新的硬焊概念制造技术

本发明专利技术涉及至少一种磷源和至少一种硅源的共混物，其中硅和磷一起以至少25%重量存在于共混物中，且其中共混物为粉末的机械共混物，其中共混物中的各颗粒为磷源颗粒或硅源颗粒。本发明专利技术还涉及包含该共混物的组合物、涂敷共混物的基材、提供硬焊产品的方法和用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及新的硬焊概念、共混物、组合物和产品。本专利技术还涉及提供硬焊产品的方法，通过所述方法得到的硬焊产品，和用途。背景现今有不同的接合方法使具有高熔融温度的合金接合在一起。高温指高于900℃的温度。所用的一个普通方法是熔焊。熔焊指其中基础材料连同或不连同添加材料熔融的方法，即，通过熔融和再固化产生熔铸产品。另一种接合方法是硬焊。在硬焊过程期间，将硬焊填料加到基础材料，在此过程中在高于450℃的温度使硬焊填料熔融，即，在低于要接合的基础材料液相线温度的温度形成液体界面。在硬焊时，液体界面应具有很好的润湿和流动。软焊是其中两个或更多个金属物件通过填焊金属(即，软焊料)熔融并流动成接点的过程，软焊料具有低于工件的熔点。在硬焊中，填焊金属在高于软焊料的温度熔融，但工件金属不熔融。软焊和硬焊之间的区别基于填焊合金的熔融温度。通常用450℃温度作为软焊和硬焊之间的实际描绘点(delineatingpoint)。在硬焊时，硬焊填料与要接合的基础材料之间的间隙或空隙接触。在加热过程期间，硬焊填料熔融，并填充要接合的间隙。在硬焊过程期间，有三个主要阶段，第一阶段被称为物理阶段。物理阶段包括硬焊填料的润湿和流动。第二阶段一般在特定接合温度进行。在此阶段期间，有伴随大量传质的固体-液体相互作用。在此阶段，紧邻液体填焊金属的基础材料体积溶解，或与填焊金属反应。同时，来自液相的少量元素渗入固体基础材料。接点区域中组分的这种再分布导致填焊金属组成变化，有时填焊金属开始固化。最后阶段与第二阶段重叠，其特征是形成最终接点微结构和在固化和冷却接点期间的进程。与熔焊和硬焊密切相关的方法为扩散硬焊(DFB)，也称为瞬时液相接合(TLP)，或活化扩散接合(ADB)。虽然有时提到扩散接合，但扩散接合是指扩散硬焊或扩散熔焊，现在将扩散接合认为是非标准术语。扩散硬焊(DFB)、瞬时液相接合(TLP)或活化扩散接合(ADB)是通过加热到预置填焊金属熔融或由毛细管吸引力流动或在相互接触的两个表面之间原位形成液相所处的适合硬焊温度，使金属接合或连接的过程。无论哪种情况，填焊金属都扩散进入基础材料，直至接点的物理和机械性质变得几乎与基础金属相同。DFB、TLP或ADB的两个关键方面是：-液体必须形成，并且在接点区域变为活性；和-填焊金属元素必须广泛扩散进入基础材料。得到与使用DFB、TLP或ADB但具有硬焊优点(例如具有硬焊较大间隙的可能性等)时得到的接近或相同的接点的方式是使用WO2002/38327、WO2008/060225和WO2008/060226公开的硬焊技术和硬焊填料。通过使用具有与基础材料接近的组成但加有熔点降低剂(例如，硅和/或硼和/或磷)的硬焊填料，即，硬焊合金。通过这样做，硬焊接点在硬焊后具有接近基础材料的组成，因为硬焊填料具有与基础材料类似的组成，硬焊填料由于基础材料熔解与基础材料共混，并且熔点降低剂扩散进入基础材料。选择特定接合方法有很多原因，例如接合产品的成本、生产率、安全性、速度和性能。密切相关的E模量减小在材料承受负荷时具有较高E模量的材料中的高应力的风险。在热膨胀系数相似时，结果将减小热诱导应力。在电化学电势相似时，结果将减小腐蚀风险。在接合基础金属时，使用填料(即合金)是个复杂过程。填料必须为可在加热前涂敷到基础金属的形式。通常，填料为适合通过雾化制备的颗粒，但填料也可以为通过“熔纺”(即，快速固化(RS))产生的箔的形式。关于RS，仅有限几种组合物可通过RS制备。可作为颗粒(即，粉末)制备的组合物数量较多，并且一般粉末制备是通过雾化。在填料为粉末形式时，通常使它们与粘合剂组合成糊，糊可以任何适合方式涂敷到基础金属。制备箔或制备合金粉末是复杂过程，因此成本高。在使用粉末时，粉末适合以上述糊的形式涂敷，这将为过程增加额外步骤，因为糊需要与粘合剂和其它组分共混，这对糊的性质是有益的。对于这两种方法，要在熔融和接合前进行大量工作得到填料的合适形式、性质、形状和组成。本专利技术本专利技术的目的是在接合母材基材时减少过程步骤。另一个目的是简化母材的接合，从而减小成本。如果可能，在选择硬焊填料时，接近母材的组成是有益的，因为已选择母材用于产品用途。要是可能并且成本没有限制，最好是为每种母材研发一种硬焊填料。因此，本专利技术的另一个目的是减少需要的硬焊填料数量。因此，本专利技术通过新的专利技术性硬焊概念提供技术问题和目的的解决方法。因此，本专利技术的第一个方面涉及至少一种磷源和至少一种硅源的共混物，其中硅与磷一起以至少25%重量存在于共混物中。共混物为粉末的机械共混物，且共混物中的各颗粒为磷源颗粒或硅源颗粒。根据另一个供选方案，硅与磷一起以至少30%重量存在于共混物中，优选至少35%重量，最优选至少40%重量。粉末的机械共混物是指两种或更多种组分的机械混合。粉末的机械共混物为来自不同源的颗粒，各颗粒为硼源或硅源。本专利技术的共混物可涂敷到基材上，共混物可在组合物中。组合物可包含粘合剂，或者组合物可以为浴液，但组合物也可以为糊、分散体等。涂敷的组合物和基材暴露于热量，磷源和硅源的共混物与基材的母材表面上的元素成合金，在表面上形成合金层，该层具有低于基材母材的熔点，即，在母材上得到硬焊合金层。磷源和硅源为熔点降低剂的源。可冷却具有硬焊合金层的基材产生产品，该产品可以后进一步处理，或者可使具有硬焊合金层的基材与另一个母材基材接触，以产生在接触区域或接触点具有硬焊接点的产品。可使具有涂敷共混物的基材暴露于硬焊热量，共混物的元素与母材表面上的元素成合金，产生涂覆产品，其中涂覆层根据共混物中的元素和温度具有不同于母材的性质。在本专利技术背景中，基材是指可得到的产品的部件，这些部件可例如为但不限于厚部件，例如分离器的部件或滗析器的部件等，或薄部件，例如板或线圈。基材可以为应接合或涂覆的任何部件。基材也可以为工件。基材可以是母材的，即，要硬焊的材料。母材指金属或合金。合金定义为两种或更多种元素的紧密缔合或化合物，合金具有明显程度所有或大部分一般作为金属描述的那些特征。合金是化合物，不仅仅是共混物。金属指具有金属性质的元素。化合物为两种或更多种元素的组合。玻璃、钢、氧化铁是其中每个原子被所有相邻原子吸引以产生均匀或很接近均匀的固体的化合物，这些物体明显不仅仅是机械共混物，不同或不明确组成的化合物，例如硅酸盐、聚合物，在化学上组合，但为不同组成的化合物。粉末的机械共混物是指两种或更多种组分的机械混合。粉末的机械共混物为来自不同源的颗粒，各颗粒为磷源或硅源。本专利技术涉及至少一种磷源和至少一种硅源的共混物。硅(Si)为四价准金属，而不是金属。当一起在化合物中且“其它元素”为金属元素时，硅与至少一种其它元素一起可以为合金。硅源具有高于产生硬焊合金硬焊温度的熔点。在硬焊温度熔融的化合物或合金中不含硅。硬焊温度是硬焊合金处于熔融相且可接合两个基材以在接触区域/点产生硬焊接点的温度。磷(P)是非金属，并属于氮族。磷以数种形式存在，即，同素异形体，同素异形体显示显著不同的性质。两种最普通的同素异形体是白磷和红磷，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
至少一种磷源和至少一种硅源的共混物，其中硅和磷一起以至少25%重量存在于共混物中，且其中共混物为粉末的机械共混物，其中共混物中的各颗粒为磷源颗粒或硅源颗粒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.26 EP 13186207.01.至少一种磷源和至少一种硅源的共混物，其中硅和磷一起以至少25%重量存在于共混物中，且其中共混物为粉末的机械共混物，其中共混物中的各颗粒为磷源颗粒或硅源颗粒。
2.权利要求1的共混物，其中至少一种硅源选自元素硅、含硅合金和含硅化合物。
3.权利要求1或2的共混物，其中至少一种磷源选自含磷合金和含磷化合物。
4.一种包含权利要求1至3中任一项的共混物的组合物。
5.权利要求4的组合物，其中所述组合物包含硬颗粒，所述硬颗粒选自选自基于氧化物、氮化物、碳化物、硼化物或其混合物的颗粒的硬颗粒，其中所述硬颗粒具有抗磨性。
6.权利要求4的组合物，其中所述组合物进一步包含母材粉末，其中所述母材以硅、硼和母材的总重量计小于75%重量的量存在。
7.权利要求4至6中任一项的组合物，其中所述组合物进一步包含至少一种选自溶剂、水、油、凝胶、大漆、清漆、聚合物、蜡或其组合的粘合剂，该至少一种粘合剂优选选自聚酯、聚乙烯、聚丙烯、丙烯酸类聚合物、(甲基)丙烯酸类聚合物、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯、蜡或其组合。
8.权利要求4至5中任一项的组合物，其中所述组合物进一步包括组合物为镀浴。
9.一种包括基材和权利要求4至7中任一项的组合物的基质分层产品，所述基材为母材，选自具有至少1000℃熔点的铁基合金、镍基合金、铬基合金、钴基合金和铜基合金。
10.权利要求8的基质分层产品，其中所述基质层通过无电镀浴或电镀浴获得。
11.一种硬焊合金分层产品，...

【专利技术属性】
技术研发人员：P斯杰丁，K瓦特，F法肯伯格，
申请(专利权)人：阿尔法拉瓦尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE