[發明專利]具有含焊劑的彈性體的連續長度層的銅焊材料

無效

• 申請號: 200680050260.3
• 申請日: 2006-11-09
• 公開（公告）號: CN101500746A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 保羅·茱利恩·蓋格諾恩;大衛·韋恩·喬丹;邁克爾·安東尼·拉普薩;丹尼爾·詹姆士·喬希克;喬治·拿破侖·馬丁
• 申請（專利權）人: 沃爾弗林管件公司;奧姆尼技術公司
• 主分類號: B23K35/34
• 分類號: B23K35/34
• 代理公司: 北京萬慧達知識產權代理有限公司
• 代理人: 葛 強;張一軍

本申請主張2005年11月10日的美國第60/735,323號專利申請的優先權。

技術領域

本發明通常涉及銅焊材料和銅焊焊劑，且更明確地，涉及涂有焊劑或者以焊劑為核心的銅焊材料。

背景技術

已知多種用于接合金屬部件的方法，包括機械結合、粘接、焊接、熔接和銅焊。盡管銅焊、焊接和熔接是類似的，但是存在重要的不同。通常在較低溫度(低于450攝氏度)執行焊接，但是不產生堅固的接縫。熔接是高溫過程，其中將待接合的兩個金屬實際熔化并熔合在一起。銅焊是一種將兩片金屬與第三、熔融的填充材料接合的方法。熔接和銅焊的接縫通常至少和接合的金屬一樣堅固。熔接過程優選地用于受益于或要求高度定位、精確定點加熱的應用。銅焊在更困難的應用中尤其有用，諸如較大區域的接合、線性接合和具有不同熔點的金屬或合金。

在銅焊中，將待接合的部件聚集以使得存在小間隙，其嚙合表面之間的所謂的“接縫間隙”。將這些部件加熱(或者至少在建議的接縫的區域中加熱)到銅焊材料的熔點之上但是在待接合的部件的熔點之下的溫度(或者，在兩個或兩個以上部分由不同金屬或合金制成的情況下，低于待接合部件中的任何部件的較低或最低熔點的溫度)。可以通過焊槍、熔爐、感應或者可以用于接合部件的任何其他加熱方法來提供熱量。在接合期間，銅焊材料熔化，從而弄濕待接合部件的表面，且通過毛細管作用將該材料拉至或保持在接縫間隙中。在冷卻時，銅焊材料凝固，從而在接合的部件的表面之間形成冶金接合。

可以將銅焊用以接合金屬與金屬、合金與合金、金屬與合金、金屬與陶瓷、合金與陶瓷或者陶瓷與陶瓷。可以在銅焊之前用金屬或者合金來涂覆陶瓷部件。銅焊材料經常在高于425攝氏度之上的溫度熔化。銅焊材料可以包括一或多個堿金屬、或者其共晶化合物或合金，諸如鋁、銅、金、鉑、銀、錫、磷、鈀、鎳、錳、鋅、鎘、鉻、硼、硅、鐵、碳、硫、鈦、鋯、鎢、鈷、鉬、鈮、硒、鉛、鈀、鉍、鈹、鋰和銦；也可以使用其他金屬、金屬合金或礦物。銅焊材料可以稱為“銅焊填充物”或者“填充金屬”。在這個申請案中，本文中將用作銅焊材料的任何或所有材料、元素、化合物或混合物稱為“銅焊材料”。

此項技術中熟知的是，必須在涂覆銅焊材料之前制備待接合部件的表面，以使得銅焊材料粘著到待接合的表面上。當通過銅焊來接合部件或表面時，優選的是銅焊材料與部件表面的接縫區域都沒有會降低銅焊接縫的強度的氧化膜。此可以通過在還原氣氛中(諸如，在熔爐中)執行銅焊操作來進行。然而，當在空氣中進行銅焊時，使用焊劑混合物或焊劑化合物(稱為“焊劑”、“銅焊焊劑”或“焊劑蓋”)來消除現存氧化物或者抑制氧化膜形成在銅焊材料或待接合部件的表面上。因此，焊劑必須能夠在預先選定的銅焊溫度去除金屬氧化物同時保持基本上相對于銅焊材料為惰性的。由于焊劑通常為起反應的(例如，能夠去除氧化物)，所以應該在銅焊材料的熔化溫度或接近該溫度將焊劑轉換成其熔融狀態。首先將焊劑涂覆到待接合的部件的表面并且隨后將其激活以通過在接縫上或周圍施加熱量來去除氧化物和清潔表面。

盡管焊劑的主要目的在于消除和抑制銅焊材料和待接合部件的表面的至少選定區域的氧化(氧化物的形成)，但是焊劑在銅焊材料的熔點之下的溫度也必須熔化和流動，弄濕部件和銅焊材料的表面，通過熔融的銅焊材料來促進部件的濕化，并且能夠被熔融的銅焊材料所替代。

焊劑通常包括硼酸鹽(包括但不限于氟硼酸鹽)的共晶化合物、氟化物(包括但不限于氟氫化物)、氯化物或其鹽，以及堿金屬中的一或多個，且在性質上通常為高度腐蝕性和吸濕性以使得焊劑充分清潔待接合的表面。此項技術中已知非吸濕性和非腐蝕性焊劑混合物。已知焊劑包括美國專利6,395,223、6,227,210、5,781,846和4,301,211中所描述的焊劑，這些專利中的每個專利結合于此作為參考。可以將液體、固體、粉末、漿或糊形式的焊劑涂覆到銅焊材料或待接合的部件。

使用多種方法來將焊劑涂覆到接縫區域和待接合部件的外表面。通常，將焊劑涂覆到待銅焊的表面并且加熱這些表面以運行焊劑熔化、流動和覆蓋表面。此對于當部件為冷時將要涂覆到接縫區域的粉末或糊形式的銅焊焊劑而言是熟知的。隨后加熱接縫區域直到達到銅焊溫度，并隨后涂覆銅焊材料。使用多種方法來將銅焊材料涂覆到接縫，包括(但不限于)將銅焊材料(以桿、絲、條、盤、片、鞘或其他形狀因數的形式)插入到接縫間隙的全部或一部分中，此時來自相鄰部件的熱量開始加熱并藉此熔化銅焊材料。或者，通過熔化銅焊材料的末端部分來將銅焊材料放置在接縫間隙的口處。