本文(wén)涉及將兩個或多個(gè)金屬或合金零件釺焊在一起的方法。
釺焊是一種使用較低(dī)熔點範圍的金屬或合金來連接由較高熔點範圍的合金或(huò)金屬製成的零件的(de)過程。
鎳基釺焊填料合金是眾所周知的,用於(yú)連接從不鏽(xiù)鋼到更耐火合金(如Nimonics,Inconels 等)的合金零件。這些釺焊填充合金通常以粉末形式供應。它(tā)們(men)的(de)熔點通(tōng)常在880°C至(zhì)1200°C的範圍內,單個合金(jīn)成分具有由磷,硼和矽等熔點抑製劑決定的固(gù)相線-液相線(xiàn)範圍。硼和(hé)矽的(de)組合用於幾種(zhǒng)合金,如BS 1845 HTN1,HTN2等,硼含量(liàng)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(kào)地製造的,該配方在熔融時(shí)通過霧化直接轉(zhuǎn)化為粉末,以提供適當的熔化特性,而(ér)無需混合粉末(mò)。
用於金屬或合金接頭(例如碳鋼、鎳基合金、銅合金和不鏽鋼)的釺焊或擴(kuò)散(sàn)焊接的鎳基釺焊合金。所公開的釺焊合(hé)金含有硼,硼的含量為0.6%至(zhì)1.8%(重(chóng)量)。如果GB-A-1547117的釺焊合(hé)金(jīn)用於釺焊不鏽鋼薄箔,可能會導致相關接頭的腐蝕。
一種金屬塗層材料,用於保護(hù)銅(tóng)基合金基體表麵免受高溫腐蝕和侵蝕。但是,該文件並未教導或建議(yì)使用金屬材料作為釺焊填料,將(jiāng)金屬或合金零件釺(qiān)焊到另一個金屬或合金零件上。由於上述原(yuán)因,硼的高比例(lì)(0.5%至4.0%)在任何情況下都不適合(hé)將薄不鏽鋼部件釺焊(hàn)在一(yī)起。
熔點[敏感詞]的(de)鎳基釺焊填料合金是那些僅使用矽作為熔點抑製劑的合金,例如BS1845 HTN5,19%鉻,10.5%矽的中間(jiān)成分,平衡鎳。這(zhè)些合金(jīn)在極高溫工況下的零件釺焊中具有特別有(yǒu)用的性能。然(rán)而,其固有的較高釺焊溫度會損害特定母體(tǐ)金屬選擇和組件設計的[敏感詞]釺焊條件的選擇,或增加熔爐維護成本。
為(wéi)了克服這個問題,已知在這些合金中混合高達10%的較低熔(róng)點範圍的鎳基釺焊填充合金,以促進釺焊(hàn)過程的開始,特別(bié)是當釺焊合(hé)金流動(dòng)是在具有高(gāo)度耐火表麵(miàn)的母體金屬基體(tǐ)上時。例如,這種基材可以是含有鉻和鋁的鐵合金(jīn),用於製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,這種較低熔點範圍的釺焊填充合金含有硼作(zuò)為存在的至少一種熔(róng)點抑(yì)製劑。在(zài)輔助早期釺焊流動後,硼隨後擴散到基體中,使釺(qiān)焊填料合金的最終再熔溫度不受熔化溫度(dù)進(jìn)一步下(xià)降的影響(xiǎng),否則可能是由硼的存在(zài)引起的。在(zài)較低熔點範圍的合金中(zhōng),硼的方便(biàn)比例為1%,因為這可以在所得混合物中產生0.1%的比(bǐ)例。由於多種(zhǒng)原因,以前已將如此(cǐ)低硼含量的混合路(lù)線視為常規方法。
其中包(bāo)括在常規製造結束時對標準粉末(mò)進行簡單改性,在這種情況下(xià),以通過混合生產相對少量的特殊等級(jí)合(hé)金。生產1%硼合金粉末以達到給(gěi)定比例公差所(suǒ)需的製造控製也比(bǐ)直接熔煉路線產生0.1%的要求(qiú)低。在實踐中,可以在共混之前對共混成(chéng)分進行化學分析,並且可以修改(gǎi)共混比例(lì),以補償正常的製造公差。例如,如(rú)果發現(xiàn)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(de)低熔點粉末組合物可以用於其他(tā)目的,例如與其他組合物的粉末混合,或者在最初設想的(de)釺焊堆焊工藝(yì)中單獨用作產品。
由於這些不同的原因,通過共混生產硼含量通常(cháng)在0.05-0.15%範圍內(nèi)的低硼含量的釺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(de)鎳基釺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後(hòu)持(chí)續(xù)存在。特別是,當釺焊填充金屬鋪得非常薄(báo)時,就會發生這(zhè)種效(xiào)應,例如,這可能涉及(jí)基本上單層的粉末顆粒。可以證明,在這(zhè)些情況下,均(jun1)勻性的小規模統(tǒng)計變化將(jiāng)導致成分的相當大的局部變化 - 在這(zhè)種情況(kuàng)下是硼(péng)濃度。因此,熔融後立即產(chǎn)生的熔融填充金屬(shǔ)膜(mó)非常薄,以至於混合不會以(yǐ)足以消除前麵提到的成分差異的規模發生。這反過來又導致釺焊性能(néng)的差(chà)異(yì),從(cóng)而導致(zhì)釺焊(hàn)條件和結果的差異。有(yǒu)時結果可能非常有害,釺焊接頭區域的薄箔會受到侵蝕。硼存在於熔融釺料合金中,因此在用作釺料合金的粉末(mò)中用(yòng)量不超過重量的0.2%,並且粉(fěn)末合金(jīn)成分均勻(yún)。
通常,釺焊填(tián)充合金用於連接鋁(lǚ)含量相對較高的一個(gè)或多個不鏽鋼部(bù)分(例(lì)如含有高達約10%鋁,高達20%鉻的合金,其餘(yú)為鐵,附帶成分和雜質(zhì))。這種合金通常用於車輛的金屬催化劑載體等目的。
待釺焊金屬或合金中(zhōng)的高鋁含(hán)量會限製釺焊填料合金的流動,因為在真空加熱過程中會形成穩定的(de)表麵氧(yǎng)化物,從而抑製釺焊。硼濃度不(bú)超過重量的0.2%足以使硼與形成的表麵(miàn)氧化物相(xiàng)互作用並基本(běn)上分解。在(zài)存在此(cǐ)類氧化物的情況下,該量的硼也有助(zhù)於流動。
使用過量的硼是不利的,因為過量的硼會與釺焊的金屬或合金的薄箔相互作用。這可能導致(zhì)釺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(de)是硼的量不(bú)應超過重量的0.15%。
優(yōu)選(xuǎn)地,釺焊填料合(hé)金含有12%至20%(通常(cháng)約17%)鉻和/或8%至12%(通常約9.7%)矽,其餘(yú)為硼、鎳(niè)、附帶成分和雜質。優選地,釺焊填料合金基本上不含(hán)銅和/或錳。也就是說,優選(xuǎn)銅(tóng)的量小於0.2%,錳的量小於(yú)0.4重量%。釺焊填料合金優選通過(guò)包括常規氣體霧化的方法固化為粉(fěn)末
這種釺料(liào)合金粉末的宏觀熔化和凝(níng)固行為與混合粉末沒有(yǒu)顯著差異,但其微觀成分均勻性以及微觀熔化和凝固性能(néng)顯著提高。例如,當(dāng)釺焊填料合(hé)金用於薄箔與其他金屬或(huò)合金部件之間的基本(běn)線性接頭(tóu)時(通常以一個或多個被釺(qiān)焊部件的每毫(háo)米長度約0.1毫克的速率),所得釺焊接頭明顯比通過先前“混合”工藝實現的接(jiē)頭更均勻。我(wǒ)們所說的“薄箔”是指厚度小於100微米(mǐ)(通(tōng)常約為50微米甚至更小)。
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