铜焊材料制造技术

本发明专利技术涉及铜焊材料，其包括基本包含以下成分的合金：１５－３０ｗｔ％的铬（Ｃｒ）、０．１－５．０ｗｔ％的锰（Ｍｎ）、９－２０ｗｔ％的镍（Ｎｉ）、０－４．０ｗｔ％的钼（Ｍｏ）、０－１．０ｗｔ％的氮（Ｎ）、１．０－７．０ｗｔ％的硅（Ｓｉ）、０－０．２ｗｔ％的硼（Ｂ）、１．０－７．０ｗｔ％的磷（Ｐ）和任选地各自含量为０．０－２．５ｗｔ％的选自钒（Ｖ）、钛（Ｔｉ）、钨（Ｗ）、铝（Ａｌ）、铌（Ｎｂ）、铪（Ｈｆ）和钽（Ｔａ）的一或多种元素；所述合金余量为铁，和少量不可避免的杂质元素；且其中Ｓｉ和Ｐ的含量有效降低熔融温度。本发明专利技术还涉及铜焊方法以及用所述铜焊材料铜焊的产品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利说明铜焊材料 本专利技术涉及铜焊材料(brazing material)、铜焊方法以及用所述铜焊材料铜焊的产品。
技术实现思路
不同钢材或铁基合金材料的物体一般通过铜焊(brazing)或锡焊(soldering)用镍基或铜基的铜焊材料来组装。在下文中将使用术语铜焊，但应当清楚，此术语还包括锡焊。铜焊是连接金属部件的工艺，不过其也可用于密封或涂覆物体。铜焊温度低于基体材料的原始固相线温度。在对材料进行铜焊的过程中，铜焊材料在该热处理期间被完全或部分地熔融。 传统的对铁基材料的铜焊是用镍基或铜基铜焊材料进行的，由于例如电极电势的差异这些铜焊材料可能会导致腐蚀。当铜焊的物体被暴露于化学侵蚀性环境时，此腐蚀问题将更严重。由于司法原因，在许多食品应用中镍基或铜基铜焊材料的使用也会受到限制。 涂料或铜焊材料的熔融温度范围是一个问题。在选择铜焊材料或涂料时，考虑的事项基于合金和基体材料的固相线或液相线温度。近来，为铜焊传统的不锈钢物体，人们开发了铁基铜焊材料。这些铁基铜焊材料效果很好，但当铜焊的温度范围很宽时，就会有在获得的产品中产生缺陷的危险。纯元素具有明确的熔点，但在每一限定的合金中合金含有许多不同的元素，因此往往具有很宽的熔融区间。 因此根据本专利技术人们将试图使铜焊接头仅包含少部分的脆性相。已经脆性相的量会对疲劳强度产生负面影响。脆性相的量尤其取决于接头间隙、板的厚度、铜焊材料的量、铜焊材料如何施加以及铜焊过程中时间-温度关系。 在开发铜焊材料时，有许多重要的性质。其中之一是铜焊温度。高的铜焊温度往往与高机械强度或其它对铜焊接头有重要意义的性质相关联，但也有一些不利。高温可能会降低基体材料的性能，例如通过晶粒生长、在材料中形成相、通过元素从铜焊填料到基体材料的扩散而导致铜焊填料对基体材料的巨大影响以及基体材料性能的其它变化来体现。高温还可能提高基体材料腐蚀的危险。高温还会带来费用的问题，因为需要更多的能量输入和更昂贵的炉子。高温对炉子的损耗也更大，这会增加费用。在开发Fe基铜焊材料时正常的方式是使用Si和/或B作为熔点降低剂。硼对熔点有很大影响但也有许多缺点，比如说它很容易形成硼化铬。因此，很重要的一点是不要使用过多的硼。硼化铬的形成降低基体材料中的铬含量，这又会例如降低基体材料的耐腐蚀性及其它性能。因此，当铬为合金的元素之一时，通常最好不使用硼或仅使用极少量的硼。也使用硅来降低熔点，但硅本身作为熔点降低剂并不具有例如B那样大的影响。因此如果仅使用硅作为熔点降低剂，则用量必须极大。硅可能还会形成硅化物，因此大的用量可能会有问题。另一种可被用作熔点降低剂的元素是磷。如果仅铜焊温度有重要意义则磷可能是一种好的选择，因为它对熔点有很大的影响。然而，具有大量P的铜焊接头一般非常脆并由此强度很低。磷还可能形成磷化物，比如铁磷化物，它们很脆并降低铜焊填料和基体材料的强度。令人惊讶地，当用新型的含Si和P的混合物进行合金化时，人们发现了新型的铁基铜焊填料，它具有低熔融区间却不具有或仅有很小的来自Si和P添加剂的负面影响。所述合金还具有另一个惊人的有利性能，即窄熔融区间，这在铜焊时是非常有利的。其原因是最好铜焊填料中的全部元素都应当大致同时熔融。另一个有利性能是本专利技术的填料很好地润湿表面且具有极好的流动能力。 因此，本专利技术涉及铁基铜焊材料，其包括合金，所述合金基本含有15-30重量百分比，下文中记作wt％，的铬(Cr)、0-5.0wt％的锰(Mn)、9-30wt％的镍(Ni)、0-4.0wt％的钼(Mo)、0-1.0wt％的氮(N)、1.0-7.0wt％的硅(Si)、0-0.2wt％的硼(B)、1.0-7.0wt％的磷(P)和任选地各自含量为0.0-2.5wt％的选自钒(V)、钛(Ti)、钨(W)、铝(Al)、铌(Nb)、铪(Hf)和钽(Ta)的一或多种元素；所述合金的余量为铁，和少量不可避免的杂质元素；且其中Si和P的含量有效降低熔融温度。 根据本专利技术的一个可选方面，所述选自碳(C)、钒(V)、钛(Ti)、钨(W)、铝(Al)、铌(Nb)、铪(Hf)和钽(Ta)的元素中的任何一种含量可以在约0-1.5wt％的范围内。 根据本专利技术的一个可选方面，所述杂质元素为碳(C)、氧(O)和硫(S)中的任何一种。根据另一备选方案，所述合金中可以存在锰且锰含量在0.1-5.0wt％的范围内。根据另一备选方案，所述合金中可以存在锰且锰含量在0.1-4.5的范围内。根据本专利技术的又一备选方案，所述合金可以含有约18-约26wt％的铬或约9.0-约20wt％的镍或约0.5-约3.5wt％的钼，或其组合。根据另一备选方案，所述合金可以含有约9.0-约18.0wt％的镍。根据又一备选方案，所述合金可以含有约2.0-约6.0wt％的硅或约0-约0.1wt％的硼或约2.0-约6.0wt％的磷，或其组合。 根据另一备选方案，所述合金可以含有约2.5-约6.0wt％的硅和约3.5-约6.0wt％的磷。 根据另一备选方案，所述铜焊材料可以包括基本含有以下成分的合金16-18wt％的铬(Cr)；1.5-2.0wt％的锰(Mn)；11-17wt％的镍(Ni)；1.5-2.5wt％的钼(Mo)；0-1.0wt％的氮(N)；3.0-5.0wt％的硅(Si)；0-0.2wt％的硼(B)；4.0-5.5wt％的磷(P)；任选的各自含量为0.0-2.5wt％的选自钒(V)、钛(Ti)、钨(W)、铝(Al)、铌(Nb)、铪(Hf)和钽(Ta)的一或多种元素；所述合金余量为铁，和少量不可避免的杂质元素；且其中Si和P的含量有效降低熔融温度。 所述合金可以通过气体雾化或水雾化或熔纺来制造。 如上所述，铜焊温度优选地低于待铜焊部件的材料的原始固相线温度。铜焊循环既涉及铜焊材料的熔融又涉及铜焊材料的凝固。对于极特殊的材料来说熔融温度和凝固温度可能相同，但通常情况是材料在熔融温度范围之内熔融而在另一凝固温度范围之内凝固。固相线状态与液相线状态之间的温度范围在此定义为固相线状态与液相线状态之间的温差，用℃来计量。本专利技术的铜焊材料由此具有位于固相线状态与液相线状态之间的温度范围，其根据本专利技术的一个可选方面可以在200℃的温度范围内。根据另一备选方案，所述合金可以具有在150℃温度范围内的固相线温度和液相线温度。根据另一备选方案，所述合金可以具有在100℃温度范围内的固相线温度和液相线温度。根据本专利技术的另一可选方面，所述合金可以具有在75℃范围内的固相线温度和液相线温度。根据本专利技术的另一可选方面，所述合金可以具有在50℃范围内的固相线温度和液相线温度。 根据本专利技术的又一可选方面，所述铁基铜焊材料可被制成糊剂。本专利技术的铁基铜焊糊剂可以包括所述铁基铜焊材料和水性粘结剂体系或有机粘结剂体系。所述粘结剂体系可以包括溶剂，所述溶剂可以为亲水性的或疏水性的，即水基的或油基的。油基粘结剂可以为聚合物，比如特别是聚(甲基)丙烯酸酯，可以为生物聚合物如纤维素衍生物、淀粉、蜡等。根据一个备选方案，本专利技术的铁基铜焊糊剂可以包括所述铁基铜焊材料和基于诸如水、油或其组合的溶剂的水性粘结剂体系或有机粘结剂体系。糊剂中所含的合金可以呈粉末、颗粒等形式。 本专利技术还涉及不锈钢制品的铜焊方法，包括以下步骤步本文档来自技高网...

【技术保护点】
铁基铜焊材料，其包括基本含有以下成分的合金：　（ｉ）１５－３０ｗｔ％的铬（Ｃｒ）；　（ｉｉ）０－５．０ｗｔ％的锰（Ｍｎ）；　（ｉｉｉ）９－３０ｗｔ％的镍（Ｎｉ）；　（ｉｖ）０－４．０ｗｔ％的钼（Ｍｏ）；　（ｖ） ０－１．０ｗｔ％的氮（Ｎ）；　（ｖｉ）１．０－７．０ｗｔ％的硅（Ｓｉ）；　（ｖｉｉ）０－０．２ｗｔ％的硼（Ｂ）；　（ｖｉｉｉ）１．０－７．０ｗｔ％的磷（Ｐ）；　任选的，各自含量为０．０－２．５ｗｔ％的选自钒（Ｖ）、钛 （Ｔｉ）、钨（Ｗ）、铝（Ａｌ）、铌（Ｎｂ）、铪（Ｈｆ）和钽（Ｔａ）的一或多种元素；所述合金的余量为铁，和少量不可避免的杂质元素；且其中Ｓｉ和Ｐ的含量有效降低熔融温度，其中合金的固相线温度和液相线温度在２００℃的范围内。

【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：P索丁，
申请(专利权)人：阿尔法拉瓦尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]