 号砂纸研磨，在丙酮中经超声波清洗后入炉钎焊。钎料主要采用 Al-Si 系钎料，为防止 Si 向母材内的扩散，可在复合材料的钎焊表面上包覆一层纯铝箔的屏障层，或选择具有更低钎焊强度的 B-Al64SiMgBi(11.65i-15Mg-0.5Bi)钎料，该钎料的熔化温度区间为 554～572℃，钎焊温度可选 580～590℃，钎焊时间为 5min，接头

抗剪强度大于 80MPa. 对石墨颗粒增强铝基复合材料，保护气氛炉中钎焊是目前最成功的方法。为了提高润湿性，必须采用含 Mg 的 Al-Si 钎料。同铝真空钎焊一样，铝基复合材料的真空钎焊引入 Mg 蒸汽或 Ti 吸气，以及加入一定量的 Mg,可以明显改善钎料的润湿性。