钎焊材料制造技术

揭示了一种包括基底金属和第二金属，例如铝合金和锌合金，的钎焊材料。锌合金用作温度抑制以降低得到的混合物的液相点大致低于540℃，使得得到的合金可被用于被接合的基底金属需要有较低液相点的填充金属的应用中。此钎焊材料还可包括钎剂，例如，作为芯或涂层。钎剂应当具有的活性温度大致低于钎焊材料的液相点。钎焊材料可以各种不同的形式供应，例如条带、环、垫圈、棒、丝、和其它这类预成型件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体涉及钎焊领域。具体地，本专利技术的优选实施例涉及了一种独特的用于结合(coupling)金属的钎焊(brazing)材料及其制造工艺。
技术介绍
如本领域技术人员所知，钎焊是一种接合(joining)工艺，由此将非铁填充(non-ferrous filler)金属或合金加热到熔化温度，并分布在两个或更多个紧密配合的(close-fitting)部件之间。熔化的填充金属和钎剂(flux)与一薄层的基底金属相互作用，然后冷却以形成坚固的、密封的接头(joint)。多种的填充金属和合金都可以被使用。用于接合基底金属的填充金属或合金具有一个液相点(即，金属熔化变为液态所处的温度)，其大致在更被接合的基底金属的固相线(solidus)的下方，以便确保在钎焊期间基底金属不被熔化。 出于多种理由，钎焊是当今最通用的接合金属的方法之一。原因之一，钎焊接头相对坚固。在非铁金属和钢上，经过适当加工的接头的抗拉(tensile)强度往往超过被接合金属本身的抗拉强度。在不锈钢上建立一个抗拉强度为130，000磅每平方英寸的接头是可能的。另外，钎焊接头是较有韧性的(ductile)，因此能够承受相当大的冲击和振动。而且，钎焊接头较易制造，并且此外制造得相当快。理想地，钎焊用于接合不相似的(dissimilar)金属，例如含铁的和非铁的金属以及具有较大变化的熔点的金属。此外，钎焊执行在较低温度下，因此减小了翘曲(warping)、过热、或熔化基底金属的风险。最后，与其它接合工艺相t匕，钎焊是经济的。钎焊涉及利用毛细管作用(capillary action)以将熔化的填充金属分布在要被接合的基底金属的表面之间。钎焊工艺通常包括几个截然不同的(distinct)步骤。第一，操作员必须确保两种将被接合的基底金属之间的良好的配合和合适的空隙。第二，只有金属被恰当清洁，毛细管作用才会正常的起作用，由此，基底金属在接合在一起以前必须被恰当的清洁。接下来，部件通常必须被熔化。钎剂(flux)是钎焊前施加到接头表面的一种化合物(chemical compound)。钎剂涂层用于将基底金属表面与空气屏蔽开，由此防止在其上形成氧化物。然后，将金属保持在适当的位置准备钎焊。接着，将准备好的组件钎焊，这包括将组件加热到适当的钎焊温度，并且使填充金属流动经过接头。一旦接头被创建，通常必须对其进行适当的清洁以移除任何钎剂残渣，如果是腐蚀性的，还应移除在钎焊过程中形成的任何氧化皮(oxide scale)。预先意识到的问题是，填充金属或钎焊材料的液相线温度时常太高，以致于钎焊材料连同基底金属的使用在钎焊期间将引起基底金属的熔化，因而不能与某些基底材料一起使用。更不用说，期望提供一种包括温度抑制剂(cbpressant)的钎焊材料，由此，温度抑制剂在钎焊材料的液态与基底金属的固态(固相线)之间形成一个显著的温度区。当前，例如，铝制热交换器线圈的生产涉及使用高温钎焊材料，其可能转而增加温度和处理时间。增加加工温度的使用的结果，出现了各种不利，包括但不限于基底金属的熔化、基底金属的腐蚀以及钎剂活性的损失。然而，一些较低温合金已用于此并带来了有限的成功，例如，合金98Ζη/2Α1。虽然这种特殊的合金比热交换器组件中的铝基底金属具备更低的温度，结果却不是原本的良好的(otherwise positive)。例如,如果合金具有的熔化温度低于所使用的标准钎剂的活性温度，则合金将熔化但直到钎剂变得活化才会浸润(wet)基底材料。因此，这常常导致相当不一致的(inconsistent)接合质量。在另一种应用中，低熔点锌(Zn)合金在过去已用于锡焊(soldering)或钎焊招元件。然而，这种合金只能用于自动进给(feeding)或手工进给，因为过去所用的钎剂在高于Zn合金本身熔化的温度的温度下熔化。因此，当这些合金成形为环或其它预成型件(preform)时，合金常常在钎剂之前熔化。遗憾的是，由于合金首先流动，因此位于基底金属表面上的钎剂无氧化保护，因而合金滚成了球。此外，当钎剂最终活化时，合金也有了一种不一致地流进接头表面的趋势。此问题示于图la-ld。结果，所生产的锡/钎焊接头通常是不可接受的，呈现出有限的接合强度并且有失完整性(leak integrity)。此外，钎焊填充金属中锌的高含量可能潜在地导致加热期间钎焊合金腐蚀一些铝基底金属元件。发生的这种腐蚀会影响组件的结构完整性以及钎焊接头的密封性(leak·tightness)。发生的腐蚀的程度会受多种因素的影响，但钎焊合金中Zn的总含量起关键作用。因此，理想的是保持合金中Zn的含量为一个公知的水平，即，优选是较低的水平。还应注意，由于需要进行加工的接头的数量和所使用的自动钎焊设备，因此在工业中铝蒸发器线圈的当前钎焊/锡焊几乎仅与环形的合金进行操作。因此所需要的是，可用于现有的工艺和设备的环形的预成型锌合金，从而消除不一致的合金流的问题，并通过提供一种使钎剂跟随着钎焊合金的适当熔化和流进接头表面而呈现均勻熔化的产品，从而改善所得钎焊接头的一致性(consistency)。还需要一种钎焊产品，其当以环形提供时，在钎焊合金熔化前将熔化的并且活性的钎剂释放到接头区域。还需要一种包括钎剂的操作，其使熔化的钎剂能够烧化在铝基底金属表面，以适当地限制氧化物的形成并移除铝上存在的氧化物。此外需要一种包括铝(Al)、锌(Zn)和硅(Si)的合金，当此合金开始熔化时会均勻的流进钎焊接头从而形成可靠的连接(bond)。还需要一种钎焊材料，用于在基底金属的固相点与钎焊材料的液相线温度之间要求有温度区的应用中。另外，需要一种钎焊材料，其可以采用不同的形式包括条带(Strip)、丝(wire)、钎剂涂覆的或钎剂为芯的产品、环或其它这类预成型件。此外，需要一种钎焊材料，其能够具有范围为600° F和1080° F(315°C和582°C )的液相点。直到目前，在不引起各种缺陷的情况下，这些要求没有完全满足。
技术实现思路
概括起来，本专利技术定向于一种钎焊材料，其优选由结合至锌或锌合金的铝合金组成以用于钎焊工艺。本专利技术的作用在于提供了一种钎焊材料，以用于在要接合的基底金属的固相点与在此涵盖的钎焊材料的液相线之间需要有温度区的应用中。本专利技术的一个目标是，提供一种钎焊材料，其具有在600° F与1080° F(315°C和582°C)之间的液相线温度范围，但允许的熔化范围的温度仍然高于所用的钎剂。本专利技术的另一个目标是，提供一种钎焊材料，其可以采用不同的形式，例如条带、丝、环、垫圈、棒和在相关领域公知的其它形式的预成型件。这类预成型件可以是用抗氧化剂(agent)涂覆的或者是为芯的，例如，一种钎剂。还有一个目标是，创造一种经济的、且易于制造和使用的钎焊材料。本专利技术的另一个目标是提供一种钎焊材料，其可以被配置以用于不同的应用中。例如，用于某些应用中，钎焊材料的铝合金可以被结合到正好位于其一侧的锌上。或者，可能期望提供一种钎焊材料，其中铝 合金结合在两侧，从而将锌或锌合金夹于两层铝合金之间。此外，铝合金可以位于中间，而锌在两侧。依据本专利技术的第一方面，这些目标通过提供一种包括基底金属、第二金属和钎剂的钎焊材料而实现，所述第二金属优选为铝合金并且锌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钎焊材料，包括：具有由三角形的端部所定义的三角形横截面的主体，所述端部限定出三角形的腔，并且，该主体包括：基底金属；和结合至基底金属的钎剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：艾伦·贝洛拉夫，克里德·达林，迪安·W·基克，
申请(专利权)人：卢卡斯米尔霍特公司，
类型：发明
国别省市：