钎涂工艺简介
钎涂工艺是由我公司主导开发改进设计的一种介于热喷涂工艺与焊接工艺之间的特殊涂层成型工艺，它结合了热喷涂和焊接工艺的优点。钎涂工艺设备的主要组成包括高频钎涂设备、能量转换器、移动工装。 (1)高频钎涂设备
选择了高频电源作为表面处理的感应电源，这种电源经改进后，利用特殊设计的能量转换器，使其具有适合于大型零件表面处理的优点，配合多轴数控系统，根据各轴的运动方向和距离编程，使其运动轨迹自动进行，精确度可达0.1mm 以内。 (2)能量转换器
获得致密均匀涂层，靠高速热喷涂来达到；而超过100Mpa的结合强度，必须靠增加其冶金结合来获取。因此，我们采用了“超音速火焰喷涂”加“钎料表面高频重熔”来制作。
烟雾净化在高频电流的作用下，对经预热的材料涂层与基体表面迅速加热，使颗粒熔化，造渣上浮到涂层表面，生成的硼化物和硅化物弥散在涂层中，使颗粒间和基体表面达到良好结合。最终沉积物是致密的金属结晶组织并与基体形成约0.1mm左右的冶金结合层，孔隙率基本降为零，其结合强度超100MPa，抗冲击 性能较好、耐磨、耐腐蚀，外观呈镜面。基体和涂层通过高频加热，不但加热时间短，而且使液体钎料对流、元素扩散充分。加上钎料本身所具有的良好润湿性，充分填满间隙，
(3)钎焊过程中，对基体影响减少到最小。
高频加热能量集中，升温速度快，基体变形小。硅片清洗
钎料表面重熔对基体材料不会造成熔焊带来的损伤，对基体影响极小，钎焊涂层表面平整、不易出现裂纹和孔洞、后续加工量很小，与基体形成冶金结合，结合强度高。
图1：钎涂涂层示意图
图2：钎涂试块
一、钎涂层的性能
1、线膨胀系数
钎涂层的线膨胀系数见表1。改表说明，钎涂层的线膨胀系数绒碳钢和铁素体钢比较接近，因此适用于这类材料的钎涂。钎涂层的线膨胀系数比奥氏体钢小，对于奥氏体钢的钎涂，由于线膨胀系数差别较大，容易出现较大的内应力。
表1：钎涂层和钢的线膨胀系数
钎涂层和钢Cr3C2/BNi82CrSiB WC/BNi82CrSiB铁素体钢奥氏体钢
线膨胀系数
11.48.112~1417~18
/（10-6/k）
2、结合强度
钎涂层与母材的结合强度随着涂层成分的不同可达250-400MPa，比喷涂层与母材的结合强度要高的多。钎涂层与母材具有良好的冶金结合；而喷涂层与母
材的结合大多是机械结合，强度显然也低得多。
3、钎涂层组织
研究钎涂层组织的目的：①确定硬质合金在钎涂层内的含量；②钎涂层的气
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孔率；③相组成。见表2
表2：钎涂层硬质合金含量和气孔率
钎涂层硬质合金含量（质量分数％）气孔率（％）
Cr3C2/BNi82CrSiB660.98
WC/BNi82CrSiB72 1.42此表表明，硬质合金在钎涂层内所占比率达2/3以上，气孔率＜2％，钎涂
层质量是很好。
4、硬度
各钎涂层的硬度值列于表3。含WC硬质合金的钎涂层的硬度比含Cr3C2硬
质合金的高，因此它的耐磨性可能较好。但耐磨性又与负载类型等各种因素有关，所以尚需证实。
表3：钎涂层的硬度
钎涂层硬度HV30相显微硬度HV0.05 Cr3C2/BNi82CrSiB1170Cr3C21712
WC/BNi82CrSiB1270WC2070
5、耐磨性
钎涂层的的最终性能要表现在它的耐磨性上，故对其耐磨性进行了比较充分的试验，以获得比较真实的结果。采用四种耐磨性试验方法： 1）柱盘磨料磨损实验（SSAB），按DIN标准进行。试验参数如下：加压500g
盘60r/min
旋转速度
试件3r/min
usb存储器测量间隔25m50m75m100m125m150m200m250m 磨损行程250m
砂纸SIC砂纸，粒度400
试件表面 1.54cm2
介质水
试件与盘转动方向相反
2）柱盘粘着滑动磨损试验（SSAD），按DIN标准进行。试验参数如下：加压500g
盘140r/min
旋转速度
试件3r/min
测量间隔5000m10000m
磨损行程10km
盘材料X210Cr12
试件表面≈1.54cm2
介质空气
试件与盘转动方向相反
3）金属矿物滑动磨损试验(MM)，按Haworth ZIS116进行。试验参数如下：磨损行程3000m
橡胶轮圆周速度 4.5m/s
石英砂量2kg
颗粒度0.42~0.65
压力300N
4）喷射磨损（平行喷射、倾斜喷射和垂直喷射）试验，按DIN标准进行。试验参数如下：
射流速度90m/s
定时点火装置
石英砂颗粒度0.4~0.65
石英砂量30g/s
喷射时间30s，60s4d座椅
喷射直径6mm
喷嘴至试件表面的距离65mm
为了比较起见，用火焰喷涂、大气等离子喷涂和堆焊方法制作了同样的试件，同时进行耐磨试验。见下表：
标号涂层方法
CNind Cr3C2/BNi82CrSiB，片感应加热钎涂
WNind WC/BNi82CrSiB，片感应加热钎涂CNSGO Cr3C2/BNi82CrSiB，片保护气氛中加热钎涂WNSGO WC/BNi82CrSiB，片保护气氛中加热钎涂CWNSGO Cr3C2-WC(1：1)/BNi82CrSiB，片保护气氛中加热钎涂CWSGO-S Cr3C2/BNi76CrP，悬浮保护气氛中加热钎涂WNSGO-S WC/BNi76CrP，悬浮保护气氛中加热钎涂PTA-40/60HMSP1740+60%WSC等离子粉末堆焊
PTA60/50HMSP1760+50%WSC等离子粉末堆焊
PTA60/60HMSP1760+60%WSC等离子粉末堆焊
FS-Cr3C250%(Cr3C2-Ni)+50%Col.56火焰喷涂
FS-WC50%WC+50%Col.56火焰喷涂
FSE-Cr3C250%(Cr3C2-Ni+50%Col.56火焰喷涂+重熔
FSE-WC50%WC+50%Col.56火焰喷涂+重熔
APS-Cr3C250%(Cr3C2-Ni)+50%Col.56大气等离子喷涂
APS-WC50%WC+50%Col.56大气等离子喷涂
CDS-Cr3C250%(Cr3C2-Ni)+50%Col.56高速火焰喷涂
CDS-WC50%WC+50%Col.56高速火焰喷涂从这些实验结果可以得到不同实验方法均表明钎涂层的耐磨性大大高于其他方法取得涂层的耐磨性。如柱盘磨料磨损实验试验中钎涂层耐磨性高于热喷涂层的耐磨性；
