專利名稱：可焊接不銹鋼容器的高熔點低蒸氣壓釬料合金粉及制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及銅基釬料合金粉，更具體地說是用于真空狀態(tài)下焊接不銹鋼容器的高熔點低蒸氣壓釬料合金粉及其制備方法。
作為釬接用的釬料合金，一般要求其具有良好的加工性能，與被釬接件有良好的潤濕性，焊接接頭具有高強度。目前不銹鋼焊件焊接采用的是焊料合金，主要為銀基或鎳基合金的焊條用合金。
本發(fā)明的目的就在于研制出一種真空狀態(tài)下，焊接不銹鋼容器的高熔點低蒸氣壓釬料合金粉。
本發(fā)明的另一目的是研究出一種生產(chǎn)適用于真空狀態(tài)下焊接不銹鋼容器的高熔點低蒸氣壓釬料合金粉的制備方法。
本發(fā)明的一種可焊接不銹鋼容器的高熔點低蒸氣壓的釬料合金粉，按重量百分數(shù)計，其合金成分為銀19～21，錫10～15，鎳3.5～4.5，鉻0.05～0.5，余量為銅。
在高熔點低蒸氣壓釬料合金粉的合金成分中，又以按重量百分計，其合金成分為銀20，錫11～13，Ni 8～4.2，Cr 0.05～0.1余量銅為佳。
在體系組合中是以Cu、Ag為基體，添加Sn、Ni、Cr，形成Cu-Ag-Sn-Ni-Cr多元合金。Cu、Ag可提供不銹鋼釬焊件連接部位較高的釬焊強度，與加工成線材或片材的Ag-Cu-Sn-In等其他體系相比較，由于本發(fā)明采用制取釬料合金霧化粉末配制軟釬膏的釬焊工藝，可以加入較多量的Sn，以調(diào)整合金的熔點范圍，改善釬料合金與不銹鋼釬接件表面的潤濕性；Ni元素的含量可調(diào)整合金的熔點范圍。組元Cu、Ni可與Sn形成少量Cu-Sn、Ni-Sn或Cu-Ni-Sn中間相，這從附圖4所示的樣品XRD相分析圖譜中得到驗證。少量中間相在快速凝固的霧化條件下，可使晶粒細化，提高釬焊部位的焊接強度。Ni、Sn合金元素的加入還可以改善釬焊后的表面光潔度，但過量錫的加入會產(chǎn)生加工性下降的不良影響，少量Cr元素有助于改善釬焊焊件的結(jié)合強度。
本發(fā)明的一種可焊接不銹鋼容器的高熔點低蒸氣壓釬料合金粉的制備方法，重量百分數(shù)計，按合金成分，銀19～21，錫10～15，鎳3.5～4.5，鉻0.05～0.5，余量為銅，稱取銀，部分銅、錫、鎳及銅鉻中間合金配料，在惰性氣體氣氛保護下于900-1050℃將配料熔化，澆鑄成預(yù)合金錠，在惰性氣體氣氛保護下于900-1050℃將預(yù)合金錠熔化后，以惰性氣體為霧化氣體進行霧化，霧化壓力為1.5-3.0MPa，制取高熔點低蒸氣壓的釬料合金粉。
在制備高熔點低蒸氣壓釬料合金粉時，重量百分數(shù)計，按合金成分，銀為20，錫為11～13，鎳3.8～4.2，鉻0.05～0.1，余量為銅，稱取銀，部分銅、錫、鎳及銅鉻中間合金進行配料為好。所說的銅鉻中間合金為CuCr13中間合金。在惰性氣體氣氛的保護下，于900-1050℃將配料熔化或于900-1050℃進行預(yù)合金錠熔化時，所用的惰性氣體為氮氣、氬氣其中的一種氣體，所用的氮氣、氬氣其中的一種氣體的壓力為0.9-1.0atm。
在惰性氣體氮氣或氬氣氣氛的保護下，用中頻感應(yīng)爐在900-1050℃將配料熔化20-40分鐘后，澆鑄成預(yù)合金錠為好。最好是使預(yù)合金錠首先處于10-1～10-2乇的真空狀態(tài)下，再充入惰性氣體氮氣、氬氣其中的一種氣體，用中頻感應(yīng)爐于900-1050℃，在惰性氣體氮氣、氬氣其中的一種氣體氣氛的保護下進行預(yù)合金錠的熔化，所充入惰性氣體氮氣、氬氣其中的一種氣體的壓力為0.8～1.0atm。采用氣霧化制粉技術(shù)，以惰性氣體氮氣、氬氣其中的一種氣體為霧化氣體進行霧化，霧化壓力為1.5-3.0MPa，制出高熔點低蒸氣壓釬料合金粉，其熔點范圍為800-850℃。
其制備高熔點低蒸氣壓釬料合金粉的工藝流程圖見

圖1，氣體霧化工作原理圖見圖2。首先將預(yù)合金錠用中頻感應(yīng)爐7進行熔化，將熔化的預(yù)合金轉(zhuǎn)到中間包8中，從高壓氣體進入管10進入1.5-3.0MPa的惰性氣體氮氣、氬氣其中的一種高壓氣體，使熔化的預(yù)合金形成高熔點低蒸氣壓的釬料合金粉11，快速冷凝，收集在粉末收集器12中。
本發(fā)明的優(yōu)點就在于1.本發(fā)明的高熔點低蒸氣壓的釬料合金粉具有含氧量低，成分均勻，粒度分布窄，球形度好，成本低的特性。該合金粉末可與適宜的助焊劑配制成軟釬膏。該軟釬膏對不銹鋼釬接件有良好的潤濕性，并具有較高的焊接性能，完全能滿足真空焊接不銹鋼容器的焊接工藝和性能的要求。
2.由于進行了預(yù)合金錠的制備，提高了各合金元素分布的均勻性，采用氣體霧化快速冷凝使合金粉末成分均勻，晶粒細化，粒徑細小，提高了釬料合金釬焊性能，釬焊后表面光潔圖1制取高熔點低蒸氣壓釬料合金粉末的工藝流程中，1為配料，2為預(yù)合金錠的制備，3為抽真空，充入保護的惰性氣體，4為對預(yù)合金錠進行熔化，5為氣體霧化，6為制成高熔點低蒸氣壓釬料合金粉。
圖2氣體霧化工作原理中，7為中頻感應(yīng)爐，8為中間包，9為熔煉室，10為高壓氣體氮或氬的進入管，11為高熔點低蒸氣壓釬料合金粉，12為高熔點低蒸氣壓釬料合金粉末收集器。
圖3實施例產(chǎn)品樣品釬料合金粉末掃描電鏡SEM形貌照片圖4實施例產(chǎn)品樣品的X射線法(XRD)相分析5用實施例產(chǎn)品樣品進行焊接后的外觀照片以下用實施例對本發(fā)明作進一步的說明，將有助于對本發(fā)明的產(chǎn)品及產(chǎn)品的制備方法及其優(yōu)點作進一步的理解，本發(fā)明不受這些實施例的限定，本發(fā)明的保護范圍由權(quán)利要求書來限定。
實施例1本實施例中的一種高熔點低蒸氣壓的釬料合金粉，按重量百分數(shù)計，其合金粉配料成分為Ag 20，Cu 65，Sn 11，Ni 3.93，Cr 0.07。稱取純度99.9％(純度99.9％以上更好)的銀、部分銅、錫、鎳及CuCr13中間合金配料。在惰性氣體氮氣(或氬氣)氣氛保護下于1000℃在中頻感應(yīng)爐將配料熔化30分鐘，惰性氣體的壓力為1.0atm，澆鑄成預(yù)合金錠，使預(yù)合金錠首先處于5×10-2乇的真空狀態(tài)下，再充入惰性氣體氮氣，充入惰性氣體氮氣的壓力為1.0atm，用中頻感應(yīng)爐于1000℃在惰性氣體氮氣氣氛的保護下進行預(yù)合金錠的熔化，預(yù)合金錠熔化后采用霧化制粉技術(shù)，以惰性氣體氮氣為霧化氣體進行霧化，霧化壓力為2.0MPa，制出高熔點低蒸氣壓的釬料合金粉。制得的成分均勻，粒度分布窄，球形度好，釬料合金粉的掃描電鏡SEM形貌照片見圖3，X射線相分析圖見圖4。選取尺寸30-65μm的釬料合金粉與適宜的助焊劑配制成軟釬膏。由于各組元均為低揮發(fā)性元素，于800℃的工業(yè)性氣密性實驗表明，本實施例的釬料合金蒸氣壓P800℃≤10-8Pa。在真空釬焊工藝條件下具有極低的蒸氣壓。
將軟釬膏用分配器按要求擠在焊接件上，在二室(冷卻室、焊接室)釬焊電爐中進行焊接將涂有軟釬膏的不銹鋼容器按要求裝配后送入冷卻室；抽真空至10-2乇后，將焊件送入焊接室；抽真空至10-4乇后升溫至900-950℃進行焊接，保溫2分鐘后停止加熱；待緩冷到600℃時，開啟中間閥將焊件送回冷卻室；充氮氣降溫至200℃以下方可出爐。
對制得的高熔點低蒸氣壓釬料合金粉末與釬焊件進行性能測試，其結(jié)果為釬料合金粉成分為Ag 20，Cu 65，Sn 11，Ni 3.93，Cr 0.07(按重量百分數(shù)計)。該釬料合金粉界面潤濕性好。結(jié)合強度高，抗拉強度達到220MPa，封焊表面光滑、光潔。真空封焊的水壺頂蓋示于圖5中。
權(quán)利要求
1.一種可焊接不銹鋼容器的高熔點低蒸氣壓的釬料合金粉，其特征是，按重量百分數(shù)計，其合金成分為銀19～21，錫10～15，鎳3.5～4.5，鉻0.05～0.5，余量為銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種可焊接不銹鋼容器的高熔點低蒸氣壓的釬料合金粉，其特征是，銀20，錫11～13，鎳3.8～4.2，鉻0.05～0.1。
3.一種可焊接不銹鋼容器的高熔點低蒸氣壓的釬料合金粉的制備方法，其特征是，1)按合金成分，重量百分數(shù)計，銀19～21，錫10～15，鎳3.5～4.5，鉻0.05～0.5，余量為銅，稱取銀，部分銅、錫、鎳及銅鉻中間合金配料，2)在惰性氣體氣氛保護下于900-1050℃將配料熔化，澆鑄成預(yù)合金錠，3)在惰性氣體氣氛保護下于900-1050℃將預(yù)合金錠熔化后，以惰性氣體為霧化氣體進行霧化，霧化壓力為1.5-3.0MPa，制取高熔點低蒸氣壓的釬料合金粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的一種可焊接不銹鋼容器的高熔點低蒸氣壓的釬料合金粉的制備方法，其特征是，銀為20，錫為11～13，鎳3.8～4.2，鉻0.05～0.1。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的一種可焊接不銹鋼容器的高熔點低蒸氣壓的釬料合金粉的制備方法，其特征是，所說的銅鉻中間合金為CuCr13中間合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的一種可焊接不銹鋼容器的高熔點低蒸氣壓的釬料合金粉的制備方法，其特征是，在惰性氣體氣氛的保護下，于900-1050℃將配料熔化或于900-1050℃進行預(yù)合金錠熔化時，所用的惰性氣體為氮氣、氬氣其中的一種氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的一種可焊接不銹鋼容器的高熔點低蒸氣壓的釬料合金粉的制備方法，其特征是，氮氣、氬氣其中的一種氣體的壓力為0.9-1.0atm。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的一種可焊接不銹鋼容器的高熔點低蒸氣壓的釬料合金粉的制備方法，其特征是，在惰性氣體氮氣或氬氣氣氛的保護下在900-1050℃將配料熔化20-40分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求3的一種可焊接不銹鋼容器的高熔點低蒸氣壓的釬料合金粉的制備方法，其特征是，使預(yù)合金錠處于10-1～10-2乇的真空狀態(tài)下，再充入惰性氣體氮氣、氬氣其中的一種氣體，于900-1050℃，在惰性氣體氮氣、氬氣其中的一種氣氛的保護下進行預(yù)合金錠的熔化，所充入惰性氣體氮氣、氬氣其中的一種氣體的壓力為0.8～1.0atm。
10.根據(jù)權(quán)利要求3的一種可焊接不銹鋼容器的高熔點低蒸氣壓的釬料合金粉的制備方法，其特征是，以惰性氣體氮、氬其中的一種氣體為霧化氣體進行霧化。
全文摘要
本發(fā)明涉及銅基釬料合金粉及其制備方法,該合金成分為銀19～21%,錫10～15%,鎳3.5～4.5%,鉻0.05～0.5%,余量為銅。按合金成分配料,在惰性氣體氣氛下于900～1050℃將配料熔化,澆鑄成預(yù)合金錠。在惰性氣體氣氛下于900—1050℃進行預(yù)合金錠熔化后,以惰性氣體為霧化氣體,進行霧化,霧化壓力為1.5—3.0MPa。本發(fā)明的產(chǎn)品含氧量低,球形度好,成分均勻,粒徑細小,熔點高、蒸氣壓低,提高了釬料合金粉的釬焊性能。
文檔編號B23K35/30GK1191789SQ9712178
公開日1998年9月2日 申請日期1997年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月22日
發(fā)明者徐柱天, 張少明, 李永偉, 石力開, 邢吉豐, 賀會軍, 周志偉, 王磊, 張曙光, 朱學新 申請人:北京有色金屬研究總院