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真空钎焊金刚石和316不锈钢
发布时间:2023-01-30

为解决真空钎焊工艺中的钎焊金刚石和316不锈钢效果差、成本高的技术问题,以及现有技术中的钎焊不适用于真空环境中的钎焊工艺,提供了金刚石和316不锈钢的真空钎焊和真空钎焊方法。本文的真空钎焊方法对金刚石和316不锈钢具有良好的钎焊效果。大颗粒金刚石可焊接到316不锈钢基体上,钎焊对人体基本无害,成本低,适用于真空环境中的钎焊金刚石和316不锈钢。为了达到上述目的,本文通过以下技术方案实现:金刚石和316不锈钢专用真空钎焊材料,包括以下百分比含量的成分

6%~8%,Si4%~8%,Sn4%~7%,B2.5%~4%,Fe2%~4%,C0.03%~0.1%,剩余为Ni。此外,一种金刚石和316不锈钢专用真空钎焊材料,包括以下10%质量成分:Cr7.5%,Si4.5%,Sn4.5%,B3.5%,Fe3.5%,C0.05%,剩余为Ni76.45%。此外,真空钎焊钎料是通过球磨制成的粉末钎料。[0011]此外,球磨处理过程中的直径为5mm以料球比为2:1的磨球速度为300rpm下球磨3h所述钎料的制备。由于Cr18Ni316不锈钢的化学成分为铁72wt%、铬18wt%、镍10wt%,鉴于316不锈钢的组成和金刚石的特性,为了形成金刚石与不锈钢之间强度较高的连接效果,钎焊钎料采用镍为基体。由于金刚石是碳的单质材料,当金刚石与不锈钢紧密连接时,通过在镍铬合金中添加强碳化物形成元素Cr(从6%到8%)或通过铬Cr金属化金刚石表面来提高金刚石与316不锈钢之间的可焊性。镍具有熔点高、抗氧化、耐腐蚀、塑性好、强度大等特点,316不锈钢中Cr含量为18wt镍含量为10%wt%,因此,真空钎焊钎料中的铬含量需要适当降低,镍含量需要增加,这有利于316不锈钢中较高含量的铬扩散到钎焊料中,而钎焊料中较高含量的镍扩散到316不锈钢中,即两者会相互扩散,相互扩散有助于提高金刚石和316不锈钢的焊接强度。钎料中的铬含量为6wt%到8wt%时可与镍形成Ni-Cr固体熔体,提高真空钎焊的热强度、抗氧化性、耐腐蚀性和润湿性;添加硅、锡、硼可降低钎焊熔点,提高钎焊对316不锈钢的润湿性,使焊接内应力小,焊缝焊接强度好,大大降低金刚石裂纹率;添加铁可提高真空钎焊焊缝的力学性能,含量控制在2%到4%之间;碳的加入可以降低镍基体的熔点,提高钎料的强度和硬度,但对钎料的润湿性影响不大。另一方面,本文提供了金刚石和316不锈钢的真空钎焊方法,包括以下步骤:氟化硼去除316不锈钢表面氧化膜:将钎焊炉底部的真空度提取到10-4Pa,加入氟化硼和5N上述高纯氩混合气I,然后将真空度控制为0.7×105Pa~0.9×105Pa,升温至600°C~720°C,绝缘5~15分钟;316不锈钢表面氧化膜恢复反应,可去除316不锈钢表面氧化膜;(2)氢氮混合物恢复316不锈钢表面氧化膜:氢和5N上述高纯氩混合气II,混合气的替换步骤(1)I,0控制真空度.7×105Pa~0.9×105Pa,升温至750°C~850°C,保温5min~20min;316不锈钢表面氧化膜恢复反应,316不锈钢表面氧化膜可在步骤(1)的基础上进一步完全去除;(3)真空钎焊阶段:停止进入步骤(2)混合物II,抽真空至0.8×10-3Pa~1×10-3Pa,将温度升至1020°C~1040°C后保温5min~20min,金刚石和316不锈钢的真空钎焊采用金刚石和316不锈钢的特殊钎焊材料。此外,步骤(1)中氟化硼在混合气I中的质量百分比为3%~5%。此外,步骤中氟化硼在混合气I中的质量百分比为3%~5%。wt%~5wt%氟化硼的气体浓度能满足钎焊除膜的要求,提高生产安全性。此外,步骤(2)中氢气在混合气II中的质量百分比为2%~3.5%。气体浓度能满足钎焊除膜的要求,提高生产安全性。此外,步骤(3)将温度升高到1020°C~1040°C升温率为5°C/min

12°C/min。有益的技术效果:316不锈钢属于奥氏体不锈钢,其表面的氧化膜是极难去除的三氧化二铬Cr2O三、三氧化二铁Fe2O3.采用本发明方法在高温下恢复316不锈钢表面与氟化硼气体的反应,以去除其表面氧化膜。为了更彻底地去除表面氧化膜,氢氮混合物用于恢复316不锈钢表面氧化膜。这两步恢复反应,316不锈钢表面氧化膜可完全去除,然后采用金刚石和316不锈钢专用真空钎焊镍基多相结果钎焊,由于钎焊熔点低,具有良好的热强度、抗氧化、耐腐蚀、润湿,使金刚石和316不锈钢焊接应力小,焊接强度高,可大大降低金刚石裂纹的比例。本文的真空钎焊方法对金刚石和316不锈钢具有良好的钎焊效果。大颗粒金刚石可焊接到316不锈钢基体上,钎焊基本无害,成本低,适用于真空环境中的钎焊金刚石和316不锈钢。


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