钨合金与316L不锈钢的扩散焊接工艺的制作方法及注意事项

　　

　　本发明涉及金属焊接技术领域，具体涉及一种钨合金与316l不锈钢的扩散焊接工艺。

　　背景技术：

　　钨合金是以钨为基加入其他元素组成的合金。在金属中，钨的熔点最高，高温强度和抗蠕变性能以及导热、导电和电子发射性能都好，比重大，除大量用于制造硬质合金和作合金添加剂外，钨及其合金广泛用于电子、电光源工业，也在航天、铸造、武器等部门中用于制作火箭喷管、压铸模具、穿甲弹芯、触点、发热体和隔热屏等

　　316l不锈钢由于其本身的性质，使其不会产生腐蚀、点蚀、锈蚀或磨损的现象。由于不锈钢具有良好的耐腐蚀性，所以它能使结构部件永久地保持工程设计的完整性。

　　基于上述所述的钨合金与316l不锈钢具有的优点与缺点，所以目前经常会将两者焊接在一起，以改善两者各自的性能缺点。但是现有的焊接工艺中大都采用激光焊接的方式，但是激光焊接的缺点在于产能和效率比较低，进行批量焊接时需要花费多台机械以及人力，这不仅增加了生产的成本，也耗费了人力。而且扩散焊接后得到的产品的品级也相对较差。

　　技术实现要素：

　　针对上述存在的问题，本发明提供了一种钨合金与316l不锈钢的扩散焊接工艺，不仅改善了件焊接的质量，同时焊接的产能和效率也比较高。另外。本发明也减少了焊接时所需机械设备的数量与工人的数量，不仅节约了生产的成本，也节省了人力。

　　为了达到上述的目的，本发明采用以下的技术方案：

　　一种钨合金与316l不锈钢的扩散焊接工艺，包括以下步骤：

　　s1、按照规定的比例准确称取制造钨合金所需的钨粉、铜粉与粘结剂，然后将之置于密炼机内，并在120-150℃的温度下密炼20-30min；然后将密炼所得的料团粉碎处理，再依次经过喂料注射成型、脱脂和烧结工序制成钨合金注射坯体a；

　　其中，注射成型时模温为100-120℃，脱脂温度为120-140℃，脱脂时间为3-10h，烧结温度为1200-1400℃；

　　s2、按照规定比例准确称取制造316l不锈钢所需的316l不锈钢粉末和粘接剂，并采用与s1相同的步骤将制造316l不锈钢所需的316l不锈钢粉末和粘接剂依次经过密炼、粉碎、注射成型、脱脂和烧结工序制成316l不锈钢胚体b；

　　其中，注射成型时模温为80-100℃，脱脂温度为100-120℃，脱脂时间为4-7h，烧结温度为1000-1200℃；

　　s3、将钨合金注射坯体a、316l不锈钢胚体b置于烧结炉内，并在微机程控高温氢气气氛烧结炉中进行熔渗烧结，再自然冷却至室温；其中，氢气气氛烧结炉内的温度设置为1000-1200℃，烧结完成后得到钨合金烧结件a、316l不锈钢烧结件b；

　　s4、将s3中所得的钨合金烧结件a置于单腔室感应凝壳炉内，并将单腔室感应凝壳炉内的温度设置为1400-1450℃，并在此温度烧结2h，并依照此法对316l不锈钢烧结件b进行同样的烧结处理；

　　s5、将s4中经二次烧结得到的钨合金烧结件a和316l不锈钢烧结件b组装好后置于真空热压炉内，并在温度为1350-1380℃的条件下对其进行热压烧结处理，直至钨合金烧结件a和316l不锈钢烧结件b自然焊接为一体，即完成钨合金与316l不锈钢的扩散焊接。

　　更进一步地，所述s1、s2中的脱脂剂选用正庚烷或正己烷。

　　更进一步地，所述s2中316l不锈钢粉末的装载量为90-95％，且其粒度≤30μm。

　　更进一步地，所述s1、s2中所用的粘接剂包括石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯和硬脂酸，其中石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯和硬脂酸分别占粘接剂质量的65％、16％、16％和3％。

　　更进一步地，所述s3中的烧结时间为1-2h。

　　更进一步地，所述s5中烧结的时间为1h，真空热压炉内的压力设置为20-40mpa。

　　采用上述的技术方案，本发明达到的有益效果是：

　　1、通过本发明制备的钨合金的性能得到很大的提升，其密度＞18g/cm3，维氏硬度(hv)＞300kg，表明本发明制备的钨合金的性能更加优于通过现有焊接工艺制作出来的钨合金的性能。

　　2、通过高温扩散焊接的方式，使得钨合金与316l不锈钢之间相互融合，并相互渗入，从而使焊接效果优于普通的激光焊接，改善了焊接的质量。经检测，通过本发明提供的焊接工艺得到的钨合金与316l不锈钢焊接件的拉拔力＞25kg。

　　3、通过实践证实，采用本发明提供的扩散焊接工艺在对钨合金与316l不锈钢进行焊接时，可以扩散焊接产品数量＞30k，相比较于现有的普通激光焊接工艺的产能更高、效率更高。减少了所需机械设备的数量与工人的数量，不仅节约了生产的成本，也节省了人力。

　　附图说明

　　为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

　　图1是本发明中钨合金与316l不锈钢之间的焊接示意图：

　　其中：a表示316l不锈钢；

　　b表示钨合金；

　　c表示316l不锈钢与钨合金焊接完成后的成品结构图。

　　具体实施方式

　　为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

　　实施例1：

　　一种钨合金与316l不锈钢的扩散焊接工艺，包括以下步骤：

　　s1、按照规定的比例准确称取制造钨合金所需的钨粉、铜粉与粘结剂，然后将之置于密炼机内，并在120℃的温度下密炼20min；然后将密炼所得的料团粉碎处理，再依次经过喂料注射成型、脱脂和烧结工序制成钨合金注射坯体a；

　　其中，注射成型时模温为100℃，脱脂温度为120℃，脱脂时间为3h，烧结温度为1200℃；

　　s2、按照规定比例准确称取制造316l不锈钢所需的316l不锈钢粉末和粘接剂，并采用与s1相同的步骤将制造316l不锈钢所需的316l不锈钢粉末和粘接剂依次经过密炼、粉碎、注射成型、脱脂和烧结工序制成316l不锈钢胚体b；

　　其中，注射成型时模温为80℃，脱脂温度为100℃，脱脂时间为4h，烧结温度为1000℃；

　　s3、将钨合金注射坯体a、316l不锈钢胚体b置于烧结炉内，并在微机程控高温氢气气氛烧结炉中进行熔渗烧结，再自然冷却至室温；其中，氢气气氛烧结炉内的温度设置为1000℃，烧结完成后得到钨合金烧结件a、316l不锈钢烧结件b；

　　s4、将s3中所得的钨合金烧结件a置于单腔室感应凝壳炉内，并将单腔室感应凝壳炉内的温度设置为1400℃，并在此温度烧结2h，并依照此法对316l不锈钢烧结件b进行同样的烧结处理；

　　s5、将s4中经二次烧结得到的钨合金烧结件a和316l不锈钢烧结件b组装好后置于真空热压炉内，并在温度为1350℃的条件下对其进行热压烧结处理，直至钨合金烧结件a和316l不锈钢烧结件b自然焊接为一体，即完成钨合金与316l不锈钢的扩散焊接。

　　所述s1、s2中的脱脂剂选用正庚烷。

　　所述s2中316l不锈钢粉末的装载量为90％，且其粒度为30μm。

　　所述s1、s2中所用的粘接剂包括石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯和硬脂酸，其中石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯和硬脂酸分别占粘接剂质量的65％、16％、16％和3％。

　　所述s3中的烧结时间为2h。

　　所述s5中烧结的时间为1h，真空热压炉内的压力设置为20mpa。

　　实施例2：

　　一种钨合金与316l不锈钢的扩散焊接工艺，包括以下步骤：

　　s1、按照规定的比例准确称取制造钨合金所需的钨粉、铜粉与粘结剂，然后将之置于密炼机内，并在120-150℃的温度下密炼20-30min；然后将密炼所得的料团粉碎处理，再依次经过喂料注射成型、脱脂和烧结工序制成钨合金注射坯体a；

　　其中，注射成型时模温为110℃，脱脂温度为130℃，脱脂时间为5h，烧结温度为1300℃；

　　s2、按照规定比例准确称取制造316l不锈钢所需的316l不锈钢粉末和粘接剂，并采用与s1相同的步骤将制造316l不锈钢所需的316l不锈钢粉末和粘接剂依次经过密炼、粉碎、注射成型、脱脂和烧结工序制成316l不锈钢胚体b；

　　其中，注射成型时模温为90℃，脱脂温度为110℃，脱脂时间为5h，烧结温度为1100℃；

　　s3、将钨合金注射坯体a、316l不锈钢胚体b置于烧结炉内，并在微机程控高温氢气气氛烧结炉中进行熔渗烧结，再自然冷却至室温；其中，氢气气氛烧结炉内的温度设置为1100℃，烧结完成后得到钨合金烧结件a、316l不锈钢烧结件b；

　　s4、将s3中所得的钨合金烧结件a置于单腔室感应凝壳炉内，并将单腔室感应凝壳炉内的温度设置为1430℃，并在此温度烧结2h，并依照此法对316l不锈钢烧结件b进行同样的烧结处理；

　　s5、将s4中经二次烧结得到的钨合金烧结件a和316l不锈钢烧结件b组装好后置于真空热压炉内，并在温度为1360℃的条件下对其进行热压烧结处理，直至钨合金烧结件a和316l不锈钢烧结件b自然焊接为一体，即完成钨合金与316l不锈钢的扩散焊接。

　　所述s1、s2中的脱脂剂选用正己烷。

　　所述s2中316l不锈钢粉末的装载量为93％，且其粒度为20μm。

　　所述s1、s2中所用的粘接剂包括石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯和硬脂酸，其中石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯和硬脂酸分别占粘接剂质量的65％、16％、16％和3％。

　　所述s3中的烧结时间为1.5h。

　　所述s5中烧结的时间为1h，真空热压炉内的压力设置为30mpa。

　　实施例3：

　　一种钨合金与316l不锈钢的扩散焊接工艺，包括以下步骤：

　　s1、按照规定的比例准确称取制造钨合金所需的钨粉、铜粉与粘结剂，然后将之置于密炼机内，并在150℃的温度下密炼30min；然后将密炼所得的料团粉碎处理，再依次经过喂料注射成型、脱脂和烧结工序制成钨合金注射坯体a；

　　其中，注射成型时模温为100-120℃，脱脂温度为140℃，脱脂时间为10h，烧结温度为1400℃；

　　s2、按照规定比例准确称取制造316l不锈钢所需的316l不锈钢粉末和粘接剂，并采用与s1相同的步骤将制造316l不锈钢所需的316l不锈钢粉末和粘接剂依次经过密炼、粉碎、注射成型、脱脂和烧结工序制成316l不锈钢胚体b；

　　其中，注射成型时模温为100℃，脱脂温度为120℃，脱脂时间为7h，烧结温度为1200℃；

　　s3、将钨合金注射坯体a、316l不锈钢胚体b置于烧结炉内，并在微机程控高温氢气气氛烧结炉中进行熔渗烧结，再自然冷却至室温；其中，氢气气氛烧结炉内的温度设置为1200℃，烧结完成后得到钨合金烧结件a、316l不锈钢烧结件b；

　　s4、将s3中所得的钨合金烧结件a置于单腔室感应凝壳炉内，并将单腔室感应凝壳炉内的温度设置为1450℃，并在此温度烧结2h，并依照此法对316l不锈钢烧结件b进行同样的烧结处理；

　　s5、将s4中经二次烧结得到的钨合金烧结件a和316l不锈钢烧结件b组装好后置于真空热压炉内，并在温度为1380℃的条件下对其进行热压烧结处理，直至钨合金烧结件a和316l不锈钢烧结件b自然焊接为一体，即完成钨合金与316l不锈钢的扩散焊接。

　　所述s1、s2中的脱脂剂选用正庚烷。

　　所述s2中316l不锈钢粉末的装载量为95％，且其粒度为15μm。

　　所述s1、s2中所用的粘接剂包括石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯和硬脂酸，其中石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯和硬脂酸分别占粘接剂质量的65％、16％、16％和3％。

　　所述s3中的烧结时间为1h。

　　所述s5中烧结的时间为1h，真空热压炉内的压力设置为40mpa。

　　以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

　　技术特征：

　　1.一种钨合金与316l不锈钢的扩散焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：

　　s1、按照规定的比例准确称取制造钨合金所需的钨粉、铜粉与粘结剂，然后将之置于密炼机内，并在120-150℃的温度下密炼20-30min；然后将密炼所得的料团粉碎处理，再依次经过喂料注射成型、脱脂和烧结工序制成钨合金注射坯体a；

　　其中，注射成型时模温为100-120℃，脱脂温度为120-140℃，脱脂时间为3-10h，烧结温度为1200-1400℃；

　　s2、按照规定比例准确称取制造316l不锈钢所需的316l不锈钢粉末和粘接剂，并采用与s1相同的步骤将制造316l不锈钢所需的316l不锈钢粉末和粘接剂依次经过密炼、粉碎、注射成型、脱脂和烧结工序制成316l不锈钢胚体b；

　　其中，注射成型时模温为80-100℃，脱脂温度为100-120℃，脱脂时间为4-7h，烧结温度为1000-1200℃；

　　s3、将钨合金注射坯体a、316l不锈钢胚体b置于烧结炉内，并在微机程控高温氢气气氛烧结炉中进行熔渗烧结，再自然冷却至室温；其中，氢气气氛烧结炉内的温度设置为1000-1200℃，烧结完成后得到钨合金烧结件a、316l不锈钢烧结件b；

　　s4、将s3中所得的钨合金烧结件a置于单腔室感应凝壳炉内，并将单腔室感应凝壳炉内的温度设置为1400-1450℃，并在此温度烧结2h，并依照此法对316l不锈钢烧结件b进行同样的烧结处理；

　　s5、将s4中经二次烧结得到的钨合金烧结件a和316l不锈钢烧结件b组装好后置于真空热压炉内，并在温度为1350-1380℃的条件下对其进行热压烧结处理，直至钨合金烧结件a和316l不锈钢烧结件b自然焊接为一体，即完成钨合金与316l不锈钢的扩散焊接。

　　2.根据权利要求1所述的一种钨合金与316l不锈钢的扩散焊接工艺，其特征在于：所述s1、s2中的脱脂剂选用正庚烷或正己烷。

　　3.根据权利要求1所述的一种钨合金与316l不锈钢的扩散焊接工艺，其特征在于：所述s2中316l不锈钢粉末的装载量为90-95％，且其力度≤30μm。

　　4.根据权利要求1所述的一种钨合金与316l不锈钢的扩散焊接工艺，其特征在于：所述s1、s2中所用的粘接剂包括石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯和硬脂酸，其中石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯和硬脂酸分别占粘接剂质量的65％、16％、16％和3％。

　　5.根据权利要求1所述的一种钨合金与316l不锈钢的扩散焊接工艺，其特征在于：所述s3中的烧结时间为1-2h。

　　6.根据权利要求1所述的一种钨合金与316l不锈钢的扩散焊接工艺，其特征在于：所述s5中烧结的时间为1h，真空热压炉内的压力设置为20-40mpa。

　　技术总结

　　本发明涉及金属焊接技术领域，具体涉及一种钨合金与316L不锈钢的扩散焊接工艺；通过本发明制备的钨合金的性能得到很大的提升，其密度＞18g/cm3，维氏硬度＞300kg，表明本发明制备的钨合金的性能更加优于通过现有焊接工艺制作出来的钨合金的性能；通过高温扩散焊接的方式，使得钨合金与316L不锈钢之间相互融合，并相互渗入，从而使焊接效果优于普通的激光焊接，改善了焊接的质量；采用本发明提供的扩散焊接工艺在对钨合金与316L不锈钢进行焊接时，可以扩散焊接产品数量＞30k，相比较于现有的普通激光焊接工艺的产能更高、效率更高；减少了所需机械设备的数量与工人的数量，不仅节约了生产的成本，也节省了人力。

　　技术研发人员：李继坪;张世荣;吴晓燕

　　受保护的技术使用者：深圳市鑫迪科技有限公司

　　技术研发日：2019.09.19

　　技术公布日：2019.12.06