铁－铬基钎料金属。本发明专利技术涉及对不锈钢基材具有优异润湿性能的钎料金属。该钎料金属产生了具有高强度和良好抗腐蚀性的钎焊焊点。该钎料金属适于钎焊不锈钢和其它需要抗腐蚀性和高强度的材料。典型的应用实例为热交换器和催化转换器。本发明专利技术的铁－铬基钎料金属粉末包含：１１至３５重量％铬、０至３０重量％镍、２至２０重量％铜、２至６重量％硅、４至８重量％磷、０至１０重量％锰和至少２０重量％铁。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及铁-铬基钎料金属，其适于钎焊不锈钢和其它需要抗腐蚀性和高强度 的材料。典型的应用实例为热交换器和催化转换器。
技术介绍
钎焊是借助钎料金属和加热将金属部件接合的方法。钎料金属的熔融温度必须比 基材的熔融温度低，但高于450°C。如果钎料金属的钎焊温度低于450°C，则接合方法称作 软钎焊。最常用于钎焊不锈钢的钎料金属基于铜或镍。当考虑费用优点时，铜基钎料金属 是优选的，而在高腐蚀和高强度应用中需要镍基钎料金属。在接触腐蚀环境的应用中，由于 其高抗腐蚀性，使用具有高铬含量的镍基钎料金属。在高使用温度应用中和/或当应用中 需要高强度时，也可使用镍基钎料金属。接触腐蚀环境和高使用温度的典型应用是汽车柴 油机中的废气再循环(EGR)冷却器。用于这些应用的钎料金属必须具有某些适于使用的性 能，例如抗腐蚀性、抗高温氧化性、基材的良好润湿性，而在钎焊期间不导致基材脆化。相关技术美国焊接学会(ANSI/AWS A 5. 8)标准列出了数种不同类型的镍基钎料金属。这些 镍基钎料金属中许多用于钎焊热交换器。具有组成Ni-7Cr-3B-4，5Si-3Fe的BNi_2用于生 产高温应用中的高强度焊点。然而，硼的存在是一个缺点，这是由于当硼扩散在基材中时， 它导致基材脆化。含硼的其它镍基钎料金属具有相同的缺点。为克服硼的缺点，开发了其它镍基钎料金属。由于高铬含量， BNi-5 (Ni-19Cr-10Si)具有高抗腐蚀性。此合金的钎焊温度相当高(1150至1200°C )。其 它无硼镍基钎料金属是BNi-6 (Ni-IOP)和BNi7 (Ni_14Cr_10P)。由于高磷含量，10重量％， 这些钎料金属的钎焊温度较低。由于形成含磷脆相的风险，高磷含量(10重量％ )可能形 成不具有所需强度的钎焊焊点。其它镍基钎料金属描述于专利US6696017和US6203754中。此钎料金属具有组成 Ni-29Cr-6P-4Si，并将高强度和高抗腐蚀性与相当低的钎焊温度(1050至1100°C )结合。 特别开发此钎料金属，用于用在高腐蚀环境中的新一代EGR冷却器。所有镍基钎料金属的缺点都是昂贵的镍的高含量。镍含量为至少60%，但通常更 高。这些钎料金属中的高镍含量使得钎料金属和热交换器和催化转换器的生产都具有高成 本。为克服昂贵的镍基钎料金属的缺点，已研究了使用铁基钎料金属的可能性。市场 上存在两种现有的铁基钎料金属。描述于PCT申请W002098600中的AlfaNova具有接近于 不锈钢的组成，并加入硅、磷和硼以降低钎料金属的熔点。此合金的钎焊温度为1190°C。另一铁基钎料金属，描述于US申请US20080006676A1中的AMDRY805，具有组成 Fe-29Cr-18Ni-7Si-6P。此合金不合硼以克服硼的缺点。此合金的钎焊温度为1176°C。根据ASM专业手册Stainless Steel，1994，第291页，与有限颗粒生长一致的最高 实用温度为1095°C。因此，低钎焊温度是优选的，以避免基材中与颗粒生长相关的问题，例 如恶化的延展性和硬度。专利技术详述本专利技术涉及在不锈钢上具有优异润湿的铁-铬基钎料金属。该钎料金属产生了具 有良好抗腐蚀性的高强度钎焊焊点，且与镍基钎料金属相比成本显著较低。此钎料金属适 于以比常规镍基钎料金属显著较低的成本钎焊不同类型的热交换器和催化转换器。该钎料金属的典型用途是在腐蚀环境下操作的高温应用。这些应用可例如为用于 汽车应用中的不同类型的热交换器(板或管)、废气再循环。不同类型的催化转换器也是可 能的应用。本专利技术钎料金属的组成为铜约2至20重量％，优选5至15重量％铬约11至35重量％，优选20至30重量％镍约0至30重量％，优选10至20重量％硅约2至6重量％磷约4至8重量％铁至少20重量％含量。可存在不同于所列那些组分的组分。调整组分的总量，例如合计达100重量％。钎料金属可任选含至多10重量％、优选小于7重量％的锰。已认识到，钎料材料的主组分的组成类似于不锈钢基材的组成，则会是有利的。不 锈钢品级的实例是通常组成为Fe-17Cr-13，5Ni-2，2Mo的316L，通常组成为Fe_18，8Cr_ll， 2Ni的304L。根据定义，所有不锈钢含最少11%铬，很少有不锈钢含多于30%铬。为了形 成使钢具有抗腐蚀性特征的保护性氧化铬层，需要高于11 %的铬含量。铬含量越高，抗腐蚀 性越好，但高于35%的含量可导致焊点强度的降低。因此，铬含量应为11至35重量％，优 选20至30重量％。为降低合金的熔点，加入熔点下降剂。公知的是，硅、硼和磷是有效的熔点下降剂。 研究Fe-P的相图，发现体系在约10重量％磷时具有1100°C的熔点最小值。Fe-Si体系在 10重量％ Si时具有1380°C的熔点，且在约19重量％ Si时具有约1210°C的熔点最小值。 由于脆相形成的风险太高，各自高于10重量％的磷和硅含量是不理想的。因此，优选保持 4至8重量％的磷含量和2至6重量％的硅。Fe-B体系在约4重量％时具有1174°C的熔点最小值。但硼的缺点是导致钎焊的部件脆化。硼是填隙的，并且由于它的直径小，它可快速扩散在基材的晶格中并形成脆CrB 相。由于硼的扩散，合金的再熔融温度上升，这在一些情况下是想要的效果。US4444587描 述了锰如何可以是硼的良好替代品，这是因为锰也可降低熔点。10至30重量％锰与硅和 碳一起将在铁基体系中降低熔点温度超过200°C。其次，在钎焊循环期间，锰将几乎完全蒸 发，这将使得再熔融温度升高，但没有形成任何脆相(例如CrB)的风险。镍使奥氏体稳定，这增强了合金的抗氧化性。镍还提高了钎焊焊点的韧性。在 Cr-Fe-Ni的三元相图上看，可以看出镍也具有熔点下降效果。根据ASM专业手册Stainless Steel，用30重量％ Cr和20重量％ Ni，Cr-Fe-Ni体系的熔点为约1470°C。本专利技术钎料金 属的镍含量应保持低于30重量％，以使钎料金属的成本最小化。出乎意料地，已发现铜降低钎焊操作期间硅和磷在基材中的扩散。也防止了磷沉 淀。还出乎意料地发现铜的存在对抗腐蚀性具有积极影响，致使当浸入10% HCl或10% H2SO4中时重量损失较少。据认为，需2重量％的铜以得到铜的积极效果。本专利技术涵盖的钎 料金属的铜含量应保持低于20重量％，以便不会与待钎焊的基材在化学方面差别太大。因 此，铜含量应为2至20重量％，优选5至15重量％。本专利技术钎料金属为粉末形式，且可通过气雾化或水雾化制备。钎料金属可以以粉 末形式使用，或通过常规方法转化成糊、带、箔或其它形式。取决于应用技术，需要不同的粒 度分布，但钎料金属粉末的平均粒度为10至100 μ m。钎料金属适于使用真空(< 10_3托)进行真空炉钎焊。钎料金属的熔点低于 1100°C，并在1120°c的钎焊温度下产生具有高强度和良好抗腐蚀性的焊点，并且没有观察 到任何颗粒生长。将糊、带、箔或其它形式的钎料金属放在要接合的基材表面之间的缝隙处或缝隙 中。在加热钎料金属期间，通过毛细力，熔融的钎料金属润湿基材表面并流入缝隙中。在冷 却期间，它形成牢固的钎焊焊点。由于钎料金属基于毛细力发生作用，因此钎料金属在待钎本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：O马尔斯，U佩尔松，
申请(专利权)人：霍加纳斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE
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