專利名稱：一種金屬復(fù)合用助焊劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接材料領(lǐng)域。主要適用于金屬復(fù)合板或復(fù)合帶卷的復(fù)合過程。
金屬復(fù)合板，如普通碳素鋼板與不銹鋼板、銅板或鈦板復(fù)合而成的復(fù)合板，已得到了較為廣泛的應(yīng)用。金屬復(fù)合板的應(yīng)用主要基于經(jīng)濟(jì)和節(jié)約資源。例如，要求具備抗腐蝕能力的壓力容器，以采用不銹鋼制造合適，但成本高；如果采用普通碳素鋼與不銹鋼復(fù)合而得的復(fù)合板制造這類壓力容器，不銹鋼板的厚度僅為整體厚度的2～10％，這樣，不僅保持了容器的抗腐蝕性能，而且也大大地降低了成本。另外，象銅、鎳和鉻之類價格昂貴的耐熱、耐腐蝕并能導(dǎo)電的材料是較稀缺的，若使用雙層和三層復(fù)合材料，則能有助于節(jié)省資源。
現(xiàn)有金屬復(fù)合板的制造方法主要有兩種一是爆炸復(fù)合；一是熱軋復(fù)合。
爆炸復(fù)合是將基層板放在一個平坦的堅固的工作砧上，通常是水泥板上，將復(fù)層板以一定的角度放在基層板的上方，將炸藥放在復(fù)層板上方，為了防止較薄的復(fù)層板損壞，常常在炸藥和復(fù)層板之間墊上一層金屬或其它材料的緩沖板。通過炸藥爆炸，產(chǎn)生一股極強(qiáng)的沖擊力，使復(fù)層板對基層板產(chǎn)生極強(qiáng)的斜碰撞，這種碰撞的能量足之使兩個板的界面產(chǎn)生冶金連接，即兩個板的界面達(dá)到原子間的結(jié)合，達(dá)到具有一定剪切強(qiáng)度的復(fù)合材料。爆炸復(fù)合的優(yōu)點是能夠制備不同形狀的復(fù)合材料，如復(fù)合平板、復(fù)合封頭、復(fù)合管等等。
熱軋復(fù)合通常是先將基層板和復(fù)層板的復(fù)合面用機(jī)加工方法加工適當(dāng)?shù)钠街?，保持干凈；并將加工的面相對疊加一起，然后焊接周邊，抽真空，再密封兩個板的界面，防止待復(fù)合面的表面氧化；密封后，將疊加在一起的兩層疊加板送入加熱爐中加熱，待保溫一定時間后，進(jìn)行熱軋，軋制的軋制力(壓下力)和壓下量可根據(jù)基層板、復(fù)層板和最終復(fù)合板的厚度確定；熱軋后，疊加板即成為所需的復(fù)合板復(fù)合材料。
上述兩種復(fù)合工藝中，均是基層板和復(fù)層板在各自所需的條件下，兩者直接復(fù)合而成，中間沒有加任何助焊劑。
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠加速復(fù)合過程，提高復(fù)合材料結(jié)合強(qiáng)度的金屬復(fù)合用助焊劑。
本發(fā)明所述的助焊劑主要適用于金屬復(fù)合板或復(fù)合帶卷的復(fù)合過程。
在復(fù)合過程中，在基層板和復(fù)層板之間均勻地加入助焊劑，其目的是降低兩者界面的熔點，使表層溶于助焊劑中，相當(dāng)于在兩者的表面產(chǎn)生“清理”作用，使基層板和復(fù)層板以純凈的表面直接接觸，與助焊劑也直接接觸，提高相互間的潤濕性；在高溫下，固態(tài)的或熔融態(tài)的助焊劑，能降低基層板和復(fù)層板界面的熔點，活化界面，加速界面原子的擴(kuò)散速度，也就是說使基層板與復(fù)層板的界面上的原子相互擴(kuò)散，兩者達(dá)到原子間結(jié)合，從而大大提高復(fù)合體的結(jié)合強(qiáng)度。
兩者界面的結(jié)合形式有固溶體型結(jié)合、金屬間化合物型結(jié)合和共晶型結(jié)合。
為了滿足工藝要求和獲得高質(zhì)量的復(fù)合板或復(fù)合帶卷，助焊劑應(yīng)滿足下列幾頂要求(1)應(yīng)具有良好的濕潤性，能充分填滿兩個界面之間的縫隙；(2)具有合適的熔點和流動性，加速界面間的原子擴(kuò)散，保證兩者結(jié)合牢固。
(3)應(yīng)具有穩(wěn)定的和均勻的成分，在高溫復(fù)合條件下，不會因助焊劑的熔化而離析，不會強(qiáng)烈揮發(fā)或揮發(fā)蒸氣有毒的的元素。
(4)復(fù)合后的界面的機(jī)械性能和物理性能應(yīng)滿足整體復(fù)合板或復(fù)合帶卷的技術(shù)性能要求。
針對上述要求，本發(fā)明所述的金屬復(fù)合用助焊劑的化學(xué)成分(重量％)為Cu42～65％，Ni13～25％，Zn15～33％，Sn3～10％，Pb1～5％，P2～4.5％，Si0.4～0.5％，Au0.0001～0.001％，Ag0.1～1.0％。
由上述化學(xué)成分可知，本發(fā)明助焊劑是一種含有多種元素的銅基助焊劑。
銅基助熔劑具有良好的潤濕性和流動性，而且對于復(fù)合板或復(fù)合帶卷來說，其復(fù)合界面還有較高的抗腐蝕性能；其缺點是熔點較高。為了克服這缺點，在助焊劑中加入了能顯著降低熔點的合金元素磷、鋅、錫、鉛和硅。這些元素的加入，不僅降低了助焊劑的熔點，提高了潤濕性，而且加速了界面原子的擴(kuò)散，加速被復(fù)合兩者間原子之間的相互擴(kuò)散，從而使界面達(dá)到原子間的結(jié)合，顯著提高界面的結(jié)合強(qiáng)度。
助焊劑中加入鎳能顯著提高界面結(jié)合強(qiáng)度，但又使助焊劑的熔點上升；為了抑熔點的上升，還加入了少量的硅。硅除了能降低助焊劑熔點外，還能改善其的潤濕性，提高助焊劑在界面的鋪展能力，同時還提高界面結(jié)合強(qiáng)度。
錫和磷除了降低助焊劑熔點外，還能提高助焊劑的流動性和界面結(jié)合強(qiáng)度，降低脆性。
加入少量金和銀的目的是為了提高復(fù)合板或復(fù)合帶卷復(fù)合界面的抗腐蝕能力。銀還進(jìn)一步降低助焊劑的熔點，改善助焊劑的塑性和潤濕性，銀還提高界面的結(jié)合強(qiáng)度，減少脆性。
本發(fā)明生產(chǎn)方法簡單。首先將按化學(xué)成分配比配備好的合金料在感應(yīng)爐中冶煉，冶煉好的鋼水直接鑄入鑄模中，脫模后，將其鑄件破碎，進(jìn)一步研磨、過篩，制成粒度小于0.010mm的細(xì)粉，即成為本發(fā)明助焊劑制品。
在復(fù)合板或復(fù)合帶卷的復(fù)合過程中，采用本發(fā)明所述的助焊劑，可活化復(fù)合界面的原子的相互運動，加速復(fù)合過程，提高復(fù)合界面的結(jié)合強(qiáng)度。該助焊劑的用量為0.02～0.2Kg/m2，即每平方米復(fù)合面面積需加入0.02～0.2Kg的助焊劑。
實施例根據(jù)本發(fā)明所述的金屬復(fù)合用助熔劑的化學(xué)成分范圍，制備了三批助焊劑。首先備料，然后分先后在50Kg直空感應(yīng)爐中進(jìn)行冶煉；冶煉后澆鑄成棒材，棒材在車床上加工成屑，然后再研磨和過篩，即制成助焊劑制品。三批助焊劑制品的具體化學(xué)成分如表1所示。
三批助焊劑分別用于三批復(fù)合帶材中。三批復(fù)合帶材的基層帶、復(fù)層帶的品種及尺寸如表2所示。復(fù)合后對復(fù)合帶進(jìn)行了性能測試，其結(jié)果如表3所示。
表1實施例助焊劑的化學(xué)成分(重量％) 表2實施例助焊劑用于復(fù)合帶及劑量
表3實施例復(fù)合后復(fù)合帶性能
權(quán)利要求
1.一種金屬復(fù)合用助焊劑，其特征在于化學(xué)成分(重量％)為Cu42～65％，Ni13～25％，Zn15～33％，Sn3～10％，Pb1～5％，P2～4.5％，Si0.4～0.5％，Au0.0001～0.001％，Ag0.1～1.0％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的助焊劑，其特征在于該助焊劑的粒度小于0.010mm。
全文摘要
本發(fā)明為一種金屬復(fù)合用助焊劑，屬于焊接材料領(lǐng)域。其化學(xué)成分(重量％)為Cu42～65％，Ni13～25％，Zn15～33％，Sn3～10％，Pb1～5％，P2～4.5％，Si0.4～0.5％，Au0.0001～0.001％，Ag0.1～1.0％。該助焊劑主要適用于金屬復(fù)合板或復(fù)合帶卷的復(fù)合過程。其主要作用是降低基層板和復(fù)層板界面的熔點，提高相互間的潤濕性，活化界面，加速界面原子擴(kuò)散，使兩者間達(dá)到原子間結(jié)合，從而大大提高復(fù)合體的結(jié)合強(qiáng)度。
文檔編號B23K35/30GK1116148SQ9410802
公開日1996年2月7日 申請日期1994年8月4日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月4日
發(fā)明者孟慶連 申請人:孟慶連