钎焊材料制造技术

一种钎焊板式热交换器钎焊用的钎焊材料，所述钎焊板式热交换器包括多个热交换器板，所述热交换器板设置有适于在相邻热交换器板之间提供接触点的脊和凹槽的压制图案，使得所述热交换器板彼此之间保持一定距离并使得所述热交换器板之间形成用于介质交换热量的板间流动通道，所述钎焊材料包括钎焊合金，所述钎焊合金包括至少一个熔点抑制元素和类似于热交换器板的组成的金属。所述钎焊材料包括固相线和液相线温度低于钎焊温度的熔化钎焊材料的熔化钎焊材料和固相线和液相线温度高于钎焊温度的非熔化钎焊材料的颗粒的混合物。熔化和非熔化钎焊材料之间的比例使得由熔化和非熔化钎焊材料形成的合金的固相线温度低于钎焊温度，液相线温度高于钎焊温度。

Brazing material

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钎焊材料
本专利技术涉及一种钎焊板式热交换器钎焊用的钎焊材料，该钎焊板式热交换器包括多个热交换器板，所述热交换器板设置有适于在相邻的热交换器板之间提供接触点的脊和凹槽的压制图案，使得所述热交换器板彼此之间保持一定距离并使得所述热交换器板之间形成用于介质交换热量的板间流动通道。钎焊材料包括钎焊合金，该钎焊合金包括至少一个熔点抑制元素和类似于热交换器板的组成的金属。现有技术在钎焊领域中，通过将钎焊材料施加到待接合材料的接触表面上，将一种或多种材料彼此接合。此后，待接合材料和钎焊材料的温度升高到钎焊材料熔化而待接合材料未熔化的温度。在钎焊板式换热器领域，最常见的基材和钎焊材料分别是不锈钢和铜。这种材料组合在很多方面都非常有用，但在某些情况下，它不能使用。例如，在一些国家，禁止在自来水应用中使用铜，以及如果使用氨作为制冷剂，则由于铜在铜和氨的存在下形成水溶性络合物而排除铜。对于不能使用铜的应用，镍可用作钎焊材料。然而，作为钎焊材料的镍由于降低镍的熔化温度所必需的熔点抑制剂而导致具有生产脆性的钎焊接头的缺点。熔点抑制剂通常是硅、硼、磷或其组合。另一种选择是使用不锈钢基钎焊材料，即与熔点抑制剂如硅、硼和/或磷混合的不锈钢。然而，与熔点抑制剂一起使用不锈钢具有以下缺点：熔点抑制剂倾向于迁移到基材中，这将降低基材的熔点并因此导致侵蚀和“烧穿”，即由钎焊材料中的熔点抑制剂将板材的熔点降低至板材在板的整个厚度上熔化的程度，因此导致在热交换器板的板上产生孔而引起的现象。在本申请的申请人提交的专利申请SE1550718-9中提出了对侵蚀问题的解决方案。这里，熔点抑制剂的量很低，使得钎焊材料在钎焊期间不会熔化。在钎焊过程中，非熔化钎焊材料与基材之间不是通过基材与钎焊材料之间的相互溶解而接合，而是通过扩散接合。SE1550718-9中公开的接合方法的有益之处在于它实际上没有侵蚀，但缺点是包含非熔化钎焊材料粒子(particle)的接头变成多孔的。在某些情况下，孔隙度可能导致接头变弱。众所周知，含有熔点抑制剂如硅、硼和/或磷的钎焊合金不具有单一的温度熔点。相反，这种钎焊合金具有熔化温度区间，所述熔化温度区间具有较低的钎焊合金开始熔化温度(“固相线温度”)和较高的钎焊合金完全熔化温度(“液相线温度”)。本专利技术的目的是提供一种钎焊材料，其提供具有低孔隙率或无孔隙率的钎焊接头，同时基材的侵蚀低。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种钎焊材料解决或至少减轻了上述和其它问题，该钎焊材料包括固相线和液相线温度低于钎焊温度的熔化钎焊材料的颗粒(grain)和固相线和液相线温度高于钎焊温度的非熔化钎焊材料的颗粒的混合物，其中熔化和非熔化钎焊材料之间的比例使得由熔化和非熔化钎焊材料形成的合金的固相线温度低于钎焊温度，液相线温度高于钎焊温度。由于其快速扩散速率和高熔点降低效果，熔化钎焊材料颗粒可以包含硼作为熔点降低元素。为了模拟热交换器板的组成，熔化钎焊材料颗粒可以包括1.5-3％Mo，10-15％Ni，16-20％Cr，7-10％Si，5-7％Mn，1-2％B，余量Fe。出于同样的原因，非熔化钎焊材料颗粒可以包括1.5-3％Mo，10-15％Ni，16-20％Cr，5-7％Si，5-7％Mn，余量Fe。为了利用硼的快速扩散，除了熔化钎焊材料含有1-2％硼外，熔化和非熔化钎焊材料的组成可以是相同的。为了匹配所需的钎焊温度，非熔化钎焊材料的固相线温度可超过1250℃，并且熔化钎焊材料的液相线温度低于1250℃。为了提供无孔钎焊接头的同时减少基材的侵蚀，由熔化和非熔化钎焊材料按钎焊材料比例形成的合金的固相线温度低于1250℃且液相线温度超过1250℃。附图的简要说明在下文中，通过参考附图描述本专利技术，其中：图1是包含一种或多种熔点抑制剂的四种典型钎焊合金的典型DTA-TGA曲线；图2是抛光的现有技术钎焊接头的显微照片，其中，使用固相线温度和液相线温度低于钎焊温度的钎焊材料来接合热交换器板；图3是显示了抛光的现有技术钎焊接头的显微照片，其中，使用了固相线温度和液相线温度高于钎焊温度的钎焊材料；图4是显示根据本专利技术的一个实施方案的抛光钎焊接头的显微照片。具体实施方式在图1中，显示了包含一个或多个熔点降低元素的典型钎焊合金的两个DSC(差示扫描量热法)曲线。简而言之，DSC曲线显示增加样品温度所需热量的差值，并且参考值作为温度的函数进行测量。参考图1，上部DSC曲线包括从700℃到约1120℃的第一区段。在该区段中，加热样品(在这种情况下是钎焊合金)所需的热量是相当恒定的。从大约1120℃到1164℃，即第二区段，需要更多的能量来提高温度。这是由于钎焊材料的熔化。从大约1164℃到大约1180℃，即第三区段，增加温度所需的能量回到与第一区段期间大致相同的值，并且在第四区段中，钎焊材料完全熔化并且增加温度所需的能量将再次恒定。为了从曲线推导出所谓的固相线温度和液相线温度，即所有钎焊材料分别处于固态和液态的温度，通常将这些温度分别转化为起始温度和偏移温度，其中，起始温度是第一区段的平均切线与第二区段的平均切线之间的交叉点的温度，并且，偏移温度是第三区段的平均切线与第四区段的平均切线之间的交叉点的温度。在下文中，DSC曲线的起始温度和偏移温度将被视为钎焊材料的固相线温度和液相线温度。在下图中，钎焊接头的截面照片将被显示。所有照片都显示了相邻热交换器板的交叉脊和凹槽之间的钎焊接头。钎焊材料以包含溶剂、粘合剂和钎焊合金粉末的糊状物的形式添加。在图2中，显示了板式热交换器中相邻热交换器板的脊和凹槽之间的现有的钎焊接头。钎焊材料是包含不锈钢和熔点抑制剂(硼和硅)的合金，并且钎焊温度高于钎焊材料的液相线温度和固相线温度-换句话说，钎焊材料在钎焊期间完全熔化。而且，可以补充的是，钎焊材料被添加至靠近相邻板的脊和凹槽之间的交叉点处，但不是在其处，例如申请人在WO2015/062992A1中所披露的。从图1中可以看出，钎焊接头是均匀的(即，它不包括或仅包括非常少的孔)。然而，在接头的外围，可以看到板材的一些侵蚀。这种侵蚀是由于钎焊合金中的熔点降低元素迁移到板材中，因此降低了板材的熔点。因此，熔点抑制元素已经迁移的板材可能熔化并成为钎焊接头的一部分，因此减小了钎焊接头附近板材的厚度。在严重的情况下，板材的侵蚀可能导致所谓的“烧穿”，这意味着有一个孔穿过热交换器板。当然，这对于板式热交换器来说是灾难性的，因为穿过板的孔将导致热交换器中的内部泄漏。为了减少图2所示的这种钎焊材料的侵蚀和烧穿问题，申请人用钎焊材料进行实验，该钎焊材料的固相线温度和液相线温度高于钎焊温度-换句话说，钎焊材料在钎焊过程中不会熔化。如图2的钎焊材料所发生的那样，具有高于钎焊温度的固相线温度和液相线温度的钎焊材料不是通过熔化和随后的凝固来接合热交换器板，而是将通过扩散接合热交换板。通过具有比钎焊温度更高的液相线温度和固相线温度的钎焊材料获得的典型钎焊接头如图3所示。从该图中可以看出，钎焊接头完全没有侵蚀-这并不奇怪，因为钎焊材料中的熔点抑制剂的量不足以使钎焊材料本身熔化。假使一些熔点降低元素会迁移到板材中，板材中熔点降低元素的百分比也不足以熔化板材。可以提到的是，与图2相反，钎焊材料已被施加在相邻板的脊和凹槽之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.钎焊板式热交换器钎焊用的钎焊材料，所述钎焊板式热交换器包括多个热交换器板，所述热交换器板设置有适于在相邻热交换器板之间提供接触点的脊和凹槽的压制图案，使得所述热交换器板彼此之间保持一定距离并使得所述热交换器板之间形成用于介质交换热量的板间流动通道，所述钎焊材料包括钎焊合金，所述钎焊合金包括至少一个熔点抑制元素和类似于热交换器板的组成的金属，其特征在于，所述钎焊材料包括固相线温度和液相线温度低于钎焊温度的熔化钎焊材料和固相线温度和液相线温度高于钎焊温度的非熔化钎焊材料的颗粒的混合物，其中，熔化和非熔化钎焊材料之间的比例使得由熔化和非熔化钎焊材料形成的合金的固相线温度低于钎焊温度，液相线温度高于钎焊温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.16 SE 1651661-91.钎焊板式热交换器钎焊用的钎焊材料，所述钎焊板式热交换器包括多个热交换器板，所述热交换器板设置有适于在相邻热交换器板之间提供接触点的脊和凹槽的压制图案，使得所述热交换器板彼此之间保持一定距离并使得所述热交换器板之间形成用于介质交换热量的板间流动通道，所述钎焊材料包括钎焊合金，所述钎焊合金包括至少一个熔点抑制元素和类似于热交换器板的组成的金属，其特征在于，所述钎焊材料包括固相线温度和液相线温度低于钎焊温度的熔化钎焊材料和固相线温度和液相线温度高于钎焊温度的非熔化钎焊材料的颗粒的混合物，其中，熔化和非熔化钎焊材料之间的比例使得由熔化和非熔化钎焊材料形成的合金的固相线温度低于钎焊温度，液相线温度高于钎焊温度。2.根据权利要求1所述的钎焊材料，其中，所述熔化钎焊材料颗粒包含硼作为熔点降低元素。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·达尔贝里，N·博尔内加尔，
申请(专利权)人：舒瑞普国际股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE