一种用于低真空环境的高温钎焊环及其制备方法技术

本发明专利技术涉及钎焊材料领域，公开了一种用于低真空环境的高温钎焊环及其制备方法。该高温钎焊环包括以下原料：镍铬铁合金60~95%、单氟磷酸钠1~15%、锰粉1~6%和成形胶5~15%。本发明专利技术的高温钎焊环用于不锈钢管/板件的低真空环境钎焊，可实现高效率、高强度的焊接。本发明专利技术制备方法可解决镍基合金钎料难以成形为带、片等形状的难题，拓展了镍基钎料的使用方式。拓展了镍基钎料的使用方式。拓展了镍基钎料的使用方式。

【技术实现步骤摘要】
一种用于低真空环境的高温钎焊环及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钎焊材料领域，尤其涉及一种用于低真空环境的高温钎焊环及其制备方法。

技术介绍

[0002]在热交换器件中，广泛存在不锈钢材料的管/板之间的焊接，这类器件一般在高温、液质、弱腐蚀性环境下使用，因此对焊接接头的强度、密封性、耐腐蚀性要求很高。制造行业常采用BNi71CrSi镍基合金钎料以高温真空钎焊技术实现不锈钢管/板的连接。
[0003]镍基合金作为高温钎焊材料虽被广泛应用，但因镍的熔点较高(1452℃)，为降低镍基合金的熔化温度，通常加入非金属元素如硅、硼、磷等，导致镍基合金脆性增大，加工性能严重变差，通常只能制成粉末状态使用。在焊接不锈钢管/板件，特别对于不锈钢管数量较多的情况，粉末状态的镍基钎焊材料严重降低了预置钎料的效率。
[0004]另外，已有报道，热交换器生产商为了提高生产效率，开始采用低真空钎焊工艺，这种工艺可显著缩短甚至取消高真空工序，直接在低真空环境(真空度≤0.1Pa)下完成焊接过程。但是我们发现，在低真空条件下，不锈钢表面的氧化膜难以去除，常规的镍基钎料对不锈钢的润湿性能下降，从而对焊后接头间隙的填充性能不佳，最终导致焊后接头强度降低，进而影响到工件的使用寿命。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于低真空环境的高温钎焊环及其制备方法。本专利技术的第一目的在于提供一种用于低真空环境的高温钎焊环，用于不锈钢管/板件的低真空环境钎焊，可实现高效率、高强度的焊接。本专利技术的第二目的在于提供一种用于低真空环境的高温钎焊环的制备方法，该方法解决了镍基合金钎料难以成形为带、片等形状的难题，拓展了镍基钎料的使用方式。
[0006]本专利技术的具体技术方案为：第一方面，本专利技术提供了一种用于低真空环境的高温钎焊环，包括以下原料：镍铬铁合金60～95％、单氟磷酸钠1～15％、锰粉1～6％和成形胶5～15％。
[0007]在上述配方中各组分的作用是：镍铬铁合金在钎焊温度下发生熔化，填充接头间隙，再经过冷却凝固，实现接头的连接。
[0008]单氟磷酸钠：所用单氟磷酸钠为粉末形态，熔点为625℃，相比于其他氟磷酸盐，粉末形态的单氟磷酸钠更易和合金粉末、成形胶混合，另外，其熔点稍高于成形胶分解挥发的完成温度(600℃)，不会产生成形胶的分解挥发对钎焊过程的不利影响。钎焊温度达到625℃后，单氟磷酸钠开始熔化流淌，在接头表面进行前沿铺展，随着温度升高，单氟磷酸钠分解产生的氟离子与工件表面氧化膜反应生成低熔点氟化物，达到去除氧化膜作用，为后续合金溶液的铺展做好准备。
[0009]锰粉：镍铬铁合金作为焊环的焊接主体，对不锈钢有优异的润湿铺展性能，但是相比于高真空环境，低真空环境的氧含量显著增加，镍铬铁合金液相的润湿铺展性能下降，对接头间隙的填充性能不佳。为此，本专利技术在配方中添加锰粉，由锰镍相图可知，锰和镍互溶可形成固溶体，在钎焊加热过程中，加入的锰粉可溶解于熔化后的镍铬铁合金液相，锰作为一种极强的还原剂，可以吸收溶解的氧，改善合金液相的润湿铺展性能，而且在合金液相冷却凝固后还可起到强化合金相的作用，进而提高焊接接头的强度。另外，由于锰的熔点较高(1244℃)，在钎焊温度下，大部分锰粉仍以粉末形式存在，可以增强钎焊间隙的毛细作用，使液相合金更充分填充接头间隙。
[0010]成形胶是基质焊粉成形的关键物质，其经低温溶解成为胶体，可辅助成形。并且在钎焊过程中，成形胶在高温下发生完全的分解挥发，对钎焊接头不存在不利影响。
[0011]综上所述，本专利技术解决了镍基合金作为钎料因脆性难以加工成带、环等形状的问题，用于管/板件钎焊时，可以实现更加快捷、精确的预置钎料，也便于进行自动化操作。
[0012]作为优选，所述高温钎焊环包括以下原料：镍铬铁合金65～90％、单氟磷酸钠2～14％、锰粉2～5％和成形胶6～14％。
[0013]作为优选，所述焊环的尺寸为：厚度0.1～4mm，内径1～10mm，外径2～15mm。
[0014]作为优选，所述镍铬铁合金包括以下质量分数的组成：Ni 55
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65％、Cr 10
‑
30％、Fe 20
‑
30％。
[0015]作为优选，所述镍铬铁合金为真空雾化合金粉末。
[0016]作为优选，所述锰粉为电解锰粉。
[0017]作为优选，所述成形胶为在400～600℃下完全的分解挥发的溶液胶体。
[0018]进一步地，所述成形胶包括以下质量分数的组成：聚异丁烯27
‑
31％，萜烯树脂19
‑
23％，乙酸丁酯45
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55％。
[0019]经低温溶解成为胶体，是基质焊粉成形的关键物质，在钎焊过程中，成形胶在400～600℃发生完全的分解挥发，对钎焊接头不存在不利影响。
[0020]第二方面，本专利技术提供了一种高温钎焊环的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将成形胶的各组分混合并溶解，待溶解充分后，过滤备用。
[0021]步骤二：将镍铬铁合金熔化冷却成棒材，再经真空雾化工艺制成真空雾化合金粉末，经筛网过滤后备用。
[0022]步骤三：将成形胶、真空雾化合金粉末、单氟磷酸钠和锰粉按配比混合、搅拌制成膏状混合物，取出备用。
[0023]步骤四：将步骤三制成的膏状混合物轧制成薄带，薄带经烘干后备用。
[0024]步骤五：采用装载有圆环模具的冲压机，将步骤四制成的薄带冲压成焊环。
[0025]作为优选，步骤二中，所述筛网为100
‑
200目筛网。
[0026]与现有技术对比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术提供了一种用于低真空环境的高温钎焊环，通过对其组成的优化，当用于不锈钢管/板件的低真空环境钎焊时，可实现高效率、高强度的焊接。
[0027](2)本专利技术提供了一种用于低真空环境的高温钎焊环的制备方法，该方法解决了镍基合金钎料难以成形为带、片等形状的难题，拓展了镍基钎料的使用方式。
[0028](3)采用本专利技术高温钎焊环，可显著降低钎焊温度和时间，从而提高钎焊效率。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的一种高温焊环的俯视图；图2为图1中A
‑
A的截面图。
具体实施方式
[0030]下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述。
[0031]总实施例一种用于低真空环境的高温钎焊环，如图1
‑
2所示，其尺寸为：厚度0.1～4mm，内径1～10mm，外径2～15mm。高温钎焊环包括以下原料：镍铬铁合金60～95％、单氟磷酸钠1～15％、锰粉1～6％和成形胶5～15％。进一步优选为镍铬铁合金65～90％、单氟磷酸钠2～14％、锰粉2～5％和成形胶6～14％。
[0032]其中，所述镍铬铁合金为真空雾化合金粉末，包括以下质量分数的组成：Ni 55
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65％、Cr 10...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于低真空环境的高温钎焊环，其特征在于：包括以下原料：镍铬铁合金60~95%、单氟磷酸钠1~15%、锰粉1~6%和成形胶5~15%。2.如权利要求1所述的高温钎焊环，其特征在于：包括以下原料：镍铬铁合金65~90%、单氟磷酸钠2~14%、锰粉2~5%和成形胶6~14%。3.如权利要求1所述的高温钎焊环，其特征在于：所述焊环的尺寸为：厚度0.1~4mm，内径1~10mm，外径2~15mm。4.如权利要求1所述的高温钎焊环，其特征在于：所述镍铬铁合金包括以下质量分数的组成：Ni 55
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65%、Cr 10
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30%、Fe 20
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30%。5.如权利要求1或2或3所述的高温钎焊环，其特征在于：所述镍铬铁合金为真空雾化合金粉末。6.如权利要求1所述的高温钎焊环，其特征在于：所述锰粉为电解锰粉。7.如权利要求1所述的高温钎焊环，其特征在于：所述成形胶为在400~600℃下完全...

【专利技术属性】
技术研发人员：经敬楠，
申请(专利权)人：浙江亚通焊材有限公司，
类型：发明
国别省市：