阅读说明：本技术 一种镍芯药皮钎涂材料 (Nickel-core chemical-coating brazing material ) 是由 龙伟民 裴夤崟 黄俊兰 孙华为 纠永涛 丁天然 张冠星 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种镍芯药皮钎涂材料,其为双层结构,呈丝状或条状,包括内芯材料以及包裹在内芯材料外部的药皮层,内芯材料为表面设有若干条沟槽的纯镍丝或纯镍条,药皮层包括以下重量份数的组分：5份有机粘结剂、15~45份WC颗粒、6份钎剂、其余为钎料金属粉,其制备方法包括：将钎料金属粉、WC颗粒、钎剂以及有机粘结剂配置成悬浮浆料加入压涂设备的涂粉缸中,将纯镍丝或纯镍条经送丝机构送入涂粉缸,用压涂设备将悬浮浆料均匀涂覆在纯镍丝或纯镍条表面,形成药皮层,经隧道烘箱烘干,经收卷装置,即得镍芯药皮钎涂材料,本发明镍芯药皮钎涂材料药皮的结合强度高,且克服了镍基钎料难加工成丝或条的难题,钎涂过程中可以实现自动化生产。(The invention provides a nickel-core chemical coating brazing material which is of a double-layer structure and is in a thread shape or a strip shape, and comprises an inner core material and a chemical coating layer wrapped outside the inner core material, wherein the inner core material is a pure nickel wire or a pure nickel strip with a plurality of grooves on the surface, and the chemical coating layer comprises the following components in parts by weight of 5 parts of organic binder, 15 ~ 45 parts of WC particles, 6 parts of brazing flux and the balance of brazing filler metal powder.)

一种镍芯药皮钎涂材料

技术领域

本发明涉及钎涂材料技术领域，具体的说是一种镍芯药皮钎涂材料。

背景技术

高性能的PDC钻头、工具、模具、耐磨零部件均要求具有高的耐磨性和耐腐蚀性，如果零件由整体的耐磨合金或耐腐蚀材料制造，不但成本较高，而且在整体力学性能方面往往不能满足要求，合理的解决方法是用表面技术在零件表面施加一层耐磨或耐蚀的金属或合金，就耐磨层而言，常用的方法有物理气相沉积法（PVD）、化学气相沉积法（CVD）、热喷涂法、堆焊法及钎涂法，物理气相沉积法和化学气相沉积法只能取得很薄的涂层，且价格较高，使用局限性较大；热喷涂层是一种机械咬合的涂层，涂层与基体的结合力差，表面堆焊的加热温度较高，容易产生热应力和变形，表面成形性差，钎涂法是钎涂层与母材系冶金结合，结合强度比热喷涂的机械结合要高得多，钎涂比堆焊时的加热温度低，热应力和母材性能的变化较小，钎涂层表面光滑，施工精度高，经过少量的加工即可达到要求的精度；

钎涂材料由两部分组成：一部分是通常的钎料合金，它的熔化温度较低，通称低熔点组分；另一部分是熔点高的硬质合金，通称高熔点组分，理论上任何一种钎料均可组成钎涂材料的低熔点组分，但作为耐磨层来说，要求钎料本身具有一定硬度，软的不行，目前，常用的为镍基钎料，镍基钎料硬、脆，加工性差，很难加工成丝或条状钎料。传统的做法是将镍基钎料先制成粉状钎料，然后与硬质合金颗粒、粘结剂、有机物等制备成悬浮的浆料钎涂材料，涂覆或粘在工件表面，为防止母材、粉状钎料的氧化及促进钎料在硬质合金颗粒、母材表面的润湿铺展，钎涂过程中往往需要不断添加钎剂，工作效率低且容易造成钎剂的大量浪费，成本较高。

发明内容

本发明提供一种镍芯药皮钎涂材料，可以卷制成盘状或轴状，钎涂过程中可实现自动化生产。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种镍芯药皮钎涂材料，所述钎涂材料为双层结构，呈丝状或条状，所述双层结构包括内芯材料以及包裹在内芯材料外部的药皮层，所述内芯材料为表面设有若干条沟槽的纯镍丝或纯镍条，若干条沟槽均匀设置在纯镍丝或纯镍条的圆周表面且沿纯镍丝或纯镍条的长度方向设置，所述药皮层包括以下质量份数的组分：5份有机粘结剂、15~45份WC颗粒、6份钎剂、其余为钎料金属粉。

进一步的，所述钎料金属粉粒度为80目～120目，WC粒度为20目～60目。

进一步的，所述钎料金属粉是镍基钎料中去除Ni元素后剩余的其他元素金属粉。

进一步的，所述钎剂为硬钎剂，所述硬钎剂包括硼砂与氟化钙的混合物，所述硼砂与氟化钙的比例为90：10。

进一步的，所述纯镍丝或纯镍条的直径为0.8-6.5mm。

进一步的，所述药皮层厚度为0.5～3.5mm。

一种镍芯药皮钎涂材料的制备方法，具体步骤为：

步骤一、制备表面设有沟槽的纯镍丝或纯镍条；

步骤二、称取上述重量的钎料金属粉、WC颗粒、钎剂以及有机粘结剂配置成悬浮浆料，备用；

步骤三、将步骤二制得的悬浮浆料加入压涂设备的涂粉缸中备用；

步骤四、将纯镍丝或纯镍条经送丝机构送入涂粉缸，用压涂设备将悬浮浆料均匀涂覆在纯镍丝或纯镍条表面，形成药皮层，经隧道烘箱烘干，经收卷装置，即得镍芯药皮钎涂材料。

进一步的，步骤一中纯镍丝或纯镍条是通过将电解镍进行冶炼、挤压、拉拔工序制得，所用拉丝模模孔内壁沿圆周方向均匀设有3～12个硬质合金凸台。

进一步的，步骤四中隧道炉烘干温度为150℃～200℃。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明克服了镍基钎料难加工成丝或条的难题，以芯部的纯镍丝或纯镍条和表面沟槽内的少量钎料金属粉组成镍基钎料，降低了全部用粉状钎料的氧化，促进了钎料与WC和母材的润湿铺展；

（2）该钎涂材料中钎料金属及WC颗粒比例一致，钎涂过程中可有效地保证钎涂质量；

（3）该钎涂材料自带钎剂，钎涂过程可实现钎剂的定量、自动添加；

（4）该钎涂材料中纯镍丝或纯镍条表面设有沟槽，与药皮结合强度高，可以卷制成盘状或轴状，钎涂过程中可实现自动化生产。

附图说明

图1为本发明的横截面结构示意图；

附图标记：1、药皮层，2、纯镍丝或纯镍条。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

一种镍芯药皮钎涂材料中的钎料合金为BNi-2、BNi-3、BN82CrSiB、BN76CrP中的任意一种，所述钎涂材料为双层结构，呈丝状或条状，所述双层结构包括表面设有若干条沟槽的纯镍丝或纯镍条2以及包裹在纯镍丝或纯镍条外部的药皮层1，若干条沟槽均匀设置在纯镍丝或纯镍条的圆周表面且沿纯镍丝或纯镍条的长度方向设置，所述纯镍丝或纯镍条的直径为0.8-6.5mm，所述药皮层厚度为0.5～3.5mm，所述药皮层为具有弹性的复合物层，所述药皮层包括以下质量份数的组分：5份有机粘结剂、15~45份WC颗粒、6份钎剂、其余为钎料金属粉，所述钎料金属粉粒度为80目～120目，WC粒度为20目～60目，所述钎料金属粉为镍基钎料中除镍元素外的其他元素粉末，所述钎剂为硬钎剂，所述硬钎剂包括硼砂与氟化钙的混合物，所述硼砂与氟化钙的比例为90：10。

实施例1：

选用BNi-2钎料合金（BNi85.4Cr7Si4.5B3.1Fe3），取直径为1.0mm，长11米的表面设有沟槽的纯镍丝，称量镍丝质量为70克，由于Ni百分比为85.4%，则钎料合金总质量为82克，按钎料合金各元素质量分数百分比计算出钎料合金中其他元素Cr、Si、B、Fe，共12克，若WC质量百分数取15%，钎剂选质量百分数为6%，粘结剂为5%，则钎料合金占整个药皮涂覆材料质量百分数为（100-15-6-5）%=74%。由钎料合金总质量、钎料合金质量百分数，算出整个药皮层质量，从而算出WC的质量、钎剂的质量、粘结剂的质量，WC颗粒选择20～30目的铸造碳化钨粉，钎剂选用硼砂：氟化钙=90：10的硬钎剂。

将上述钎料金属粉Cr、Si、B、Fe，WC颗粒，钎剂及粘结剂配制成悬浮浆料置于压涂设备的涂粉缸中备用，将直径1.0mm、长11米的纯镍丝或纯镍条通过送丝机构进入液压缸、进入涂粉缸，用压涂设备将悬浮浆料均匀涂覆在纯镍丝或纯镍条表面，形成药皮层，经隧道炉烘干进入收卷装置，制成为镍芯药皮钎涂材料。

母材选用Q235碳钢，对该实施例的产品进行磨粒磨损实验，磨粒磨损试验在MLG-130A型干式橡胶轮磨粒磨损试验机上进行。钎涂后的尺寸为57mm×25.5mm×6mm。试验载荷为20N，磨料为120号棕刚玉砂，橡胶轮转速为100r/min，砂流量为100g/min，磨损时间为15min，涂层的磨损用失重量表示，测试结果为38mg。采用同种比例的BNi-2钎料粉末、铸造碳化钨粉等制备的传统悬浮浆料钎涂材料在同种钎涂工艺及磨粒磨损试验中的测试结果为45mg，该钎涂材料的耐磨性明显高于传统粉状钎涂材料。

实施例2：

选用BNi-2钎料合金（BNi85.4Cr7Si4.5B3.1Fe3），取直径为2.0mm，长103米的表面设有沟槽的纯镍丝，称量镍丝质量约为2796克，由于Ni百分比为85.4%，则钎料总质量为3274克。按钎料各元素质量分数百分比计算出钎料其他元素Cr、Si、B、Fe，共约478克。若WC质量百分数取20%，钎剂选质量百分数为6%，粘结剂为5%，则钎料占整个药皮涂覆材料质量百分数为（100-20-6-5）%=69%。由钎料总质量、钎料质量百分数，算出整个药皮钎涂材料质量，从而算出WC的质量、钎剂的质量、粘结剂的质量。WC颗粒选择20～30目的铸造碳化钨粉，钎剂为硼砂：氟化钙=90：10的硬钎剂。

首先将上述钎料金属粉Cr、Si、B、Fe，WC颗粒，钎剂及粘结剂配制成悬浮浆料置于压涂设备的涂粉缸中备用；将直径2.0mm、长103米的纯镍丝或纯镍条通过送丝机构进入液压缸、进入涂粉缸，用压涂设备将悬浮浆料均匀涂覆在纯镍丝或纯镍条表面，形成药皮层，经隧道炉烘干进入收卷装置，制成为镍芯药皮钎涂材料。

母材选用Q235碳钢，对该实施例的产品进行磨粒磨损实验，磨粒磨损试验在MLG-130A型干式橡胶轮磨粒磨损试验机上进行。钎涂后的尺寸为57mm×25.5mm×6mm。试验载荷为20N，磨料为120号棕刚玉砂，橡胶轮转速为100r/min，砂流量为100g/min，磨损时间为15min，涂层的磨损用失重量表示，测试结果为36.4mg。采用同种比例的BNi-2钎料粉末、铸造碳化钨粉等制备的传统悬浮浆料钎涂材料，以同种钎涂工艺及磨粒磨损试验中的测试结果为44mg，该钎涂材料的耐磨性明显高于传统粉状钎涂材料。

实施例3：

选用BNi-2钎料合金（BNi85.4Cr7Si4.5B3.1Fe3），取直径为3.0mm，长105米的表面设有沟槽的纯镍丝，称量镍丝质量约为6291克，按钎料各元素质量分数百分比计算出剩余钎料金属粉Cr、Si、B、Fe，共约1075.5克，则钎料总质量为7366.5克。若WC质量百分数取25%，钎剂选质量百分数为6%，粘结剂为5%，则钎料占整个药皮涂覆材料质量百分数为（100-25-6-5）%=64%。由钎料总质量、钎料质量百分数，算出整个药皮钎涂材料质量，从而算出WC的质量、钎剂的质量、粘结剂的质量。WC颗粒选择20～30目的铸造碳化钨粉，钎剂选用硼砂：氟化钙=90：10的硬钎剂。

首先将上述钎料金属粉Cr、Si、B、Fe，WC颗粒，钎剂及粘结剂配制成悬浮浆料置于压涂设备的涂粉缸中备用；将直径3.0mm、长105米的纯镍丝或纯镍条通过送丝机构进入液压缸、进入涂粉缸，用压涂设备将悬浮浆料均匀涂覆在纯镍丝或纯镍条表面，形成药皮层，经隧道炉烘干进入收卷装置，制成镍芯药皮钎涂材料；

母材选用Q235碳钢，对该实施例的产品进行磨粒磨损实验，磨粒磨损试验在MLG-130A型干式橡胶轮磨粒磨损试验机上进行。钎涂后的尺寸为57mm×25.5mm×6mm。试验载荷为20N，磨料为120号棕刚玉砂，橡胶轮转速为100r/min，砂流量为100g/min，磨损时间为15min，涂层的磨损用失重量表示，测试结果为35.5mg。采用同种比例的BNi-2钎料粉末、铸造碳化钨粉等制备的传统悬浮浆料钎涂材料，以同种钎涂工艺及磨粒磨损试验中的测试结果为43mg，该钎涂材料的耐磨性明显高于传统粉状钎涂材料。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。