硬质合金与钢的焊接

用尖片将刀片铆紧，然后在刀具离焊缝2mm外的非焊接面上涂上厚度为1～3mm的保护涂料层。待阴干后，放入250～300℃的烘箱内烘烤30min，即可进行焊接。 （2）常用的保护涂料

硬质合金钎焊中常用的保护涂料有以下两种。

① 印刷用的黑色油墨和240号粒度的石英粉，按1:2的比例混合均匀，调成糊状，即可使用。

② 用Al2O3粉20%，石墨粉80％混合均匀后，再与5%的水和50%的水玻璃（模数为1.2，密度为1.6g/cm3）液体调配而成，氧化铝越多，涂层的强度越高。 （3）钎焊中应采取的措施

当浸铜钎焊的坩埚升温至450～550℃时开始放入钎料，加热至750～780℃时放入硼砂。在加热过程中，硼砂首先熔化，然后是钎料。当钎料熔化后，硼砂浮在钎料上。硼砂既可以防止钎料氧化，又避免了钎料中的金属挥发，并使焊液温度均匀。钎焊前可以用铁丝钎料的温度是否适中。将铁丝插入铜液中再抽出来，若铁丝上均匀地粘上一层薄铜，表明钎料的温度合适，可以进行焊接；如果铁丝上粘的铜太多太厚，表明钎料温度过低；如果铁丝上粘的铜太少，并且铁丝取出后铜液不断地往下滴，表明钎料的温度过高。

浸铜钎焊前工件要先进行预热，预热温度为400～500℃，然后再放入硼砂溶液中进行第二次预热，当温度达到700℃时，即可沉入铜液中浸焊。浸焊的时间随刀具形状和尺寸大小不同而异，按截面最小的尺寸计算，每毫米需12s。为了防止工件表面的涂料脱落，在铜液中浸焊时，不能来回摆动工件。浸焊到规定的时间后，应缓缓提起工件，防止焊料因来不及冷凝而流失。焊接好后，应对工件进行保温缓冷，以减小应力。一些基体需要淬硬的工件，可在加热钎焊的同时进行淬火处理。

3.2 硬质合金钎料与钎剂 （1）钎料选择

对硬质合金钎料的主要要求如下。

① 钎料应对被钎焊硬质合金和钢基体有良好的润湿能力，保证钎料具有良好的流动性与渗透性。

② 硬质合金的使用特点之一是有较高的红硬性，所以要保证钎焊焊缝在常温和高温下有足够的强度。

③ 钎料的熔点要尽可能地低，以减小钎焊应力，防止发生裂纹，但钎料的熔点要高于焊缝的工作温度300℃，以保证刀具在高速切削时能正常工作。

④ 钎料中不应含有低蒸发点的元素，以免在钎焊加热时因钎料中的元素蒸发而影响接头质量或有害于人体健康。

硬质合金与钢的钎焊通常用铜基及银基钎料，常用钎料及相配用的钎剂见表5。

表5 常用钎料及相配用的钎剂

钎 料 型 号 熔化温度/℃ B-Cu62Zn 900～905 B-Cu60ZnMn 801 B-Cu47ZnMnNiCo(84) B-Ag45CuZn(HL303) B-Ag50ZnCuCdNi(HL315) 890～905 890～911 855～865 660～725 632～688 钎剂及其配方（质量分数）/% 200(前苏联)：硼酐66，硼砂19，氟化钙15 YJ-6：硼酸80，硼砂14.5，氟化钙5.5 QJ102：脱水氟化钾42，氟硼酸钾23，硼酐35 硬质合金与钢钎焊的钎料根据熔点和钎焊温度分为高温钎料、常温钎料和低温钎料三大类。钎焊温度在1000℃以上的钎料称为高温钎料，如紫铜和106钎料等；中温钎料的钎焊温度在850～1000℃之间，如H62、H68黄铜钎料等；低温钎料是指钎焊温度在650～850℃之间，如B-Ag-1和L-Ag-49等含银钎料。常见的硬质合金与钢钎焊用钎料的成分、性能及使用范围见表6。

表6 常见的硬质合金与钢钎焊用钎料的成分、性能和使用范围

化 学 成 分 /％ 钎料名称 铜铁镍合金 72 12 10 4.2 1.8 － － － － 1200 适于大负荷及铜镍合金 切削刃温度在70 － 30 － － － － － － 1220 900℃以下的铜锌镍合切削加工 68.7 － 27.5 － － 0.3 3.0 － － 1170 金 （白铜） 适于大负荷及99.9 － － － － － － － － 1083 切削刃温度在700℃以下的含镍黄铜 68 － 5 － － － 27 － － 1000 切削加工 电解铜 Cu Fe Ni Mn Si Al Zn Sn Ag 熔点 使用范围 /℃ H68黄铜 锰黄铜 105焊料 68 － － － － － 32 － － 950 适于中负荷切60 1.2 － 1.2 － － 37.6 － － 920 削加工，工作温度在600℃58 － － 4 － － 38 － － 909 以下者 H62黄铜 62 － － － － － 38 － － 900 银基焊料 30 － － － － － 24.7 0.3 45 820 106焊料 107焊料 B-Ag-1 L-Ag-49 － － － 20 － － － － 80 970 适于镶焊低钴和高钛合金，58 － － 4 － － 38 － － 909 如YG3，YG2，YG3X及YT3018 － 5 8 － － 20 － 49 700 等 15 － － － － － 16 － 45 615 注：L-Ag-49钎料还含有24í。

紫铜钎料的钎焊温度高而焊缝强度低，多用于真空钎焊。纯铜钎料属单相组织，比较容易控制钎焊温度，对各类硬质合金都有良好的润湿能力，塑性好、价格最便宜。紫铜钎焊焊缝的剪切应力在150MPa左右，可在400℃以下使用。 H68黄铜的钎焊温度比紫铜低得多，但因焊缝强度过低，不经常使用。H62黄铜的熔点和钎焊温度比较低，焊缝具有一定的室温强度，是比较常用的硬质合金钎料。一般用于钎焊在中、小负荷条件下使用的硬质合金工具。需要高温强度的焊缝或焊接面较小的情况下，应采用105钎料。

L-Ag-49低温银钎料在国外使用比较普遍，因其熔点较低（690～710℃），对硬质合金有较好的润湿性，有钎焊方便和应力小等优点。必要时还可以使用紫铜片做补偿垫片，几乎可以完全消除钎焊应力，避免钎焊裂纹。可用于钎焊一些易裂的硬质合金或一些大钎焊面的硬质合金工具。由于用L-Ag-49银钎料钎焊的工件随着使用温度的提高，焊缝强度迅速下降，所以用L-Ag-49钎料的工件工作温度应限制在200℃以下。与L-Ag-49银钎料配合使用的钎剂中含有较多的氟化物和氯化物，对焊后清理工作要求较高，否则会因清洗不干净而导致工件表面腐蚀。 B-Ag-1钎料是一种超低温银钎料，熔点在600～610℃左右，能使硬质合金接头的残余应力进一步降低，也可用紫铜片做补偿垫片来钎焊一些易裂的工件。由于B-Ag-1银钎料的超低熔点且对碳化钨有良好的润湿性，也适用于金刚石大锯片等某些金刚石工具的钎焊。但B-Ag-1银钎料的价格高、高温强度低，只适宜在低于150℃的温度下使用。该钎料中镉含量为24%，钎焊温度较高时容易蒸发，有害于人体健康。钎焊时除了必须控制钎焊温度外，还应在钎焊操作处安装排气装置。钎焊后也应注意将工件清洗干净，以免工件腐蚀。 （2）钎剂的选择

钎剂的作用是使刀杆和硬行焊表面的氧化物还原，使钎料能很好地润湿被钎焊的金属表面。一般钎剂的熔点人低于钎料熔点100℃以上，并有较好的流动性和较低的黏度。钎焊加热过程中熔化了的钎剂能保护钎料和钎焊面，同时起到对氧化物的还原作用。常用硬质合金与钢钎焊用钎剂的化学成分和适用范围见表7。

表7 常用硬质合金与钢钎焊钎剂的化学成分和适用范围

Na2B4O7 B2O3 H2B4O7 KF LiCl2 NaF/CaF2 100 70 85 80 55 60 70 50 － － － － 20 15 30 － － 70 － 30 － － － － 10 35 － － － 15 － 20 － 20 15 － － － － － － － － － 30 － － － － 10 10 － － － 适用范围 适于熔点在850℃以上的硬焊料焊接 适于熔点在1000℃以下的焊料焊接用 适用于高碳化钛类硬质合金焊接 适于熔点在1000℃以下的焊料焊接用 适于高碳化钛硬质合金焊接用 适于钨钴和钨钛钴类硬质合金焊接用 适于钨钛钴类硬质合金焊接用 适用于低温银焊料 适用于低温银焊料 硼砂是硬质合金与钢钎焊时最常用的钎剂，使用中应注意各种硼砂的适用范围。 ① 工业硼砂（生硼砂） 在使用前应先进行脱水处理，因为工业硼砂内含有10份结晶水（Na2B4O7.10H2O），再加上在空气中吸收了大量水分，在钎焊加热过程中会产生大量泡沫，不但使钎焊操作困难，而且也影响焊缝的质量，最好不采用。 ② 脱水硼砂（Na2B4O7） 可用于钎焊各种牌号的硬质合金工作，钎焊温度范围在850～1150℃左右，适合用为紫铜、黄铜、Cu-Zn钎料、银钎料等的钎焊熔剂，但不适于熔点低于800℃的钎料钎焊。脱水硼砂存放时必须注意防潮，若受潮应烘干后再使用。

硼砂的脱水处理是将工业硼砂盛在钢制坩埚内，将坩埚放入850℃的电阻炉或焦炭炉内加热，加热过程中坩埚内的硼砂冒出大量的白色泡沫。随着加热温度的升高，泡沫逐渐减少，直至泡沫消失。等硼砂全部融化成液体时即可停止加热，将坩埚内绿色透明的液态硼砂倒在铁盒内，冷却后即自动裂碎成绿色玻璃状碎块。脱水后的硼砂颜色与熔炼时间长短有关，熔炼时间越长硼砂的颜色越深，但对钎焊的质量没有影响。将熔炼后的硼砂块捣碎，用60～80目筛子过筛后装入瓶内待用。