[发明专利]一种稀土Nd掺杂的多元镍基合金钎料的制备方法及钎焊方法

说明书

本发明公开了一种稀土Nd掺杂的多元镍基合金钎料的制备方法及钎焊方法，该钎料的组分包括Cr 5～9wt.％、B 2％～4wt.％、Si 3％～5wt.％、Fe 2％～5wt.％、Nd 0～2wt.％、其余为Ni，在真空度为1×10^‑3Pa下高频感应加热获得钎焊金刚石，保温时间8min，结果表明金刚石表面的热蚀坑面积减小，提高了钎料对金刚石的把持力，稀土掺杂还促进金刚石和钎料界面处Cr₇C₃的生成，减小界面处热裂纹的产生，有效提高钎焊金刚石式样的磨削性能。

技术领域

本发明属于超硬磨料工具技术领域，具体地说，本发明涉及一种稀土Nd掺杂的多元镍基合金钎料的制备方法及钎焊方法。

背景技术

金刚石具有高硬度、高耐磨、化学性质稳定和良好的抗腐蚀性，被广泛用作磨粒而制备金刚石工具，在硬质合金、陶瓷、玻璃、宝石等高硬脆材料的磨削加工方面具有良好的加工优势和市场前景。与传统金刚石工具相比，钎焊金刚石工具具有切削效率高，容屑空间大，使用寿命长等诸多优点，常用于硬脆材料的加工。近年来关于钎料的设计与开发是该领域的热点，中国发明专利ZL201510565404.x公开了一种带保护膜的药芯钎焊条，该焊条提高了钎焊接头的质量，在一定程度上还有利于钎料的润湿铺展。另一个中国发明专利CN201811630760.5的公布了一种经过粗轧、中轧、精轧工序后片状钎料，采用该活性钎料钎焊石墨/45号钢接头剪切强度高达355MPa。目前常用的制备钎焊金刚石工具的钎料有Ag基、Cu基和Ni基钎料，Ag基活性钎料具有较低的熔点，能很好地润湿金刚石，但成本高。Cu基钎料润湿性较好，但强度和耐磨性较差。作为一种具有高硬度和良好的耐磨性的低成本钎料，Ni基钎料可实现重负荷、恶劣环境条件下作业，因此在市场上得到了广泛的应用。

但是，基于传统Ni基钎料的钎焊金刚石工具还存在以下问题：较高的钎焊温度会造成金刚石的石墨化、化学侵蚀、残余应力等热损伤；金刚石微粉磨粒出露高度低，容屑空间小；钎焊界面的残余应力大及综合力学性能低。另外，金刚石的破损及孔洞等缺陷削弱了金刚石的机械强度和基体对金刚石的把持力，造成金刚石的断裂和脱落，缩短了金刚石工具的使用寿命。

鉴于上述问题，急需研究和开发一种钎焊工艺性能优良及金刚石工具热损伤较低的低成本钎料。

发明内容

本发明提供一种稀土Nd掺杂的多元镍基合金钎料的制备方法及钎焊方法，以解决上述背景技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种稀土Nd掺杂的多元镍基合金钎料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：称重，使用高精度电子天平称取质量百分比分别为80.0％～83.0％的Ni，5.0％～9.0％的Cr，2.0％～4.0％的B，3.0％～5.0％的Si，2.0％～5.0％的Fe和0～2.0％的Nd；将称取后的纯金属在丙酮溶液中超声清洗10～20min，然后在酒精溶液中超声清洗5min，烘干；

步骤二：熔炼制备合金铸锭，将步骤一中的Nd粉放在压片机中压成圆柱块，将步骤一中得到的金属单质和圆柱块Nd置于真空电弧熔炼炉中，抽真空后通入Ar气，在真空电弧熔炼炉中电流为3A～5A的条件下反复熔炼4～5次，得到多元镍基合金铸锭，待冷却后从真空电弧熔炼炉中取出，用砂纸打磨去除表面金属浮渣；

步骤三：制样钎料，将步骤二得到的多元镍基合金铸锭置于真空电弧熔炼炉中，在真空电弧熔炼炉中电流为4A～6A的条件下吸铸，获得厚度为100～300μm合金钎料，待冷却后从模具中取出。

优选的，所述步骤一中Ni、Cr、B、Si、Fe、Nd单质的纯度均为99.5％。

优选的，所述步骤二中压片机的压力为4～6MPa，时间为120s。

优选的，所述步骤二中真空电弧熔炼炉抽真空后，真空度要达到1×10^-3Pa。