[發明專利]一種鎳基無硼釬焊材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200810072185.1
• 申請日: 2008-11-21
• 公開（公告）號: CN101407001A
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發明（設計）人: 劉興軍;薩百晟;王翠萍;馬云慶;張錦斌;黃藝雄
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種金屬合金，尤其是涉及一種用于不銹鋼的新型的低成本中溫鎳基無硼釬焊材料合金及其制備方法。

背景技術

釬焊技術有相當廣泛的應用，很多采用傳統焊接方法難以甚至無法進行連接的，采用釬焊可以解決(1、美國釬焊學會.釬焊手冊[M].1982)。因為鎳具有許多與不銹鋼相似或相近的物理化學性能，所以對于使用溫度較高的不銹鋼件的真空釬焊，鎳基釬料是種很好的選擇。

現今，被廣泛使用的鎳基釬料中，依然多為傳統的美國AWS?BNi系列以及我國的料701、料702系列釬料(1.美國釬焊學會.釬焊手冊[M].1982.)。這些釬料大多是通過加入大量的硼(B)元素來降低鎳基體系的熔點，然而，由于硼元素在釬焊時并不能完全通過擴散使其濃度降低到其在鎳中的極限固溶度以下，難以避免的在不銹鋼釬焊接頭在釬縫中出現脆性化合物相，致使其接頭的抗剪、抗拉強度較低(2.解瑞軍，陳芙蓉.不銹鋼電子束釬焊接頭顯微組織和力學性能研究[J]，焊接技術，2006，6：7-8；3.劉軍，董俊慧，陳芙蓉，劉方軍，陳剛.不銹鋼真空釬焊接頭組織和力學性能研究[J].熱加工工藝，2004，6：47-48；4.M.A.Arafin，M.Medraj，D.P.Turner，P.Bocher，et?al.，Thermodynamic?mdeling?and?eperimental?invesrigation?ofbrazed?joints?used?in?aerospace?industry，in?Proceedings?of?the?3rd?International?Brazing?andSoldering?Conference.2006，Crowne?Plaza?Riverwalk?Hotel，San?Antonio，Texas，USA.)，在許多方面難以達到越來越嚴格的性能要求。同時，硼元素的熱中子俘獲截面大，對中子的吸收能力強，在有關原子工業許多要求低吸收中子的應用實例中不能加入硼元素。因此，對于開發新型鎳基釬焊材料顯得十分重要。目前，正在研究的鎳基釬料大多集中在對其加入磷、貴金屬或者稀土元素以改善其熔點和力學性能，或希望能獲得非晶態鎳基釬料(5.陳宣鈞，祝邦文，郭德興，等.一種Ni-P-Cu系鎳基釬焊料[P].中國.發明.CN1102150.05.03.1995；6.李明利，馬蕊俠，杜平，田廣民，黨紅云.一種含鈀鎳基多元合金高溫釬焊料[P].中國.CN1583353.05.23.2005；7.余素琴，Ni基非晶釬料的研究及應用[J]，1991：93-97；8.A.Rabinkin.Brazing?with(NiCoCr)-B-Si?amorphous?brazing?filler?metals：alloys，processing，joint?structure，properties，applications.2004.)，但是其成本高，制造工藝復雜，應用上受到極大限制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種熔化溫度能夠達到1000～1150℃、潤濕性能優良、不含硼、可用于不銹鋼釬焊、原料成本低、制備工藝簡單、周期短、可較好代替傳統的含硼鎳基釬焊釬料的鎳基無硼釬焊材料及其制備方法。

本發明所述的鎳基無硼釬焊材料的組成及其按質量百分比的含量為：鉻(Cr)0％～4％、硅(Si)2％～4％、鋯(Zr)13％～16％、錫21％～30％，其余為鎳。

本發明所述的鎳基無硼釬焊材料的制備方法包括以下步驟：

1)將鉻、硅、鋯、錫和鎳原料用超聲波洗凈后，在惰性氣體保護氣氛下用電弧熔解將其合金化，得到均勻的鈕扣狀試樣；

2)將得到的紐扣狀試樣通過初步切割為條狀后封裝入石英管中，充入惰性氣體，得封裝好的樣品；

3)將封裝好的樣品放入反應爐中進行去應力退火熱處理，得熱處理后的條狀試樣；

4)將熱處理后的條狀試樣用線切割的方法切成所需的形狀，即得到鎳基無硼釬焊材料。

鉻、硅、鋯、錫和鎳的純度最好為99.5％以上，用電弧熔解法將其合金化時，最好上下翻轉再熔解3～4次，電弧電流控制在100～200A，惰性氣體最好采用氬氣，電弧熔解前最好保證將真空室內的氣壓抽至6.6×10^-5Pa以下。

石英管中的真空度最好達到1Pa以下，充入惰性氣體最好至(0.7～0.8)×10⁵Pa。

去應力退火熱處理的溫度最好為700～900℃，去應力退火熱處理的時間最好為3～7天。