提高钎缝强度的工艺方法：技术优化探究

在工艺操作方面，钎焊温度对钎缝强度影响最大。在工程实践中，可以通过观察焊后钎缝的表观来判断钎焊温度的偏差。如果焊缝较薄而呈白色、黄褐或蓝黑色时，钎焊温度偏高；如果发现焊缝层比较厚，而钎缝不够光滑，钎焊温度偏低。

加热方式和温度场的控制对钎缝强度影响显著。在火焰钎焊和感应钎焊时，采取断续加热以控制钎缝温度场。在钎料熔化过程中，使钎缝内部温度高于外部温度；在钎料凝固过程中，使钎料内部温度低于外部温度。这种温度场精确控制的工艺可以提高钎缝强度，其机理是提高了钎缝钎着率并有效排除了钎缝残渣。

在硬质合金钎焊加热过程中，钎料与钎焊金属间将发生元素的相互扩散、溶解以及化学反应等作用。大多数情况下，这些相互作用过程，是形成优质钎焊接头的基础。通过母材元素向钎缝金属中的扩散，在一定程度上可以改善钎缝的组织和性能。然而也有一些相反的情况，由于母材元素向钎缝中分散过多而使接头性能下降。

参考文献[22]曾报道，在用纯铜钎料钎焊硬质合金和钢时，发现在钎料与硬质合金界面有金属间化合物生成，同时在硬质合金一侧边缘区中存在许多微观孔洞。接头性能试验结果表明，断裂发生在硬质合金一侧边缘区中，接头强度极度下降。这种观象也是一种柯肯-达尔效应所引起的。

参考文献[19]中根据对一些元素的化学位和不同相的摩尔吉布斯能的计算，利用化学位梯度解释了这种现象。为了防止合金中出现由于元素扩散迁移率差别而产生的微观孔洞，应当尽可能缩短在高温下的停留时间。

合理的冷却制度也可以提高钎缝强度。焊后直接冷却不如保温缓冷，要求高的工具可以采用焊后保温的工艺措施。生产节拍要求高时，可以采用300～350℃保温4～8h；生产节拍不高时，可以采用280～320℃冷却2～4h，然后在180～220℃冷却20～22h。参考文献[6]指出后者的效果更好。(www.xing528.com)

参考文献[18]提出了通过硬质合金表面改性处理的工艺技术提高接头性能。在很多情况下，有很高钎缝强度要求的硬质合金工具必须在较低的钎焊温度下钎焊。例如，在钎焊石油钻头和金属切削刀具中广泛应用的聚晶金刚石复合片时，由于聚晶金刚石热稳定性的限制，其钎焊温度一般不能超过760℃（参阅第12章12.2.5）；而对其接头强度则要求越来越高，经常要求其抗剪强度不低于400MPa。对于目前应用的钎料，只有三明治复合钎料可以满足这一要求，但价格很高。硬质合金表面改性处理的工艺方法可以较好地解决这一矛盾。

表面改性的实质是在钎焊前通过化学烧渗合金的方法对硬质合金表面进行渗合金改性处理。根据Cr、Ti、Ni三种渗合金元素进行的试验表明，采用化学烧渗的工艺可以在硬质合金表面沉积有关元素，并使其渗入表面中一定深度和具有相当浓度。渗入到硬质合金中的元素可以与WC、W₂C、Co、C相互作用，生成新的组织。此外，还可能有过剩的渗入元素存在于表面层中。在钎焊过程中，这些元素可以溶解、扩散到钎缝中心区，改善钎缝的组织和性能。根据报道，采用这种工艺以Cr进行表面改性后的硬质合金，钎焊后得到的接头强度提高最明显。

经表面改性的硬质合金，用BAg40CuZnCdNi钎料，在650℃钎焊的接头，其抗剪强度平均达到481MPa；而用801钎料在950℃钎焊后，则得到了平均高达655MPa的抗剪强度。

参考文献[23]提出了激光钎焊工艺可以减小焊接热影响区，提高钎缝强度。

参考文献[24]提出了采用铜基钎料钎焊硬质合金时，可以用钴作隔离层以提高钎缝强度。