机械制造文摘——焊接分册 钎焊专利信息 一种活性钎焊法制造耐磨陶瓷衬板的方法 专利权人：哈尔滨工业大学；发明人：李卓然，樊建新，于康 （专利授权号：ｚＬ２００９ｌ０３０９６３０．６） １ 技术领域 此发明涉及一种活性钎焊法制造耐磨陶瓷衬板的 方法，特别涉及一种适用于电力、冶金、矿山等行业的 中速磨内筒体、球磨机斜管部位，输煤系统的耐磨陶瓷 衬板。 ２ 背景技术 在冶金、化工、电力等行业的原、燃料输送系统中， 最常遇到的是设备、管道、料仓及溜槽的磨损问题。通 常采用的耐磨衬板有铸铁衬板、锰钢衬板、铸石衬板 等。由于冶金工厂为炼铁、炼钢所输送的原料多为矿 石、焦炭、石灰石和各类合金料，其对设备内衬、料仓 壁、溜管内衬的磨损严重，如在邯钢焦炭输送系统中采 用厚１６ ｍｍ的１６Ｍｎ钢衬板，仅使用半个月就将溜槽底 部磨穿。在大中型燃煤电厂输煤系统中采用１６ ｍｍ厚 的１６Ｍｎ钢衬板也仅仅使用了３～６个月就被磨穿，增 加大量的维修工作，给生产带来了很大的影响。据国 内有关统计结果表明，每年由于磨损造成的经济损失 超过４００亿元。由此可见，大力开展耐磨材料的研制 及相关强化技术的研究，提高耐磨衬板的质量，以降低 由于摩擦、磨损所造成的能源和原材料方面的损失，保 障相应的耐磨设备和设施的安全运行，对于国民经济 建设的发展具有十分重大的意义。有关衬板材料的研 究开发，国内外都已取得很大进展，但是现在已经应用 的衬板都存在一些缺陷。比如金属衬板件重、设备负 荷高、更换复杂，且只能用于研磨不怕铁质污染的物 料；橡胶衬板则存在易老化、抗撕裂性差的缺点，尤其 是在高速硬质物料的冲击下，作业温度升高，磨损速度 大大加快。因此寻求一种低成本、高效能的耐磨衬板 越来越多地为企业所重视和接受。随着陶瓷与金属连 接技术的逐步发展，陶瓷衬板由于其耐磨性能强越来 越多地成为研究的重点，而为了避免粘接而造成的结 合强度低，在高温环境下易老化。采用陶瓷与金属的 钎焊连接，提高使用寿命，增强设备安全稳定性。 Ａ１ Ｏ 陶瓷具有硬度高，有很好的耐磨性、耐腐蚀 性、耐高温性能，可以在１ ６００℃高温下长期使用，是一 种很有前途的陶瓷材料。 ３ 发明内容 针对上述问题，提供一种活性钎焊法制造耐磨陶 瓷衬板的方法，以克服现有耐磨衬板结合强度低，在高 温环境下易老化的缺点。 为实现上述的目的，此发明所采取的技术方案：一 种活性钎焊法制造耐磨陶瓷衬板的方法由陶瓷块与基 板高温连接而成。首先将每块陶瓷块放置在基板上凹 槽形成的网格上；陶瓷块是采用质量分数９５％的氧化 铝陶瓷材料制成；陶瓷块与衬板连接是采用真空钎焊， 并采用Ａｇ．Ｃｕ共晶粉＋Ｔｉｌ 活性粉末钎料。铜粉纯度 为９９．８％，粒径≤５３ ｔｘｍ，银粉纯度为９９．９５％，粒径≤ １ ｍ，Ｔｉｌ：粉纯度为９９．５％，粒径≤５３ ｍ。活性钎料 中Ｔｉｌ 的质量分数为３％，Ａｇ．Ｃｕ共晶粉的质量分数 为９７％。鲰一Ｃｕ共晶粉中Ｃｕ的质量分数为２８％，Ａｇ 的质量分数为７２％。配比准确称取原始粉料共２５ ｇ， 将其与硬质不锈钢球一起放入２５０ ｍＬ不锈钢密封罐 中，球料质量比为２０：１，紧固密封后抽真空，然后充人 氩气保护。采用ＸＱＭ型变频式行星球磨机（公转转速 ２００ ｒ／ｍｉｎ，自转转速３００ ｒ／ｍｉｎ）。对混合粉进行球磨， 在球磨过程中定时３０ ｈ停机。将获得的活性金属粉末 与粘接剂１：２０的质量比制得活性金属粉末膏。 ３．１ 陶瓷块与衬板焊前准备 （１）陶瓷件表面加工：用Ｗ一１金刚石研磨膏对试 验用陶瓷件表面进行抛光，表面粗糙度尺：达０．８ ｍ。 （２）试验前用１８０＃，４００＃，６００＃砂纸清理１６Ｍｎ钢 表面，直至露出洁净表面。 （３）零件的表面清洗：把瓷件先用丙酮超声波清洗 ２０ ｍｉｎ，再用铝材专用超声波清洗液超声波清洗１０ ｍｉｎ，晾干备用。１６Ｍｎ钢用超声波清洗２０ ｍｉｎ，再用酒 ２０１３年第１期４ｌ 钎焊专利信息 精溶液进行超声波清洗１０ ｍｉｎ，晾干备用。 （４）把清洗过的瓷件加热到１ ０００℃素烧６０ ｍｉｎ， 随炉冷却后放入干燥瓶中备用。 ３．２ 陶瓷块与基板焊接工艺 机械制造文摘——焊接分册 （４）３次升温阶段：以１０￣Ｃ／ｍｉｎ的速度加热到８００ ℃，保温１０ ｍｉｎ，使ＴｉＨ：脱氢完全，活性钎料逐渐熔化。 （５）４次升温阶段：以１０℃／ｍｉｎ的速度加热到８６０ ℃，保温１５ ｍｉｎ，使活性钎料润湿陶瓷，与两侧发生均 匀的反应形成连接。 （１）抽真空：将工件装配好放人真空炉内，在工件 进入炉后，利用抽真空系统将真空炉内抽真空到０．１× １０一 Ｐａ。 （６）降温阶段：冷却时，为了减小残余应力，先以５ ｃＩ＝／ｍｉｎ的速度冷却到６００ ｏＣ以下，再随炉冷却。 ３．３此发明的优点 （２）快速加热阶段：以２０￣Ｃ／ｍｉｎ的速度加热到 ４５０ ｏＣ，保温３０ ｍｉｎ，使被焊件整体均匀加热，粘接剂逐 渐蒸发。 （３）２次升温阶段：以１０ ｏＣ／ｍｉｎ的速度加热到７００ 采用上述技术方案制作的耐磨陶瓷衬板，具有耐 磨强度高和结合强度高的优点，能够在较高温度的恶 劣环境中长期使用，解决了高温度环境设备的磨损 问题。 ℃，保温３０ ｍｉｎ，使Ｔｉｌ２逐渐脱氢。 一种钎焊Ｓｉ３ Ｎ４陶瓷的高温非晶钎料 （专利申请号：２０１０１０１６７４９５．９，专利公开号：ＣＮ１０１８２３１８８Ａ） 专利权人：江苏科技大学；发明人：邹家生，汪成龙，许祥平，王超，赵其章 １ 技术领域 此发明属于钎焊材料技术领域。涉及一种钎焊 果重复性好、接头尺寸及形状的适应性广、密封性能 好、相对成本低、适合工业规模生产等一系列优点而成 为金属／陶瓷连接的首选技术。 活性钎料的研发是发展陶瓷钎焊的一项重要内 ｓ Ｎ 陶瓷的高温非晶钎料，更具体地说是涉及一种Ｔｉ－ Ｚ卜Ｃｕ．Ｂ高温活性非晶钎料。 容。经验证的活性元素主要有Ｔｉ，ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔａ，Ａ１， Ｂ，ｓｉ等，其中最有效的是Ｔｉ，其次为ｚｒ和Ｈｆ。活性钎 焊的最大缺点是高温性能差，这主要是由活性钎料所 ２背景技术 Ｓｉ Ｎ 陶瓷是一种很有前途的工程结构陶瓷材料， 决定的。如银基、锡基、铝基等活性钎料由于钎料熔点 的，其接头的使用温度一般低于５７３ Ｋ；这显然与 Ｓｉ Ｎ 陶瓷的优良高温性能不相适应。而铜基、镍基钎 料虽能提高钎料的高温性能，但由于钎料中需加 量的活性元素Ｔｉ，使钎料脆性增大，室温强度降低，更 关键的是无法制成箔片状使用，大大了其实际 应用。 其主要应用领域是热机、耐磨部件以及热交换器等，是 制造新型陶瓷发动机的重要材料。对它的研究和开发 己引起人们的高度关注。由于陶瓷具有的加工性能 差、延性和冲击韧度低、耐热冲击能力低以及制造尺寸 大而形状复杂的零件较为困难等缺点，通常需要与金 属材料组成复合结构来应用或通过陶瓷之间的连接来 实现复杂零件的制造。因此，实现陶瓷之间或陶瓷与 金属之间的可靠性连接是高性能结构陶瓷得以广泛工 业应用的重要前提和保证。 近２０年来，人们已对多种连接方法进行了广泛深 入的研究，扩散连接和活性钎焊是两种较为成功的连 因此，采用非晶制备技术开发实用高温活性钎料 箔对于陶瓷／陶瓷、陶瓷／金属钎焊领域具有极其重要 的理论和应用价值。目前国内外报道的高温非晶钎料 主要是Ｔｉ．ｚ卜Ｎｉ．ｃｕ系，但合金元素Ｔｉ和Ｎｉ极易形成 Ｎｉ．Ｔｉ脆性化合物，降低钎料中活性元素Ｔｉ的活度，增 大钎料和接头的脆性。 接方法。活性钎焊技术以其工艺简单、连接强度高、结 ４２ ２０１３年第１期、
