用于延展性钎焊结构的钎焊组合物及相关方法和装置制造方法及图纸

本公开包括钎焊合金组合物的描述。所述钎焊组合物包含镍；约5重量%至约25重量%的锗；和约1重量%至约4重量%的硼。所述组合物具有非晶态结构且不含硅。

Brazing compositions for ductile brazing structures and related methods and apparatus

The disclosure includes a description of brazing alloy compositions. The brazing composition comprises nickel; a germanium of about 5 wt% to about 25 wt.%; and a boron content of 1 wt.% to about 4 wt.%. The composition has an amorphous structure and contains no silicon.

【技术实现步骤摘要】
用于延展性钎焊结构的钎焊组合物及相关方法和装置
本公开涉及包括彼此连接在一起的金属或陶瓷部件的机器、装置及其他制造物品。
技术介绍
所有类型的设备常由诸如金属、塑料和陶瓷的各种材料的组合形成。实例包括照明装置；动力设备，例如，用于陆地和飞行应用的燃气涡轮发动机；在油气勘探中使用的泵；光谱装置；和医疗设备，诸如X-射线装置。另一实例包括电化学装置，诸如电池和燃料电池。在这些装置内的结构必须以在特定装置上或在特定装置内提供密封的方式彼此连接在一起。钎焊是适合这些应用中的许多的广泛使用的连接方法。上文提到的燃气涡轮发动机用于多种高级军用和商用飞机以及动力产生成套设备中。这些发动机常包括需要通过钎焊连接在一起(例如金属-金属连接、金属-陶瓷连接和甚至陶瓷-陶瓷连接)的部件。已经研发了各种各样的钎焊组合物以满足许多不同类型的最终用途应用的需求。作为一个实例，已经研发了非常专业的钎焊组合物来连接金属和陶瓷部件，从而在包括高温(如高于约300℃且有时高于约1,000℃)的所需环境条件下使用。镍基钎焊材料通常用于将镍形成的部件连接到其他部件。这些材料常为晶态钎焊合金，诸如包含镍、锗和钛的那些。虽然这样的合金对于许多钎焊应用是合乎需要的，但是它们无法以诸如箔、带和线的多种形式容易地使用和施用。相反，它们常常仅可以粉末形式使用。相比之下，由镍、硼和硅形成的钎焊合金通常为非晶态的，且因此可以许多形式使用。通常这些类型的合金的特征为“非晶态玻璃”。虽然它们对于一些应用是优选的，但是还存在一些与该合金组合物相关的缺点。例如，硅成分的存在可导致形成一个或多个脆性金属间相，它们通常是不合需要的。如先前所提到，金属-陶瓷接头对于多种这些机器和装置常常是必需的。常常难以提供可成功地提供这样的接头的钎焊组合物，这部分地归因于CTE(热膨胀系数)之差，以及在钎焊操作期间润湿陶瓷表面的困难性。获得良好陶瓷-金属的一项技术使用促进陶瓷表面的润湿、增强提供气密密封的能力的活性金属元素(例如，钛或锆)。虽然该技术可用于许多情形，但是存在活性钎焊的使用可能不合乎需要或者成本无效的其他情形。考虑到这些问题，通常不含脆性金属间相的新钎焊组合物将在工业中受到欢迎。所述组合物应当为相对延展性的且能够形成为多种形状来用于钎焊。所述组合物还应当表现出在对于诸如燃气涡轮发动机和热电池的最终用途普遍的高温下的高强度水平。
技术实现思路
本专利技术的实施方案涉及钎焊合金组合物，其包含：a)镍；或镍和钴的组合；b)约5重量%至约25重量%的锗；和c)约1重量%至约4重量%的硼；其中所述组合物具有非晶态结构且不含硅。此外，本专利技术还公开了以下方面。第1项.钎焊合金组合物，其包含：a)镍；或镍和钴的组合；b)约5重量%至约25重量%的锗；和c)约1重量%至约4重量%的硼；其中所述组合物具有非晶态结构且不含硅。第2项.第1项的钎焊合金组合物，其还包含以约1重量%至约40重量%的水平的铬。第3项.第1项的钎焊合金组合物，其具有不含活性金属的组成。第4项.第3项的钎焊合金组合物，其中所述活性金属为钛、锆、铪和钒。第5项.第1项的钎焊合金组合物，其不含钯、金和铝。第6项.第1项的钎焊合金组合物，其包含至少约20重量%的镍。第7项.第6项的钎焊合金组合物，其包含约60重量%至约90重量%的镍。第8项.第1项的钎焊合金组合物，其中所述锗的水平为约10重量%至约18重量%。第9项.第1项的钎焊合金组合物，其中所述硼的水平为约1.5重量%至约3.5重量%。第10项.第1项的钎焊合金组合物，其还包含选自钼、钨、钽和铌的至少一种难熔元素。第11项.第10项的钎焊合金组合物，其包含约1重量%至约10重量%的(总)所述难熔元素。第12项.由第1项的组合物形成的钎焊接头，其具有包含γ镍相和γ'Ni3Ge相的微观结构，其中所述Ni3Ge组分为以约1体积%至75体积%的水平存在的析出物。第13项.由第1项的组合物形成的钎焊接头，其连接金属化陶瓷部件与金属部件。第14项.由第1项的组合物形成的钎焊接头，其连接金属化陶瓷部件与至少一种其他金属化陶瓷部件。第15项.第14项的钎焊接头，其中各陶瓷部件独立地包括氧化锆或氧化锆基材料；氧化铝；氮化铝、碳化硅、瓷料、碳化钛、二氧化硅、玻璃、陶瓷基质复合材料(CMC)、铝酸镁尖晶石、氧化镁、氮化硅；式Mn+1AXn的“MAX”相材料，其中n为1至3，M为前过渡金属，A为A族元素，且X为碳或氮；式MXy的超高温陶瓷(UHTC)，其中M为过渡金属且X为碳、硼或氮；α-氧化铝结构；和任何上述的合金。第16项.第14项的钎焊接头，其中所述陶瓷部件通过镀钼-锰/镍的技术或物理气相沉积技术金属化。第17项.第13项的钎焊接头，其中用于所述金属部件的金属包括镍、钴、铌、钼、钨、铁、镍-钴铁合金、软钢、不锈钢和任何上述的各种合金。第18项.第13项的钎焊接头，其中所述陶瓷和金属部件为在医疗装置中连接在一起的结构。第19项.第13项的钎焊接头，其中所述陶瓷和金属部件为在涡轮发动机中连接在一起的结构。第20项.第13项的钎焊接头，其中所述陶瓷和金属部件为在用于油气勘探的钻探、泵送或发动机装置中或在光谱装置中连接在一起的结构。第21项.第13项的钎焊接头，其中所述陶瓷和金属部件各自包括选自电极隔室；密封圈结构、密封环结构和集电器的至少一种热电池结构。第22项.第21项的钎焊接头，其中所述热电池结构为钠基热电池的一部分。附图说明图1为用现有技术组合物形成的钎焊接头的显微照片；图2为用基于本专利技术的实施方案的组合物形成的钎焊接头的显微照片。具体实施方式关于本专利技术的各种实施方案的描述提出数个观点。除非另外指出，否则冠词“一”、“该”和“所述”旨在意味着存在一个或多个所述要素。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在为包括性的并意味着还可能存在除所列要素之外的其他要素。此外，除非另作说明，否则所有成分的重量都以材料(例如钎焊合金)的总重量的百分数表示。本文使用的术语“和/或”包括相关所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。除非在本文中另外指出，否则术语“布置在……上”、“沉积在……上”或“布置在……和……之间”是指在层、物品等之间的直接接触或例如在其间具有插入层的间接接触。这里在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言可用于修饰任何定量表述，这些表述可允许在不造成可与其相关的基本功能发生变化的条件下进行改变。因此，通过术语例如“约”修饰的值不限于所规定的精确值。在一些情况下，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精密度。提供在本公开中使用的一些术语的简要描述可能是有帮助的。本文使用的术语“液相线温度”通常是指合金在其下从固体转变成熔融或粘性状态的温度。液相线温度规定在其下晶体可与熔体以热力学平衡的方式共同存在的最大温度。在液相线温度之上，合金为均质的，而在液相线温度之下，根据特定的合金，增加量的晶体开始随时间而在熔体中形成。通常，合金在其液相线温度处熔融并在待连接的两个部件之间形成密封。液相线温度可与“固相线温度”形成对照。固相线温度量化材料在其下完全凝固(结晶)的点。液相线温度和固相线温度不一定对准或重叠。如果在液相线温度与固相线温度之间存在间隙，则在所述间隙内，材料由固相和液相同时组成(像“浆料”本文档来自技高网...

【技术保护点】
钎焊合金组合物，其包含：a) 镍；或镍和钴的组合；b) 约5重量%至约25重量%的锗；和c) 约1重量%至约4重量%的硼；其中所述组合物具有非晶态结构且不含硅。

【技术特征摘要】
2016.03.30 IN 2016410109521.钎焊合金组合物，其包含：a)镍；或镍和钴的组合；b)约5重量%至约25重量%的锗；和c)约1重量%至约4重量%的硼；其中所述组合物具有非晶态结构且不含硅。2.权利要求1的钎焊合金组合物，其还包含以约1重量%至约40重量%的水平的铬。3.权利要求1的钎焊合金组合物，其具有不含活性金属的组成。4.权利要求3的钎焊合金组合物，其中所述活性...

【专利技术属性】
技术研发人员：S库马，RR阿哈拉普拉普，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US