用于硬钎焊难于润湿的金属材料的焊剂制造技术

本发明专利技术涉及一种以无机硼化物和／或卤化物为基础的焊剂，该焊剂用于以银和铜基钎料硬钎焊难于润湿的金属材料，其特征在于它含有作为活性添加物的基于焊剂总量的０．０１—１０％（重量）的元素硼和０．０１—１０％（重量）的呈元素、合金或化合物形式的钼、钨、锰、钴、镍、钯、铜和银中的至少一种元素。这种活性添加物使钎料的润湿性显著增加，特别是对于难润湿母体材料更是如此。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于以银和铜基钎料硬钎焊难于润湿的金属材料的焊剂。这类在硬钎焊过程中难于被钎料润湿的材料为基本上不生锈的和无锈皮(scale-free)的钢以及通过粉末冶金生产的组合材料，如硬质合金。钎焊是一个通过熔融连接和覆盖材料的热过程，其中液相是通过熔化一种金属材料、即钎料得到的。在该过程中没有达到母体材料的固相线温度。所用的钎料是合金或纯金属。如果加工其液相线温度高于450℃的钎料的话，就使用术语硬钎焊。假如是纯金属表面，液态钎料能够润湿母体材料，直到它与所说的材料形成混合晶体或金属间化合物。然后钎料在接合表面展开，并在凝固后与母体材料形成可负载的接缝。如果以适合于钎焊的方式设计的话，被结合部分的两个接合表面形成一个窄的平行的狭缝。由于毛细管填充压力起作用，熔化的钎料自行流到钎焊狭缝中，并充满所说的狭缝。在待钎焊部分表面上能够使所说的过程不受干扰地进行的最低温度为所谓的工作温度。它是正在讨论的钎料的一个特征量。为了能与母体材料形成结合，熔化的钎料必须与金属母体材料形成直接接触。因此必须首先疏松和除去存在于任何工程金属表面上的氧化层。如果在空气中进行钎焊，那么通过用呈熔融流体形式的焊剂覆盖焊点来实现该过程，其中所述焊剂的氧化物在钎焊的温度下溶解或被分解。因此，焊剂主要具有除去存在于钎料和材料表面的氧化物以及防止它们在钎焊过程中再形成的作用，从而钎料能有效地润湿母体材料。焊剂的熔点和有效温度必须与所用钎料的工作温度相匹配，因此焊剂应该在比所用钎料的工作温度低大约50-100℃的温度下熔化并且在该温度以上完全有效。而且，熔融的焊剂应当在工件上形成浓密和均匀的覆盖层，该覆盖层在所需的钎焊温度和钎焊过程中保持完整。硬钎焊的焊剂基本上是由盐混合物组成的，呈熔融状态的该混合物能够溶解金属氧化物。所说的焊剂基本上是无机硼化物(诸如具体地讲为碱金属硼酸盐和氟硼酸盐)和卤化物(诸如具体地讲为碱金属氟化物)。标准的DIN EN 1045根据组成和有效温度将用于硬钎焊重金属(FH型)的焊剂分成七类。焊剂以粉末、糊或悬浮液的形式使用，其中后者通过喷洒、刷涂或浸渍的方式施加到工件上。然后把它们加热到熔点，并且通过加入钎料经熔融将母体材料连接到一起。将焊剂和钎料结合到一种产品中也是众所周知的。因此，在实际中也使用涂有焊剂的模制件或覆盖有焊剂的焊丝来连接母体材料。DE24 44 521描述了一种由硼酸和各种碱金属聚硼酸盐组成的用于钎焊的焊剂。所说的焊剂也可以额外含有1％(重量)的元素形态的硼。GB 909 314公开了一种用于硬钎焊镍和镍合金的硬钎焊焊剂。所说的焊剂除了含有常规的组分如四氟硼酸钾、偏硼酸钾和氟化钾外，还含有铜化合物如氧化铜和氯化铜。据称在后的组分抑制了焊剂与母体材料的反应，从而防止后者变脆。但是，众所周知的焊剂有一个主要的缺点。当使用常规的焊剂时，液态钎料只能不充分地润湿诸如不生锈的和无锈皮的钢和硬质合金之类的难于润湿的母体材料，其中尤其是具有低于6％的低钴含量的硬质合金(K01-K10，PO5)。工程上使用含有添加元素硼(FH12型)的焊剂焊接所说的母体材料。设计出添加硼以便增加在大约700℃以上的稳定性，即在该段时间里焊剂是有活性的。但是，通过添加硼实际上并没有改善硬质合金和铬—镍钢自身的可润湿性，特别是当在低的工作温度(低于680℃)下钎焊。诸如焊接充满了金刚石的硬质合金这样的特殊的钎焊任务需要更低的钎焊温度，以便于不破坏充满的金刚石和硬质合金。将例如在DE 43 15 188和DE 43 15 189中所述的含有镉的银硬钎焊钎料或优选的含有镓的银硬钎焊钎料用于所说的应用中。所说的钎料具有从590℃到640℃的工作温度。在这一温度范围内常规的焊剂仅仅有不充分的效力和润湿能力。这降低了钎焊过程中的可靠性，并从而导致碎片的增加和产品质量的下降。因此，本专利技术的目的是开发一种用于硬钎焊诸如不生锈和无锈皮的钢以及硬质合金之类的难润湿的母体材料的焊剂，其中将由标准DIN EN 1045提供的用于硬钎焊重金属(FH型)的盐的所有结合物用作所说焊剂的基本组成，并且该焊剂可以使银和铜基钎料对母体材料的润湿性得到明显的改善。本专利技术的目的是通过基于无机硼化物和/或卤化物的焊剂达到的，其中该焊剂含有作为活性添加物的基于焊剂总量的0.01-10％(重量)的元素硼和0.01-10％(重量)的呈元素、合金或化合物形式的钼、钨、锰、镍、钯、铜或银中的至少一种元素。令人惊讶的是，与常规的焊剂相比，本专利技术的焊剂明显使得诸如不生锈和无锈皮的钢、且更特别的还有硬质合金和具有低金属含量的硬质材料这样的难于润湿的材料的可润湿性得到了显著的改善。显然，硼以及额外的至少一种其它元素的内含物相应地活化了具有其它常规组成的焊剂。有趣的是，所说活化剂混合物的单个组分自身并没有表现出对常规焊剂的功效上的改善。只有硼与钼、钨、锰、钴、镍、钯、铜和银的元素、合金或化合物中的至少一种结合并与硼化物和/或卤化物的硬钎焊焊剂协力才能表现出这种另人吃惊的特性。本专利技术的硬钎焊焊剂基本上基于对这类焊剂而言公知的常规的基本物质及其数量上的组成，例如按照标准DIN EN 1045的性质和数量方面作出的具体说明。这种焊剂的基本成分是无机硼化物和/或卤化物。合适的硼化物主要是硼酸和硼酸盐或碱金属和碱土金属的复合硼酸盐，特别是硼砂(四硼酸钠)、四硼酸钾和四氟硼酸钾。合适的卤化物主要是碱金属和碱土金属的氟化物和氯化物，特别是氟化钾和氟化钠或钾和钠的氢氟化物。根据本专利技术，为了强化润湿性，所述硬钎焊焊剂含有基于总量的0.01-10％(重量)的元素硼和0.01-10％(重量)的元素钼、钨、锰、钴、镍、钯、铜或银中的至少一种的活化剂结合物。在基于焊剂总量的各种情况下，焊剂优选含有0.1-5％(重量)的元素硼和0.1-5％(重量)的其它所提到的元素。有利的是，所用的元素硼是呈无定形形态的硼。其它的元素可以以元素的形式、以含有它们的合金的形式或以其化合物的形式单独或结合使用。合适的化合物优选相应的氧化物。活化剂结合物的组分有利地以细粉末的形式使用，在该情况下其平均颗粒大小应当优选小于45μm。用于硬钎焊难润湿材料的本专利技术的焊剂是通过下列方法制得的即一开始将基于焊剂总量的0.01-10％(重量)的磨成细粉的硼粉与0.01-10％(重量)的可以以元素、合金或化合物的形式存在的元素钼、钨、锰、钴、镍、钯、铜和银中至少一种的磨成细粉的添加物强烈地和均匀地混合，然后将该活化剂混合物加入到无机硼化物和卤化物的磨成细粉的焊剂混合物中。除了硼还含有呈元素形式、作为合金或呈氧化物形式的元素钨或锰的焊剂混合物是非常有效的。以焊剂总量为基准，本专利技术的硬钎焊焊剂优选含有作为活化剂混合物的0.5-3％(重量)的无定形的硼和在各种情况下都具有平均颗粒大小小于45μm的0.5-3％(重量)的锰。在这里，锰可以以金属、合金或氧化物的粉末的形式使用，结果其效能并不受影响。有利的是，锰以合金MnNi40或二氧化锰的形式引入。为了适应某些母体材料和操作条件，焊剂可以含有高达2％(重量)的硅，优选的硅是与氧结合的形式，例如二氧化硅。这种添加物也是以相应的磨成细粉的形式加入到混合物中的。本专利技术的焊剂最初是以粉末混合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以无机硼化物和／或卤化物为基础的焊剂，该焊剂用于以银和铜基钎料硬钎焊难于润湿的金属材料，其特征在于它含有作为活性添加物的基于焊剂总量的０．０１－１０％（重量）的元素硼和０．０１－１０％（重量）的呈元素、合金或化合物形式的钼、钨、锰、钴、镍、钯、铜或银中的至少一种元素。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：于尔根科赫，桑德拉维特帕尔，沃尔夫冈韦伯，沃尔夫冈科尔魏勒，
申请(专利权)人：德古萨股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]