硬质合金工具钎焊所用的钎料品种繁多,常见钎料几乎都能见到。用量最大的是铜基钎料和纯铜钎料,银钎料用量近几年开始迅速增加。
纯铜和铜基钎料是钎焊硬质合金时最常用的钎料。纯铜对于各种硬质合金均有良好的润湿性,但需在氢还原气氛中或者在真空条件下钎焊,方可得到最佳效果。纯铜的熔点为1083℃,钎焊温度一般在1093~1149℃之间。纯铜钎料钎焊的接头抗剪强度约为150MPa,接头塑性较高,但在温度高于320℃时,接头强度迅速降低,故不适于在高温下工作。由于纯铜钎焊温度高,接头中的热应力较大,裂纹倾向增加。
铜基钎料的熔化温度低于纯铜,常用于钎焊硬质合金的铜基钎料,大多是以铜锌合金为基,加入锰、镍等元素以提高其钎缝强度。例如,在BCu58ZnMn中加有4%(质量分数)的Mn,在钎焊YG8、YT5和YT15等硬质合金时,接头抗剪强度在室温下可达300~320MPa;在320℃时,也仍有220~240MPa,该钎料是一种钎焊硬质合金性能较好的钎料。
银钎料的综合性能优于铜基钎料。银钎料大都可以用于钎焊硬质合金,但是最适合于钎焊硬质合金的银钎料是加有Zn、Mn、Ni等元素的银铜合金。这些元素可以改善钎料的润湿性,提高钎缝强度和接头工作温度。银钎料的钎焊温度大都低于铜基钎料,对于防止钎焊裂纹有利。
复合钎料在生产应用中常常被称作三明治钎料,是近年来兴起的针对高档精密硬质合金工具或者大面积硬质合金钎焊的一种新型消应力钎料。这种钎料的心部由纯铜、铜锰合金或铜锌合金组成,外部包覆银钎料。钎焊过程中,心部材料不熔化,只是外部的银钎料熔化;不熔化的高塑性铜合金增加了钎缝厚度,钎焊过程中通过高塑性的铜合金的弹塑性变形可以有效缓解钎焊接头内部由于硬质合金与钢基体线胀系数不匹配产生的热应力,降低残余应力,提高钎缝的结合强度,从而使得硬质合金的裂纹倾向大大降低。(www.xing528.com)
图11-2所示为郑州机械研究所研制的三明治复合钎料界面结构形貌照片。三明治复合钎料生产已形成系列化产品,钎料与铜芯厚度比例可调,已形成银含量为20%~50%的系列化产品,可满足不同行业、不同档次硬质合金工具的钎焊需求。
市场上能见到的钎料几种形态主要有:直条状、丝状、圆(扁)线状、带状、片状、箔状、圆环状、扁环状、柱状、粒状、粉状、膏状、粘带和层状(三明治)等。
图11-2 三明治复合钎料界面结构形貌 Fig.11-2 Interfacial microstructure of the sandwich filler metals
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