[发明专利]黑色金属的一种焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属的焊接方法，特别涉及黑色金属间的焊接方法。

背景技术

目前在金属工业领域，通常将金属分为黑色金属类和有色金属类，黑色金属主要指铁、锰、铬及其合金，如钢、生铁、铁合金、铸铁等。黑色金属的复合材料由于性能优良而被广泛应用，钎焊是实现制备黑色金属复合材料的重要方法，目前普遍采用的有还原性气氛和真空铜钎焊工艺，由于黑色金属间在钎焊时界面难以稳定熔合，要么存在钎焊接头强度低，难满足实际工况的需要，要么就是需要大量的设备投资和高成本的表面清理成本而导致生产成本很高，并且产品尺寸也受真空焊接炉的尺寸限制。   

发明内容

本发明旨在提供一种可实现黑色金属间的有效焊接，提高接头强度且有效降低钎焊工艺成本的方法。本发明通过以下方案实现：

一种黑色金属焊接方法，包括以下步骤：

（Ⅰ）将碳含量大于90%的石墨原料，经粉碎——分级后，于石墨颗粒中加入高分子聚合物成形剂，之后经制粒——再冲压成片状，制得片状钎料；

（Ⅱ）将上述片状钎料置于黑色金属待焊件之间，然后再整体将其放置于已通入惰性气体的高温容器内，持续通入惰性气体，并在一定温度条件下保温一定时间后，冷却；所述一定温度条件指介于石墨的熔点温度与熔点温度较低的待焊件的金属熔点温度之间，即待焊件在惰性气体容器内的温度应当是：高于石墨钎料的熔点值，低于待焊件黑色金属的熔点，若待焊件为两种熔点值不同的黑色金属，则真空保温温度应当低于熔点温度较低的值；所述惰性气体选自以下气体中的一种或多种混合:氮气、稀有元素气体，稀有元素气体指化学周期表中第18族的元素单质气体，如：氦气、氙气、氡气等。

尽管上述过程是在惰性气体的容器内，但石墨仍不可避免地有少量氧化并因此给焊接效果带来不利影响，为克服这种不足，所述第Ⅰ步粉碎后的石墨颗粒的平均粒径优选100~200μm即可。

所述的高分子聚合物成形剂优选石腊或/和橡胶，以降低成本。

所述片状钎料的厚度优选0.05~0.1mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.  本发明的焊接方法，不需要对被焊件作任何洁净及特殊表面前处理的工艺，甚至对于被焊面的平整程度要求都很低，因此不仅优化了工艺步骤，而且可省去用于作洁净及表面前处理的设备投资，降低工艺成本。

2.本发明中采用的石墨原料的来源非常广泛，除天然石墨、加工石墨制品等，还可以直接采用各类石墨制品或石墨粒的废料。较现行钎焊工艺中采用的各类金属钎料，原料成本也可降低。

3. 可实现将黑色属（同种、异种）材料之间实现良好的焊接，几乎没有焊缝，焊接牢靠；

具体实施方式

实施例1

（Ⅰ）将碳含量达到99%以上的天然石墨，采用机械球磨方法作研磨，再经筛分——分级，取平均粒径为100～120μm石墨粉，再向石墨粉中加入成形剂——橡胶，再经制粒，在冲床上将其冲压成厚度为0.05毫米的片状，得到片状石墨钎料。

（Ⅱ）将制得的片状石墨钎料置于碳钢——铸铁的被焊件之间，形成类似于“三明治”形状，然后再将整体放置于已通入氦气的高温炉内，持续通入氦气，加热至1100℃，保温3小时以上，冷却后出炉，即可实现两材料的良好焊接。焊接后的材料采用超声波探伤检查，未发现有焊接处有缺陷点，并经测试，焊接头强度可以达到350MPa以上。

实施例2

采用与实施例1基本相同的方法来焊接不锈钢——高铬铸铁，以下参数有不同之处：采用碳含量在90%以上的石墨制品废料作原料，研磨后的石墨粉的平均粒径为150～200μm；片状石墨钎料的厚度为0.085mm； 保温在10小时以上。