一种镍基药芯钎料、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开一种镍基药芯钎料，包括药芯和包裹药芯的镍基合金；所述镍基合金为镍铬合金；所述药芯占镍基药芯钎料总质量的30％至40％，所述药芯按照质量分数包括：13％至24％NiSi

【技术实现步骤摘要】
一种镍基药芯钎料、制备方法及应用
本专利技术涉及药芯钎料
，特别是涉及一种镍基药芯钎料、制备方法及应用。
技术介绍
陶瓷具有高硬度、高热强性等优良的机械性能，在能源、化工、机械、航空航天等诸多领域都有着极其广泛的应用背景，但陶瓷脆性大，抗冲击、抗热震性能很差，难以制成复杂结构等，限制了其核心功能的应用。高温合金具有良好的塑性和延展性，机械加工性能优良，但在耐高温、耐腐蚀、耐磨损等方面的性能已经不能满足日益提高的使用要求。由此可见，陶瓷材料与高温合金之间有明显的一种性能互补关系，实际应用中，将陶瓷与高温合金连接起来制成复合构件，能充分发挥两种材料的性能优点，弥补各自的不足。钎焊因其生产效率高，焊件变形小，适用于复杂结构的连接等优点，成为陶瓷与高温合金可靠连接的方法之一。目前，用于直接钎焊陶瓷与高温合金的钎料通常为Ag基钎料、Ni基钎料等。其中，Ag基钎料对于陶瓷与高温合金润湿性较好，但其钎焊接头的服役温度仅有500℃甚至更低，导致陶瓷和高温合金的耐高温性能难以充分发挥。Ni基钎料具有较高的热稳定性和耐腐蚀性，其钎焊接头能在600℃以上的高温下工作，可以充分发挥陶瓷与高温合金连接构件的特性。但是Ni基钎料的熔化温度一般在1300℃，通常会加入微量降熔成分Si、B，用于适当降低钎料熔点。由于Si、B元素的加入与Ni基体形成金属间化合物，导致Ni基钎料具有较大的脆性，加工性能差，很难加工成丝状或条状，一般制成粉状，钎焊时需与钎剂混合后预置于待钎焊区域，经常出现钎剂添加过量或不均匀现象。其次，目前镍基钎料主要在真空或者气氛保护炉中钎焊，对设备要求高，而且炉中钎焊对小批量生产成本较高，装炉量有限，生产效率低。随着钎焊技术在各行业中的应用不断增多，实现自动化钎焊的要求越来越迫切，由于目前的镍基药芯钎料在制备技术方面存在难题，严重限制了镍基钎料在自动化钎焊的推广应用。围绕上述问题，现有技术已经开展了一些探索性研究或者应用工作。但是，仍然没有很好解决镍基钎料加工性差、钎焊接头强度低、钎焊效率低等多种问题。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种镍基药芯钎料，该专利技术自带钎剂，钎焊时实现了钎剂的自动、协同添加,加工性能良好。为解决此技术问题，本专利技术的技术方案是：一种镍基药芯钎料，包括药芯和包裹药芯的镍基合金；所述镍基合金为镍铬合金；所述药芯按照质量分数包括：NiSi2粉13％至24％；GdF3粉19％至33％；硬钎剂粉余量。优选所述硬钎剂粉包括硼酸和硼砂，其中硼酸和硼砂的质量比为3:1。钎剂活性温度区间适中，能使钎料很好地铺展。优选所述药芯占镍基药芯钎料总质量的30％至40％。本专利技术钎剂与钎料之间的比例合适，钎剂能较长时间对母材起保护作用，可使钎料与母材润湿并铺展。当药芯用量不合适时容易产生漫流、漏焊、钎焊强度低等钎焊缺陷。优选所述镍铬合金按照质量分数包括：Cr20％，Ni80％，具有良好的加工性能。本专利技术的第二目的在于提供一种镍基药芯钎料的制备方法，该专利技术制备工艺简单，制得的镍基药芯钎料可在空气环境中使用。为解决此技术问题，本专利技术的技术方案是：一种镍基药芯钎料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、原料的选取和配制：取镍铬合金带，将药芯中各组分按照所述质量分数混合均匀并烘干，备用；步骤二、镍基药芯钎料轧制成形：镍铬合金带经成形轧机轧制成U形槽，同时配制的药芯通过送粉装置连续加入到U形槽中，经成形轧机轧制合口；步骤三、镍基药芯钎料旋锻减径：轧制合口后的镍基药芯钎料经旋锻，得到成品镍基药芯钎料。优选所述成品镍基药芯钎料的外径为1.2mm～2.5mm。优选所述成品镍基药芯钎料为条状或者丝状。本专利技术中的镍基药芯钎料有效改变了镍基钎料的结构形态，方便使用，同时可以在大气环境中钎焊。本专利技术的第三目的在于提供一种镍基药芯钎料的应用，该专利技术可于大气环境钎焊，减少对真空或气氛保护等复杂工况和设备的依赖。为解决此技术问题，本专利技术的技术方案是：镍基药芯钎料应用，钎焊环境为大气环境，钎焊温度为1060至1140℃。优选应用于陶瓷与高温合金的钎焊。通过采用上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术镍基药芯钎料，以镍铬合金为外皮，充分利用其良好的塑性，使其包裹药芯制成镍基药芯钎料，保证了整体良好的加工性能，可后续加工成丝状或条状，且镍铬合金中Cr元素可与陶瓷界面氧化硅发生界面还原反应，Cr还原氧化硅膜,破除陶瓷表面的氧化硅润湿壁垒，在钎料对陶瓷的润湿过程中起明显的促进作用，并形成了与金属有相似结构的金属硅化物，在钎料与陶瓷间形成新的化学键，强化了两者间的冶金连接，而且镍铬合金具有高的热稳定性和耐腐蚀性，有利于母材在高温环境下服役；钎焊过程中，本专利技术药芯中NiSi2、GdF3、硼砂和硼酸共同配合。硼酸与硼砂受热分解生成硼酐，硼酐与氧化物形成易溶的硼酸盐，去除表面氧化膜，清洁母材表面；熔融的NiSi2与陶瓷接触，陶瓷中的硅化物开始溶解，形成液态合金，当溶解到一定程度时，开始以单质形式析出，而析出的单质又与液态合金中的硅发生反应形成硅化物，NiSi2与硅化物发生着溶解和形成的动态平衡，使其与陶瓷具有优良的非反应润湿特性，提高液态钎料对陶瓷的润湿性；GdF3提高去氧化膜的能力，也可以促进润湿；本专利技术中熔融钎剂以液态薄层形式覆盖母材和钎料表面，隔绝空气起保护作用；随着温度继续升高，药芯中NiSi2和GdF3与镍铬合金发生反应钎焊，共同熔化进入到钎缝中，熔入钎缝的Si和Gd可降低钎料熔点，促使钎焊在较低的温度下进行，避免了钎焊时母材性能的下降，减少脆性化合物生成；Gd原子半径较大，在Ni中溶解度极低，会占据晶界部分Ni原子的位置富集，阻碍晶粒长大，细化晶粒，提高钎焊接头的抗剪强度。本专利技术镍基药芯钎料在大气环境中使用，改变了传统镍基钎料与钎剂分开使用的情况，可实现钎剂的自动精准添加，且摆脱了传统镍基钎料主要用于炉中钎焊的现状，降低对设备的要求，提高钎焊效率，利于自动化钎焊。从而实现本专利技术的上述目的。具体实施方式为了进一步解释本专利技术的技术方案，下面通过具体实施例来对本专利技术进行详细阐述。实施例1本实施例公开一种镍基药芯钎料，包括药芯和包裹药芯的镍基合金；所述镍基合金为镍铬合金；所述药芯按照质量分数包括：NiSi2粉24％，GdF3粉19％，硬钎剂粉57％；所述硬钎剂粉包括硼酸和硼砂，其中硼酸和硼砂的质量比为3:1。所述药芯占镍基药芯钎料总质量的35％。本专利技术所用镍铬合金带，宽度15mm，厚度0.6mm，按照质量分数包括：Cr20％，Ni80％。本实施例中镍基药芯钎料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、原料的选取和配制：取镍铬合金带，根据镍铬合金带的质量，配制出药芯中各组成成分的质量，混合均匀并烘干，备用；步骤二、镍基药芯钎料轧制成形：镍铬合金带经成形轧机轧制成U形槽，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍基药芯钎料，其特征在于：包括药芯和包裹药芯的镍基合金；/n所述镍基合金为镍铬合金；/n所述药芯按照质量分数包括：/nNiSi

【技术特征摘要】
1.一种镍基药芯钎料，其特征在于：包括药芯和包裹药芯的镍基合金；
所述镍基合金为镍铬合金；
所述药芯按照质量分数包括：
NiSi2粉13％至24％；
GdF3粉19％至33％；
硬钎剂粉为余量。


2.如权利要求1所述的一种镍基药芯钎料，其特征在于：所述硬钎剂粉包括硼酸和硼砂，其中硼酸和硼砂的质量比为3:1。


3.如权利要求1所述的一种镍基药芯钎料，其特征在于：所述药芯占镍基药芯钎料总质量的30％至40％。


4.如权利要求1所述的一种镍基药芯钎料，其特征在于：所述镍铬合金按照质量分数包括：Cr20％，Ni80％。


5.一种如权利要求1至4任一项所述镍基药芯钎料的制备方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤一、原料的选取...

【专利技术属性】
技术研发人员：王博，孙华为，李莹，常波涛，何茜，纠永涛，邓建峰，周艳军，吕红英，
申请(专利权)人：中机智能装备创新研究院宁波有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33