【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高温合金焊接，尤其是涉及一种高温钴基水性膏状钎料及其制备方法和使用方法。
技术介绍
1、航空航天发动机结构复杂，在工作时会同时面对高温、高压、震动以及腐蚀等环境的挑战，因此对材料的性能及加工工艺都有较高的要求。对于航空航天中的精密零部件和复杂薄壁构件，常用真空钎焊的方法进行连接。真空钎焊由于采用整体加热，因此焊接过程产生的热应力小，克服了传统焊接工艺局部加热造成的焊件不均匀热收缩问题。同时采用真空钎焊的方法，可以实现多零件、多部位在一炉中的精密连接。
2、常见的真空钎焊用镍基、钴基钎料中，通常会采用真空感应熔炼结合惰性气体雾化工艺制备成粉末状钎料，并混合粘结剂制成膏状钎料以便使用。膏状钎料具有操作方便、流平快速、涂料量易于控制的特点，特别适用于航空航天领域的复杂构件的钎焊连接。
3、例如中国专利技术专利《一种用于膏状xhbni-5镍基钎料制备的水性成膏体的制备方法》(公开号为cn107838578a)，通过在一定温度下进行镍基钎料膏体的制备，虽然制成的镍基钎料膏体具有良好的稳定性，但制备过程复杂、步骤较多，需要加入氨水进行ph调节，不利于进行大规模工业生产，同时镍基钎料膏体中有机物含量较高，会导致钎焊后存在少量碳残留。
4、例如中国专利技术专利《一种用于真空钎焊高氮钢的钎料及其制备方法》(公开号为cn109128583a)，通过由磷酸锌、氯化铵、聚乙二醇、氰基丙烯酸丁酯、过硫酸铵组成的水基粘结剂进行钎料制备，得到性能优良的钎料，但原料中的氰基化合物易对人体产生损害。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种高温钴基水性膏状钎料。该高温钴基水性膏状钎料通过加入低含量有机粘结剂，制得一种稳定性高、流平性好、保质期长且焊接过程中不易出现表面氧化的高温钴基水性膏状钎料，使用时高温钴基水性膏状钎料内的有机粘结剂能在钎焊温度下完全挥发，不会影响钎焊效果。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种高温钴基水性膏状钎料，其特征在于，由以下质量分数的成分组成：钴基合金粉84％～92％，余量为有机粘结剂；所述有机粘结剂由以下质量分数的成分组成：纤维素类增稠剂2％～5％，高聚物类粘合剂0.2％～3％，硼酸类胶凝剂0.01％～0.05％，余量为去离子水。
3、本专利技术通过在高温钴基水性膏状钎料中加入有机粘结剂，与钴基合金粉混合均匀得到高温钴基水性膏状钎料，该有机粘结剂含有纤维素类增稠剂和高聚物类粘合剂，能有效提升高温钴基水性膏状钎料的稳定性，利用纤维素类增稠剂静态和低剪切作用下为高黏度的特性，以及结合高聚物类粘合剂的粘结作用，利于防止高温钴基水性膏状钎料在存放过程中出现分层现象，延长高温钴基水性膏状钎料的保质期，以及对待焊面具有一定的粘合性，可防止装炉前焊面发生位移而造成焊接组件报废，同时纤维素类增稠剂在高剪切作用下为低黏度的特性，也能使高温钴基水性膏状钎料在使用时更易于挤出和涂抹均匀。
4、本专利技术通过在高温钴基水性膏状钎料中加入硼酸类胶凝剂，可防止焊接过程中高温钴基水性膏状钎料表面氧化，大幅度减少焊接后出现的氧化残渣。
5、上述的一种高温钴基水性膏状钎料，其特征在于，所述钴基合金粉中各元素的质量分数为：cr 18％～26％，ni 16％～21％，si 0％～9％，w3.5％～11％，b 0.6％～3.5％，c 0.2％～0.8％，余量为co。
6、上述的一种高温钴基水性膏状钎料，其特征在于，所述钴基合金粉的粒径为20μm～100μm。
7、本专利技术设置粒径范围内的合金粉末具有一定的流动性，利于与粘结剂混合，形成分散均匀、稳定性好的膏体。
8、上述的一种高温钴基水性膏状钎料，其特征在于，所述纤维素类增稠剂为羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素及羟丙基甲基纤维素中的一种或两种以上。
9、上述的一种高温钴基水性膏状钎料，其特征在于，所述高聚物类粘合剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸胺、聚丙烯酰胺、聚乙二醇及聚乙烯醇中的一种或两种以上。
10、上述的一种高温钴基水性膏状钎料，其特征在于，所述硼酸类胶凝剂为硼酸三甲酯、三乙醇胺硼酸酯及硼酸中的一种或两种以上。
11、同时，本专利技术还公开了一种制备上述高温钴基水性膏状钎料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
12、步骤一、钴基合金粉的制备：将钴基合金粉原料混合后，通过真空感应熔炼结合气雾化制粉法制粉，然后进行筛分，得到粒径为20μm～100μm的钴基合金粉；
13、步骤二、有机粘结剂的制备：将纤维素类增稠剂、高聚物类粘合剂、硼酸类胶凝剂以及去离子水混合，静置24h～48h，直至纤维素类增稠剂和高聚物类粘合剂完全溶解，然后使用机械搅拌1h～5h，得到粘稠的透明溶胶，即有机粘结剂；
14、步骤三、高温钴基水性膏状钎料的制备：将步骤一中得到的钴基合金粉与步骤二中得到的有机粘结剂混合，加入三辊研磨机进行精细研磨混料，得到高温钴基水性膏状钎料。
15、此外，本专利技术还公开了一种上述高温钴基水性膏状钎料的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
16、步骤一、对预连接组件的两个待焊面依次采用300目、500目、800目、1000目的砂纸进行打磨，打磨完成后将待焊面浸没入装有丙酮的容器中，并放入超声清洗器处理5min～10min，然后取出室温放置；
17、步骤二、将步骤一中室温放置的一个待焊面上均匀涂抹高温钴基水性膏状钎料，然后将两个待焊面相对贴合，贴合过程确保高温钴基水性膏状钎料填满两个待焊面之间，将贴合完成的预连接组件放入烘箱中，并在60℃条件下处理0.5h～2h；
18、步骤三、将步骤二中烘箱处理后的预连接组件转入真空钎焊炉内，开启真空泵机组，抽真空至炉内真空度达到2.5×10-3pa，然后以2℃/min～3℃/min的速度升温至500℃，并保温10min，再以5℃/min的速度升温至1000℃保温10min，继续以5℃/min～10℃/min的速度升温至1150℃～1200℃，保温10min～20min后开始降温，直至真空钎焊炉内温度降至400℃～500℃；
19、步骤四、开启充氩开关至真空钎焊炉内真空度恢复为1×105pa，炉内温度降至室温后，开炉取出焊接好的预连接组件。
20、本专利技术使用方法的步骤三中在升温至500℃过程中采用较慢的升温速率，有利于高温钴基水性膏状钎料中有机物进行热分解和挥发，防止升温过快造成有机物碳化，有利于提高焊缝质量；当温度升至1000℃，此时温度接近高温钴基水性膏状钎料的熔化温度，进行保温10min，可确保两个待焊面及高温钴基水性膏状钎料的各部位温度一致；当温度升至1150～1200℃，此时高温钴基水性膏状钎料已完全熔化，进行保温10min～20min，有利于高温钴基水性膏状钎本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高温钴基水性膏状钎料，其特征在于，由以下质量分数的成分组成：钴基合金粉84％～92％，余量为有机粘结剂；所述有机粘结剂由以下质量分数的成分组成：纤维素类增稠剂1％～5％，高聚物类粘合剂0.2％～3％，硼酸类胶凝剂0.01％～0.05％，余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种高温钴基水性膏状钎料，其特征在于，所述钴基合金粉中各元素的质量分数为：Cr 18％～26％，Ni 16％～21％，Si 0％～9％，W 3.5％～11％，B0.6％～3.5％，C 0.2％～0.8％，余量为Co。
3.根据权利要求1所述的一种高温钴基水性膏状钎料，其特征在于，所述钴基合金粉的粒径为20μm～100μm。
4.根据权利要求1所述的一种高温钴基水性膏状钎料，其特征在于，所述纤维素类增稠剂为羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素及羟丙基甲基纤维素中的一种或两种以上。
5.根据权利要求1所述的一种高温钴基水性膏状钎料，其特征在于，所述高聚物类粘合剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸胺、聚丙烯酰胺、聚乙二醇及聚乙烯醇中的一种或两种以上。p>
6.根据权利要求1所述的一种高温钴基水性膏状钎料，其特征在于，所述硼酸类胶凝剂为硼酸三甲酯、三乙醇胺硼酸酯及硼酸中的一种或两种以上。
7.一种制备如权利要求1～6中任一权利要求所述的高温钴基水性膏状钎料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
8.一种如权利要求1～6中任一权利要求所述的高温钴基水性膏状钎料的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种高温钴基水性膏状钎料的使用方法，其特征在于，步骤一中所述预连接组件材质为镍基高温合金或钴基高温合金。
...【技术特征摘要】
1.一种高温钴基水性膏状钎料，其特征在于，由以下质量分数的成分组成：钴基合金粉84％～92％，余量为有机粘结剂；所述有机粘结剂由以下质量分数的成分组成：纤维素类增稠剂1％～5％，高聚物类粘合剂0.2％～3％，硼酸类胶凝剂0.01％～0.05％，余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种高温钴基水性膏状钎料，其特征在于，所述钴基合金粉中各元素的质量分数为：cr 18％～26％，ni 16％～21％，si 0％～9％，w 3.5％～11％，b0.6％～3.5％，c 0.2％～0.8％，余量为co。
3.根据权利要求1所述的一种高温钴基水性膏状钎料，其特征在于，所述钴基合金粉的粒径为20μm～100μm。
4.根据权利要求1所述的一种高温钴基水性膏状钎料，其特征在于，所述纤维素类增稠剂为羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪小钰，操齐高，王轶，孟晗琪，郑晶，贾志华，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：
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