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      兩個或多個金屬或合金零件釬焊在一起的方法
      發布時間:2022-12-05

      本文涉及將兩個或多個金屬或合金零件釬焊在一起的方法。

      釬焊是一種使用較低熔點范圍的金屬或合金來連接由較高熔點范圍的合金或金屬制成的零件的過程。

      鎳基釬焊填料合金是眾所周知的,用于連接從不銹鋼到更耐火合金(如Nimonics,Inconels 等)的合金零件。這些釬焊填充合金通常以粉末形式供應。它們的熔點通常在880°C至1200°C的范圍內,單個合金成分具有由磷,硼和硅等熔點抑制劑決定的固相線-液相線范圍。硼和硅的組合用于幾種合金,如BS 1845 HTN1,HTN2等,硼含量相對較高,超過1%。這些是通過將具有所需最終成分的配方裝入熔化爐可靠地制造的,該配方在熔融時通過霧化直接轉化為粉末,以提供適當的熔化特性,而無需混合粉末。

      用于金屬或合金接頭(例如碳鋼、鎳基合金、銅合金和不銹鋼)的釬焊或擴散焊接的鎳基釬焊合金。所公開的釬焊合金含有硼,硼的含量為0.6%至1.8%(重量)。如果GB-A-1547117的釬焊合金用于釬焊不銹鋼薄箔,可能會導致相關接頭的腐蝕。

      一種金屬涂層材料,用于保護銅基合金基體表面免受高溫腐蝕和侵蝕。但是,該文件并未教導或建議使用金屬材料作為釬焊填料,將金屬或合金零件釬焊到另一個金屬或合金零件上。由于上述原因,硼的高比例(0.5%至4.0%)在任何情況下都不適合將薄不銹鋼部件釬焊在一起。

      熔點[敏感詞]的鎳基釬焊填料合金是那些僅使用硅作為熔點抑制劑的合金,例如BS1845 HTN5,19%鉻,10.5%硅的中間成分,平衡鎳。這些合金在極高溫工況下的零件釬焊中具有特別有用的性能。然而,其固有的較高釬焊溫度會損害特定母體金屬選擇和組件設計的[敏感詞]釬焊條件的選擇,或增加熔爐維護成本。

      為了克服這個問題,已知在這些合金中混合高達10%的較低熔點范圍的鎳基釬焊填充合金,以促進釬焊過程的開始,特別是當釬焊合金流動是在具有高度耐火表面的母體金屬基體上時。例如,這種基材可以是含有鉻和鋁的鐵合金,用于制造汽車金屬催化劑載體,也可以是燃氣輪機中的蜂窩密封。

      方便的是,這種較低熔點范圍的釬焊填充合金含有硼作為存在的至少一種熔點抑制劑。在輔助早期釬焊流動后,硼隨后擴散到基體中,使釬焊填料合金的最終再熔溫度不受熔化溫度進一步下降的影響,否則可能是由硼的存在引起的。在較低熔點范圍的合金中,硼的方便比例為1%,因為這可以在所得混合物中產生0.1%的比例。由于多種原因,以前已將如此低硼含量的混合路線視為常規方法。

      其中包括在常規制造結束時對標準粉末進行簡單改性,在這種情況下,以通過混合生產相對少量的特殊等級合金。生產1%硼合金粉末以達到給定比例公差所需的制造控制也比直接熔煉路線產生0.1%的要求低。在實踐中,可以在共混之前對共混成分進行化學分析,并且可以修改共混比例,以補償正常的制造公差。例如,如果發現低熔點粉末含有0.9%而不是1%的硼,則可以將混合比例從10%修改為11%,以得到相同的0.1%硼的最終含量。相同的低熔點粉末組合物可以用于其他目的,例如與其他組合物的粉末混合,或者在最初設想的釬焊堆焊工藝中單獨用作產品。

      由于這些不同的原因,通過共混生產硼含量通常在0.05-0.15%范圍內的低硼含量的釬焊填料合金已成為標準的行業慣例。

      然而,混合兩種不同成分的鎳基釬焊填充金屬粉末的缺點是,在某些應用中,這些點到點的成分差異將在熔化后持續存在。特別是,當釬焊填充金屬鋪得非常薄時,就會發生這種效應,例如,這可能涉及基本上單層的粉末顆粒??梢宰C明,在這些情況下,均勻性的小規模統計變化將導致成分的相當大的局部變化 - 在這種情況下是硼濃度。因此,熔融后立即產生的熔融填充金屬膜非常薄,以至于混合不會以足以消除前面提到的成分差異的規模發生。這反過來又導致釬焊性能的差異,從而導致釬焊條件和結果的差異。有時結果可能非常有害,釬焊接頭區域的薄箔會受到侵蝕。硼存在于熔融釬料合金中,因此在用作釬料合金的粉末中用量不超過重量的0.2%,并且粉末合金成分均勻。

      通常,釬焊填充合金用于連接鋁含量相對較高的一個或多個不銹鋼部分(例如含有高達約10%鋁,高達20%鉻的合金,其余為鐵,附帶成分和雜質)。這種合金通常用于車輛的金屬催化劑載體等目的。

      待釬焊金屬或合金中的高鋁含量會限制釬焊填料合金的流動,因為在真空加熱過程中會形成穩定的表面氧化物,從而抑制釬焊。硼濃度不超過重量的0.2%足以使硼與形成的表面氧化物相互作用并基本上分解。在存在此類氧化物的情況下,該量的硼也有助于流動。

      使用過量的硼是不利的,因為過量的硼會與釬焊的金屬或合金的薄箔相互作用。這可能導致釬焊部件之間的粘合不均勻和減弱。因此,存在的量不超過約0.2重量%。然而,更優選的是硼的量不應超過重量的0.15%。

      優選地,釬焊填料合金含有12%至20%(通常約17%)鉻和/或8%至12%(通常約9.7%)硅,其余為硼、鎳、附帶成分和雜質。優選地,釬焊填料合金基本上不含銅和/或錳。也就是說,優選銅的量小于0.2%,錳的量小于0.4重量%。釬焊填料合金優選通過包括常規氣體霧化的方法固化為粉末

      這種釬料合金粉末的宏觀熔化和凝固行為與混合粉末沒有顯著差異,但其微觀成分均勻性以及微觀熔化和凝固性能顯著提高。例如,當釬焊填料合金用于薄箔與其他金屬或合金部件之間的基本線性接頭時(通常以一個或多個被釬焊部件的每毫米長度約0.1毫克的速率),所得釬焊接頭明顯比通過先前“混合”工藝實現的接頭更均勻。我們所說的“薄箔”是指厚度小于100微米(通常約為50微米甚至更?。?。


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