用于接合金属部件的方法技术

用于接合第一金属部件(11)和第二金属部件(12)的方法，金属部件(11,12)的固相线温度高于1100℃。方法包含：在第一金属部件(11)的表面(15)上应用熔融抑制剂组合物(14)，熔融抑制剂组合物(14)包含含有至少25重量%的硼和硅的熔融抑制剂组分，用于降低第一金属部件(11)的熔融温度；致使(202)第二金属部件(12)在所述表面(15)上的接触点(16)处与熔融抑制剂组合物(14)接触；加热第一和第二金属部件(11,12)至温度高于1100℃；以及容许第一金属组件(11)的熔融金属层(210)凝固，使得在接触点(16)得到接合处(25)。根据本公开，硼至少部分来源于选自任意以下化合物的硼化合物：硼酸、硼砂、二硼化钛和氮化硼。也描述了熔融抑制剂组合物和相关产品。组合物和相关产品。组合物和相关产品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于接合金属部件的方法


[0001]本专利技术涉及通过使用熔融抑制剂组合物接合第一金属部件和第二金属部件的方法。本专利技术也涉及熔融抑制剂组合物和包含被接合金属部件的产品。

技术介绍

[0002]现有用于接合由金属元素组成的金属部件(金属物体或金属工件)的不同接合方法，其中金属元素包括各种元素金属以及金属合金。考虑的金属部件，由于组成它们的金属元素或合金，其熔融温度至少1100℃，这意味着金属部件不能由例如纯铜、纯铝或各种铝基合金组成。可组成金属部件的金属的一些示例通常为铁
‑
、镍
‑
和钴基合金。
[0003]用于接合此类金属部件的一种常用方法为焊接，这是一种利用或不用附加材料的金属部件中金属熔融的方法，即铸造的产品通过熔融和随后的再凝固形成。
[0004]另一接合方法为钎焊，其为一种金属接合工艺，其中首先将填充金属应用于要被接合的两个金属部件至少之一上，然后加热至高于其熔点且通过毛细作用分布于金属部件间。通常在由合适气氛保护下，促使填充金属高于其熔融温度。然后填充金属流过金属部件朝向接触点，在此形成接合处。
[0005]通常，当钎焊时，填充金属在要被接合的金属部件间与间隙或空隙接触地应用。在加热过程中，填充金属熔融且填充要被接合的间隙。钎焊工艺中有三个主要阶段，其中第一阶段称为物理阶段。物理阶段包括填充金属的润湿和流动。第二阶段通常在给定的接合温度发生。在这一阶段期间有固体
‑
液体相互作用，其伴随着大量传质。在此阶段中，与液体填充金属紧邻的少量金属部件要么溶解，要么与填充金属反应。同时，少量来自液相的元素渗入固体金属部件中。在接合处区域中组分的这种再分布导致填充金属组成、以及有时填充金属凝固起始的改变。最后阶段，与第二阶段重叠，其特征在于最终接合处微结构的形成，并且在接合处凝固和冷却期间进展。与液体填充金属相邻的金属部件的量非常小，即接合处最大程度地由填充金属形成。通常，当钎焊时，接合处中至少95%的金属来自填充金属。
[0006]用于接合两金属部件(母材)的另一方法为瞬时液相扩散连接(TLP连接)，其中在连接温度下当熔点抑制剂(MPD)元素从夹层移动至金属部件的晶格和晶界时发生扩散。然后固态扩散过程导致在连接界面处组成的改变，且相异的夹层在比母材更低的温度下熔融。因此液体薄层沿着界面延展，在比任一金属部件熔点更低的温度下形成接合处。连接温度的降低导致熔体的凝固，且此相可通过在连接温度保持一段时间，随后扩散至金属部件中。
[0007]接合方法诸如焊接、钎焊和TLP连接成功地接合金属部件。然而焊接有其局限，因为它可能非常昂贵，或当接合处难以接近时甚至不能产生大量接合处。钎焊也有其局限，例如在于有时很难适当地应用或甚至决定最适合的填充金属。当提到接合不同材料时，TLP连接有优势，但也有其局限。例如，通常难以找到合适的夹层，且该方法不太适用于要填充较大间隙时或当要形成相对大接合处时产生接合处。
[0008]因此，当选择特定的接合方法时，涉及许多因素。同样至关重要的因素为成本、生
产率、安全性、处理速度和接合金属部件的接合处的性质以及接合后金属部件本身的性质。虽然前述方法有其优点，但对于用作对现有方法补充的接合方法仍有需要，特别是如果将如成本、生产率、安全性和处理速度的因素也纳入考虑。
[0009]特别地，注意到在最常使用的熔点抑制剂(MPD)系统，诸如在由WO2013/144211 A1公开的Si
‑
B系统中，常用的硼源为纯B。纯硼(B)可提供工艺上的良好结果，但从工作安全性的角度、可用性及昂贵而言不为最佳。因此，除了改善以上技术和现有技术，需要从工作安全性、来源以及不锈钢相容性的角度为熔点抑制剂(MPD)系统找到改善的硼源。

技术实现思路

[0010]鉴于现有技术，因此仍需要改善以上技术和现有技术。常用的硼源为纯B。纯硼(B)可提供工艺上的良好结果，但从工作安全性的角度不为最佳，且昂贵。
[0011]因此，本专利技术的一个目的为提供改善的MPD系统或熔融抑制剂组合物。特别地，一个目的为提供以简单且可靠的方式接合金属部件(金属工件，即由金属组成的工件或物体)、同时仍在金属部件间产生强接合处的方法。
[0012]此外，一个目的为提供用于熔融抑制剂组合物的硼源，其在接合上提供良好结果，同时化合物从工作安全性角度有更小危害，且经济。
[0013]为达到这些目的，提供了一种用于接合第一金属部件和第二金属部件的方法。所述方法用于固相线温度高于1100℃的金属部件。所述方法包含：至少在第一金属部件的表面上应用熔融抑制剂组合物，熔融抑制剂组分包含总共至少25 重量%的硼和硅，用于降低第一金属部件的熔融温度；以及可选地，粘结剂组分，用于促进熔融抑制剂组合物在表面上的应用；致使第二金属部件在所述表面上的接触点处与熔融抑制剂组合物接触；加热第一和第二金属部件至温度高于1100℃，第一金属部件的所述表面由此熔融，使得第一金属部件的表面层熔融，且和熔融抑制剂组分一起形成在接触点与第二金属部件接触的熔融金属层；以及容许熔融金属层凝固，使得在接触点得到接合处。根据本公开，所述硼至少部分来源于、或硼源包含选自任意以下化合物的硼化合物：硼酸(H3BO3)、硼砂(Na2B4O7)、二硼化钛(TiB2)和氮化硼(BN)和/或它们的组合。从工作安全性角度，这些化合物比例如元素硼更安全，同时它们提供强接合处。另外，这些化合物对要被接合的金属部件至多仅有较小的负面影响，它们成本低廉，稳定且使用安全。
[0014]基于硼的总重量，所述硼可以15
‑
100 重量%或50到100重量%的量来源于硼酸、硼砂、二硼化钛、氮化硼和/或它们的组合中的任一种。因此，硼另外可来源于或包含其他硼源或化合物。其他硼源或化合物的例子可为元素硼(B)、碳化硼(B4C)、硼化硅(例如以六硼化硅SiB6的形式)、硼化镍(Ni2B)和/或硼化铁(Fe2B)。然而，因为从工作安全性角度元素硼不为最佳且昂贵，基于硼的总重量，硼可以至多10重量%另外来源于或包含元素硼，这意味着对90%重量或更多的硼排除元素硼作为硼源。根据一个变体，硼根本不来源于元素硼也不包含元素硼，即排除元素硼作为硼源。另外，为在例如不锈钢的金属部件间提供尽可能强的接合处，减少碳的量为有益的。这是由于在不锈钢中，碳和铬形成碳化铬，这可能影响金属部件的腐蚀特征。因此，基于硼的总重量，碳化硼的量不应超过85重量%。这意味着对15%重量
或更多的硼排除碳化硼作为硼源。基于硼的总重量，选自硼化硅(例如以六硼化硅SiB6的形式)、硼化镍(Ni2B)和/或硼化铁(Fe2B)的硼源可以至多85%重量的量存在。
[0015]然而，优选地，基于硼的总重量，选自硼酸(H3BO3)、硼砂(Na2B4O7)、二硼化钛(TiB2)、氮化硼(BN)和/或它们的组合的本专利技术硼源的量为至少15重量%，优选50重量%或60重量%或70重量%或80重量%或90重量%或100重量%，即硼源由本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于接合第一金属部件(11)和第二金属部件(12)的方法，所述金属部件(11,12)的固相线温度高于1000℃，所述方法包含：
‑
至少在第一金属部件(11)的表面(15)上应用(201)熔融抑制剂组合物(14)，所述熔融抑制剂组合物(14)包含：
·
熔融抑制剂组分，其包含总共至少25重量%硼和硅，用于降低第一金属部件(11)的熔融温度，以及
·
可选地，粘结剂组分，用于促进熔融抑制剂组合物(14)在表面(15)上的应用(201)，
‑
致使(202)第二金属部件(12)在所述表面(15)上的接触点(16)处与熔融抑制剂组合物(14)接触，
‑
加热(203)第一和第二金属部件(11,12)至温度高于1100℃，第一金属部件(11)的所述表面(15)由此熔融，使得第一金属部件(11)的表面层(21)熔融，且和熔融抑制剂组分一起形成在接触点(16)与第二金属部件(12)接触的熔融金属层(210)，以及
‑
容许(204)熔融金属层(210)凝固，使得在接触点(16)得到接合处(25)，所述方法的特征在于，所述硼至少部分来源于选自任意以下化合物的硼化合物：硼酸、硼砂、二硼化钛、氮化硼和/或它们的组合。2.根据权利要求1的方法，其中，基于硼的总重量，所述硼以15
‑
100 重量%或50到 100重量%的量来源于硼酸、硼砂、二硼化钛、氮化硼和/或它们的组合中的任一种。3.根据权利要求1或2的方法，其中所述硅来源于元素硅和硅化合物的硅中的任一种，所述硅化合物选自至少任意以下化合物：碳化硅、硼化硅以及硅铁。4.根据前述权利要求中任一项的方法，其中熔融抑制剂组分包含至少40重量%的硼和硅。5.根据前述权利要求中任一项的方法，其中熔融抑制剂组分包含至少85重量%的硼和硅。6.根据前述权利要求中任一项的方法，其中硼构成熔融抑制剂化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：阿法拉伐股份有限公司，
类型：发明
国别省市：