本發(fā)明涉及釬焊材料，尤其是涉及一種含有硼烯的高強度鎳基釬料，本發(fā)明還涉及該鎳基釬料的熔煉方法。

背景技術：

鎳基釬料是以鎳為基體主元，并添加能降低其熔點（1452℃）及提高熱強度的元素組成。鎳基釬料具有優(yōu)良的耐蝕性、耐熱性，釬焊接頭可承受的工作溫度高達1000℃，常用于不銹鋼、鎳合金、鈷合金等的釬焊。

由于鎳釬料不含有ag、cd、zn或其他高蒸氣壓元素，即鎳基釬料的蒸氣壓很低，故其特別適用于真空系統(tǒng)和真空管的釬焊，在蜂窩結構、薄壁構件、大靜力結構、核反應堆等領域廣泛應用。

中國專利《耐蝕性優(yōu)異的鎳釬料》（zl201580000285.1）公開了一種鎳釬料，其熔化溫度低于1000℃，且對酸具備一定的耐蝕性，但在對高溫（高于1000℃）、受高外力（800mpa以上）、大靜力結構件的材料進行釬焊時，該專利公開的鎳釬料則具有很大的局限性。而且目前國內(nèi)外對有關熔化溫度高于1000℃、抗拉或抗彎強度高于800mpa的鎳基釬料的研究還很少涉及。

“新材料之王”硼烯是目前最薄、強度最高，且導熱性最好的一種新型二維材料。將硼烯用于鎳基高溫釬料領域，則有望克服現(xiàn)有鎳基合金釬料強度低、抗高溫能力差的不足，進而開發(fā)出一種新型的高強度鎳基釬料。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術所存在的不足而提供的一種力學性能優(yōu)異的含有硼烯的高強度鎳基釬料，本發(fā)明還提供該鎳基釬料的熔煉方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術方案：

本發(fā)明所述的含有硼烯的高強度鎳基釬料，是由原料鎳、鈀、鍍金屬硼烯、銣、銅、碳、鉻和微量元素按下述重量份配比熔煉而成：

鎳60~160份，鈀16~29份，鍍金屬硼烯6~15份，銣2.5~9.0份，銅2~16份，碳1~3.5份，鉻1.2~4.5份，微量元素0.1~0.3份。

所述鍍金屬硼烯為鍍鎳硼烯或鍍銅硼烯。

所述鍍鎳硼烯中硼烯與鎳的比例為1：10.5~11.5。

所述微量元素由釔、鎂、鍺、鐠、磷中的任意兩種或三種組成，也可采用其他如稀土元素（鈰、鑭）、鎵、銦、錫、鈷、錳、硅、硼等。

本發(fā)明含有硼烯的高強度鎳基釬料的熔煉方法為：

首先采用真空冶煉爐將鍍金屬硼烯與50~65%的鎳（或鎳合金）熔煉，得到鎳/石墨烯合金材料a1；其次將鉻、鈀、銅、25~30%的鎳（或鎳合金）在真空冶煉爐中熔煉，得到a2合金；然后將銣、微量元素、碳與剩余的鎳（或鎳合金）在真空冶煉爐中熔煉，得到a3合金；

將合金材料a1熔化后依次加入a2合金、a3合金，得到熔融態(tài)的鎳基合金，將熔融態(tài)的鎳基合金按常規(guī)方法加工后得到絲狀或帶狀鎳基釬料。

實際熔煉時，所述鎳或鎳合金在合金a1、合金a2和合金a3中所占的比例分別為57%、27%和16%左右，當然也可以在本發(fā)明公開的范圍內(nèi)進行合理調(diào)整。

將熔融態(tài)的鎳基合金澆鑄或水平連鑄、擠壓、拉拔，即可得到所需的鎳基合金絲材；而將鑄錠先擠壓為帶材，經(jīng)粗軋、精軋后，即可制備成鎳基合金帶材（箔帶）。

本發(fā)明的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1、本發(fā)明研制開發(fā)的含硼烯的鎳基釬料，無毒無害、綠色環(huán)保，熔化溫度適中、潤濕性好，強度高。通過優(yōu)化其化學成分，使熔煉的鎳基合金除可制備為絲材外，還可制備成各種厚度和寬度的箔帶；

2、本發(fā)明借助鍍金屬硼烯有效控制了硼烯的分布和含量，解決了硼烯在合金材料熔化過程中漂浮不定，無法精確控制硼烯含量和分布不均的問題；

3、本發(fā)明將將硼烯引入鎳基合金材料中，通過在鎳中加入低熔點銣元素（38.89℃），降低了釬料的熔化溫度，改善了釬料的流動性和潤濕性，同時添加釔、鎂、鍺、鐠、磷等微量元素，協(xié)同提高了鎳基釬料的強度，細化了釬料組織，保證鎳基合金釬料具有優(yōu)異的力學性能；

4、本發(fā)明可用于受載荷大的以及具有高溫強度性能的工件的釬焊連接領域，克服了傳統(tǒng)硬釬料（鎳基、銀基、銅基）強度較低的不足。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明做更加詳細的說明。

實施例1

本發(fā)明含有硼烯的高強度鎳基釬料，是由60kg的鎳，15kg的鍍鎳硼烯，29kg鈀，9kg銣，16kg銅，3.5kg碳，4.5kg鉻，0.3kg的鎂，0.3kg的鐠熔煉而成：

首先采用真空冶煉爐將鍍金屬硼烯與34kg的鎳熔煉，得到鎳/硼烯合金材料a1；其次將鉻、鈀、銅與16kg的鎳在真空冶煉爐中熔煉，得到a2合金；然后將銣、微量元素、碳與剩余的10kg鎳在真空冶煉爐中熔煉，得到a3合金；

將合金材料a1熔化后依次加入a2合金、a3合金，得到熔融態(tài)的鎳基合金，將熔融態(tài)的鎳基合金澆鑄或水平連鑄、擠壓、拉拔，即可得到所需的鎳基釬料絲。本發(fā)明制備的鎳基釬料絲具有適中的熔化溫度，優(yōu)異的力學性能，具體技術指標如下表1所示。

實施例2

本發(fā)明含有硼烯的高強度鎳基釬料，是由160kg的鎳，6kg的鍍鎳硼烯，16kg鈀，2.5kg銣，2kg銅，1kg碳，1.2kg鉻，0.1kg的鎂，0.1kg的釔熔煉而成：

首先采用真空冶煉爐將鍍金屬硼烯與91kg的鎳熔煉，得到鎳/硼烯合金材料a1；其次將鉻、鈀、銅與43kg的鎳在真空冶煉爐中熔煉，得到a2合金；然后將銣、微量元素、碳與剩余的26kg鎳在真空冶煉爐中熔煉，得到a3合金；

將合金材料a1熔化后依次加入a2合金、a3合金，得到熔融態(tài)的鎳基合金，將熔融態(tài)的鎳基合金澆鑄成鑄錠，將鑄錠先擠壓為帶材，經(jīng)粗軋、精軋后，即可制備成鎳基釬料帶材（箔帶）。本發(fā)明制備的鎳基釬料帶具有適中的熔化溫度，優(yōu)異的力學性能，具體技術指標如下表1所示。

實施例3

本發(fā)明含有硼烯的高強度鎳基釬料，是由110kg的鎳，10.5kg的鍍鎳硼烯，22.5kg鈀，5.75kg銣，9kg銅，2.2kg碳，2.8kg鉻，0.2kg的鎂，0.2kg的鐠按實施例1的方法熔煉而成。本發(fā)明制備的鎳基釬料絲具有適中的熔化溫度，優(yōu)異的力學性能，具體技術指標如下表1所示。

實施例4

本發(fā)明含有硼烯的高強度鎳基釬料，是由72kg的鎳，14.5kg的鍍鎳硼烯，28kg鈀，8.4kg銣，13.5kg銅，3kg碳，4kg鉻，0.20kg的鎂，0.15kg的釔，0.15kg的磷按實施例1的方法熔煉而成。本發(fā)明制備的鎳基釬料絲具有適中的熔化溫度，優(yōu)異的力學性能，具體技術指標如下表1所示。

實施例5

本發(fā)明含有硼烯的高強度鎳基釬料，是由81kg的鎳，13.6kg的鍍鎳硼烯，27kg鈀，7.5kg銣，12.5kg銅，2.8kg碳，3.5kg鉻，0.2kg的鍺，0.16kg的磷，0.1kg的鎂按實施例1的方法熔煉而成。本發(fā)明制備的鎳基釬料絲具有適中的熔化溫度，優(yōu)異的力學性能，具體技術指標如下表1所示。

實施例6

本發(fā)明含有硼烯的高強度鎳基釬料，是由90kg的鎳，12.5kg的鍍鎳硼烯，26kg鈀，6.3kg銣，11kg銅，2.5kg碳，3.2kg鉻，0.18kg的鍺，0.18kg的鐠，0.05kg的鎂按實施例1的方法熔煉而成。本發(fā)明制備的鎳基釬料絲具有適中的熔化溫度，優(yōu)異的力學性能，具體技術指標如下表1所示。

實施例7

本發(fā)明含有硼烯的高強度鎳基釬料，是由100kg的鎳，11.8kg的鍍銅硼烯，25kg鈀，5.5kg銣，10kg銅，2.3kg碳，3kg鉻，0.16kg的鍺，0.2kg的釔按實施例1的方法熔煉而成。本發(fā)明制備的鎳基釬料絲具有適中的熔化溫度，優(yōu)異的力學性能，具體技術指標如下表1所示。

實施例8

本發(fā)明含有硼烯的高強度鎳基釬料，是由120kg的鎳，10.6kg的鍍銅硼烯，21.5kg鈀，5kg銣，9.5kg銅，2kg碳，2.5kg鉻，0.15kg的釔，0.22kg的磷按實施例1的方法熔煉而成。本發(fā)明制備的鎳基釬料絲具有適中的熔化溫度，優(yōu)異的力學性能，具體技術指標如下表1所示。

實施例9

本發(fā)明含有硼烯的高強度鎳基釬料，是由130kg的鎳，9.5kg的鍍銅硼烯，20kg鈀，4.5kg銣，8kg銅，1.8kg碳，2.3kg鉻，0.13kg的釔，0.13kg的鐠，0.12kg的鍺按實施例1的方法熔煉而成。本發(fā)明制備的鎳基釬料絲具有適中的熔化溫度，優(yōu)異的力學性能，具體技術指標如下表1所示。

實施例10

本發(fā)明含有硼烯的高強度鎳基釬料，是由140kg的鎳，8.5kg的鍍銅硼烯，18.5kg鈀，3.5kg銣，7kg銅，1.5kg碳，2.0kg鉻，0.12kg的鐠，0.12kg的磷，0.15kg的釔按實施例1的方法熔煉而成。本發(fā)明制備的鎳基釬料絲具有適中的熔化溫度，優(yōu)異的力學性能，具體技術指標如下表1所示。

實施例11

本發(fā)明含有硼烯的高強度鎳基釬料，是由150kg的鎳，7.5kg的鍍銅硼烯，17.2kg鈀，2.5kg銣，5kg銅，1.2kg碳，1.5kg鉻，0.10kg的鍺，0.15kg的釔，0.13kg的磷按實施例1的方法熔煉而成。本發(fā)明制備的鎳基釬料絲具有適中的熔化溫度，優(yōu)異的力學性能，具體技術指標如下表1所示。

實施例12（對比例）

一種含有硼烯的高強度鎳基釬料，是由150kg的鎳，18kg的鍍銅硼烯，18kg鈀，3kg銣，7kg銅，1.3kg碳，1.6kg鉻，0.12kg的鍺，0.15kg的釔，0.10kg的鐠按實施例1的方法熔煉而成。制備的鎳基釬料絲具有適中的熔化溫度，但力學性能較差（低于800mpa，無法用于受載荷大的釬焊工件），具體技術指標如下表1所示。

實施例13（對比例）

一種含有硼烯的高強度鎳基釬料，是由120kg的鎳，5kg的鍍鎳硼烯，20kg鈀，5kg銣，10kg銅，3kg碳，2kg鉻，0.2kg的鍺，0.3kg的釔，0.10kg的鎂按實施例1的方法熔煉而成。制備的鎳基釬料絲具有適中的熔化溫度，但力學性能較差（低于800mpa，無法用于受載荷大的釬焊工件），具體技術指標如下表1所示。

實施例14（對比例）

一種含有硼烯的高強度鎳基釬料，是由110kg的鎳，20kg的鍍銅硼烯，22.5kg鈀，5.75kg銣，9kg銅，2.2kg碳，2.8kg鉻，0.2kg的鎂，0.2kg的鐠按實施例1的方法熔煉而成。制備的鎳基釬料絲具有適中的熔化溫度，但力學性能較差（低于800mpa，無法用于受載荷大的釬焊工件），具體技術指標如下表1所示。

實施例15（對比例）

一種含有硼烯的高強度鎳基釬料，是由60kg的鎳，4kg的鍍鎳硼烯，29kg鈀，9kg銣，16kg銅，3.5kg碳，4.5kg鉻，0.3kg的鎂，0.3kg的鐠按實施例1的方法熔煉而成。制備的鎳基釬料絲具有適中的熔化溫度，但力學性能較差（低于800mpa，無法用于受載荷大的釬焊工件），具體技術指標如下表1所示。

表1

從上述實施例（包括對比例）中可以看出：將硼烯引入鎳基釬料領域，可使鎳基釬料的強度得以大幅度提升；同時，在添加硼烯的同時，加入一定量的銣，銅，碳.，鉻和微量元素，可使鎳基釬料具有更高的強度。進一步研究發(fā)現(xiàn)，當將硼烯添加量控制為6~15份而將銣，銅，碳，鉻和微量元素的重量份控制在本發(fā)明范圍內(nèi)時，鎳基釬料的力學性能最佳，低于6份或高于15份時均會對鎳基釬料的力學性能產(chǎn)生不利影響。

本發(fā)明通過大量的“篩選”和“優(yōu)化”試驗，最后確定的具有優(yōu)異力學性能的ni—鍍金屬硼烯—rb—cupdcrc—微量元素（釔、鎂、鍺、鐠、磷中的兩種或三種）鎳基釬料具有良好的力學性能，其中的鉻、銅、鈀與鎳幾乎無限固溶，均起到固溶強化作用，與硼烯協(xié)同提高鎳基合金的力學性能；同時cr、cu、pd、c均可降低鎳基合金的熔點，改善釬料流動性和潤濕性。另外，碳在一定程度上也增加了鎳基合金的強度。