專利名稱：焊接不銹鋼容器的低熔點(diǎn)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)明涉及錫基釬料合金粉，更具體地說是用于真空狀態(tài)下焊接不銹鋼容器的低熔點(diǎn)低蒸氣壓釬料合金粉及其制備方法。
目前，不銹鋼容器因其美觀、耐用等特點(diǎn)已廣泛進(jìn)入日常生活領(lǐng)域中，例如燜燒鍋、真空杯、壺等，對(duì)于形狀復(fù)雜的不銹鋼部件，通常采用軟釬膏釬焊方式連接，但是，一般不銹鋼用釬焊合金都存在著釬焊溫度較高，成本較為昂貴的缺點(diǎn)。對(duì)于在更低的溫度下焊接不銹鋼的釬料合金粉，尚未開發(fā)出來。
中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1046194A報(bào)導(dǎo)了一種低蒸氣壓低熔點(diǎn)的銀基釬料合金，該合金的成分(重量％)Ag 57．0～58．1，Cu 21．0～22．9，In 7．0～18．9，Sn 3．0～12．0，Ni 0．1～1．5。這種低蒸氣壓、低熔點(diǎn)的銀基釬料合金的熔點(diǎn)為586～636℃，蒸氣壓為＜10-10mmHg，可以加工成0．1mm的片材。其優(yōu)點(diǎn)是蒸氣壓低焊接強(qiáng)度較高，浸潤(rùn)性好，對(duì)鎳基和銅基母材濕潤(rùn)性好。但是，中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1046194A所報(bào)導(dǎo)的這種銀基合金銀、銦的含量高，銀的含量高達(dá)57．0～58．1％，銦的含量高達(dá)7．0～18．9％，而使這種合金的成本大大增高。
本發(fā)明的目的就在于研制出一種在真空狀態(tài)下，焊接不銹鋼容器的低熔點(diǎn)低蒸氣壓的新型釬料合金粉。
本發(fā)明的另一目的是研究出一種生產(chǎn)適用于在真空狀態(tài)下焊接不銹鋼容器的低熔點(diǎn)低蒸氣壓的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低熔點(diǎn)低蒸氣壓的釬料合金粉，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其合金成分為銀2．0～8．0，銅0．20～1．50，鉻0．10～0．60，余量為錫。
在可焊接不銹鋼容器的低熔點(diǎn)低蒸氣壓釬料合金粉的合金成分中，以按重量百分計(jì)，其合金成分為銀3．10～3．90，銅0．20～0．80，鉻0．10～0．40，余量錫為佳。在合金成分中又以按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其合金成分銀3．30～3．60，銅0．20～0．50，鉻0．10～0．30，余量錫為更佳。
本發(fā)明的一種可焊接不銹鋼容器的低熔點(diǎn)低蒸氣壓的釬料合金粉的制備方法，重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，按合金成分，銀2．0～8．0，銅0．20～1．50，鉻0．10～0．6，余量為錫，稱取錫、銀、部分銅及銅鉻中間合金配料，在惰性氣體氣氛保護(hù)下于400-500℃將配料熔化，澆鑄成預(yù)合金錠，在惰性氣體氣氛的保護(hù)下于400-500℃將預(yù)合金錠熔化后，以惰性氣體為霧化氣體進(jìn)行霧化，霧化壓力為1．5-3．0MPa，制取低熔點(diǎn)低蒸氣壓的釬料合金粉。
在制備低熔點(diǎn)低蒸氣壓釬料合金粉時(shí)，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，按合金成分，銀3．10～3．90，銅0．20～0．80，鉻0．10～0．40，余量為錫，稱取錫、銀、部分銅及銅鉻中間合金配料為好；在制備低熔點(diǎn)低蒸氣壓釬料合金粉時(shí)，又以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，按合金成分，銀3．30～3．60，銅0．20～0．50，鉻0．10～0．30，余量為錫，稱取錫、銀、部分銅及銅鉻中間合金進(jìn)行配料為更佳。上述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(hù)下，于400-500℃將配料熔化或于400-500℃進(jìn)行預(yù)合金錠熔化時(shí)，所用的惰性氣體為氮?dú)狻鍤馄渲械囊环N氣體，所用的氮?dú)狻鍤馄渲械囊环N氣體的壓力為0．9-1．0atm。
在惰性氣體氮?dú)饣驓鍤鈿夥盏谋Ｗo(hù)下，用中頻感應(yīng)爐在400-500℃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?dú)狻鍤馄渲械囊环N氣體，用中頻感應(yīng)爐于400-500℃，在惰性氣體氮?dú)?、氬氣其中的一種氣體氣氛的保護(hù)下進(jìn)行預(yù)合金錠的熔化，所充入惰性氣體氮?dú)?、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?dú)狻鍤馄渲械囊环N氣體為霧化氣體進(jìn)行霧化，霧化壓力為1．5-3．0MPa，制出低熔點(diǎn)低蒸氣壓釬料合金粉，其熔點(diǎn)范圍為220～280℃，氧含量分析結(jié)果表明，本發(fā)明的霧化合金粉末的總氧含量≤200ppm。
其制備低熔點(diǎn)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(jìn)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(jìn)入管10進(jìn)入1．5-3．0MPa的惰性氣體氮?dú)?、氬氣其中的一種高壓氣體，使熔化的預(yù)合金快速冷凝形成低熔點(diǎn)低蒸氣壓的釬料合金粉11，收集在粉末收集器12中。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就在于1．本發(fā)明的低熔點(diǎn)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，使得該軟釬膏適用于較低溫度下(400-500℃)的不銹鋼釬焊工藝，并使得釬焊后的表面平滑、光潔、美觀，保持不銹鋼原來的顏色，釬料合金對(duì)不銹鋼釬接件有良好的濕潤(rùn)性，具有較高的焊接性能，完全能夠滿足低溫、真空焊接不銹鋼容器的焊接工藝和性能的要求。
2．本發(fā)明的低熔點(diǎn)低蒸氣壓的釬料合金粉具有低蒸氣壓和低溫焊接的優(yōu)點(diǎn)，便于在焊接過程中保持被焊件的真空度，由于本發(fā)明的釬料合金各組分均為低揮發(fā)性金屬元素，經(jīng)300℃工業(yè)氣密性實(shí)驗(yàn)表明，其蒸氣壓P300℃≤10-8Pa，本發(fā)明的釬料合金的釬焊溫度為400-500℃。
3．本發(fā)明的釬料合金粉的制備方法，進(jìn)行了預(yù)合金錠的制備，提高了各合金元素的均勻性。采用氣體霧化快速凝固工藝使合金粉末成分均勻，粒徑細(xì)小，呈微晶組織，提高了釬焊合金的焊接性能。
圖1　制取低熔點(diǎn)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(hù)的惰性氣體，4為對(duì)預(yù)合金錠進(jìn)行熔化，5為氣體霧化，6為制成低熔點(diǎn)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(jìn)入管，11為低熔點(diǎn)低蒸氣壓釬料合金粉，12為釬料合金粉收集器。
圖3　實(shí)施例1產(chǎn)品樣品的X射線法(XRD)相分析中，橫坐標(biāo)為θ角，縱坐標(biāo)為CPS。
圖4　實(shí)施例1產(chǎn)品樣品釬料合金粉末的掃描電鏡(SEM)形貌照片以下用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，將有助于對(duì)本發(fā)明的產(chǎn)品及產(chǎn)品的制備方法及其優(yōu)點(diǎn)作進(jìn)一步的理解。本發(fā)明的保護(hù)范圍不受這些實(shí)施例的限定，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書來限定。
實(shí)施例1本發(fā)明的一種低熔點(diǎn)低蒸氣壓釬料合金粉，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其合金配料成分為銀3．50，銅0．30，鉻0．20，錫96．0。稱取純度為99．9％(純度99．9％以上更佳)的銀、部分銅、錫及CuCr13中間合金配料。在惰性氣體氬氣(或氮?dú)?氣氛的保護(hù)下于470℃在中頻感應(yīng)爐中將配料熔化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，再充入惰性氣體氬氣(或氮?dú)?，充入惰性氣體氬氣的壓力為1．0atm，用中頻感應(yīng)爐于470℃在惰性氣體氬氣氣氛的保護(hù)下進(jìn)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)，以惰性氣體氧氣為霧化氣體進(jìn)行霧化，霧化壓力為2．0MPa，制出低熔點(diǎn)低蒸氣壓的釬料合金粉。制得的釬料合金粉成分均勻，粒度分布窄，球形度好。其掃描電鏡SEM形貌圖照片見圖4。X射線相分析圖見圖3，由圖3可以看出合金中大部分Sn以四方相存在，Ag與部分Sn形成γ-Ag3Sn，Cu、Cr則以合金化元素形式彌散分布于基體中。可將本實(shí)施例的釬料合金粉與適宜的助焊劑配制成軟釬膏，用分配器按一定要求擠在不銹鋼焊接件上，在大氣中用乙炔氣焰槍或加熱器作熱源，或在真空狀態(tài)下用電加熱器作熱源加熱到430±30℃進(jìn)行焊接。在真空狀態(tài)下經(jīng)300℃工業(yè)氣密性實(shí)驗(yàn)表明，其蒸汽壓P300℃=10-8Pa，大氣／真空焊接得到的不銹鋼部件接合部平滑、光潔，抗拉強(qiáng)度達(dá)到32MPa，完全滿足低溫焊接不銹鋼容器的使用要求。
對(duì)制得的低熔點(diǎn)低蒸氣壓釬料合金粉進(jìn)行了分析，其合金粉成分為Ag3．40％，Cu 0．30％，Cr 0．22％，Sn 96．0％(重量百分?jǐn)?shù)計(jì))。
實(shí)施例2其設(shè)備及操作方法基本同實(shí)施例1，唯不同的是，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其合金配料成分為銀3．20，Cu 0．70，Cr 0．40，Sn 95．7。
對(duì)制出的低熔點(diǎn)低蒸氣壓釬料合金粉進(jìn)行了分析，其合金粉成分為Ag3．40％，Cu 0．72％，Cr 0．40％，Sn 95．40％(重量百分?jǐn)?shù)計(jì))。
實(shí)施例3其設(shè)備及操作方法基本同實(shí)施例1，唯不同的是，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其合金配料成分為銀4．9，Cu 1．10，Cr 0．5，Sn 93．5％。
將配料熔化后立即澆鑄成預(yù)合金錠，再將預(yù)合金錠熔化后，以惰性氣體氮?dú)鉃殪F化氣體進(jìn)行霧化，制取低熔點(diǎn)低蒸氣壓的釬料合金粉。
對(duì)制出的低熔點(diǎn)低蒸氣壓釬料合金粉進(jìn)行了分析，其合金粉成分為Ag4．88％，Cu 1．12％，Cr 0．51％，Sn 93．49％(重量百分?jǐn)?shù)計(jì))。
權(quán)利要求
1．一種可焊接不銹鋼容器的低熔點(diǎn)低蒸氣壓的釬料合金粉，其特征是，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其合金成分為銀2．0～8．0，銅0．20～1．50，鉻0．10～0．60，余量為錫。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的一種可焊接不銹鋼容器的低熔點(diǎn)低蒸氣壓的釬料合金粉，其特征是，其合金成分為銀3．10～3．90，銅0．20～0．80，鉻0．10～0．40，余量為錫。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的一種可焊接不銹鋼容器的低熔點(diǎn)低蒸氣壓的釬料合金粉，其特征是，其合金成分為銀3．30～3．60，銅0．20～0．50，鉻0．10～0．30，余量為錫。
4．一種可焊接不銹鋼容器的低熔點(diǎn)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?jǐn)?shù)計(jì)，銀2．0～8，0，銅0．20～1．50，鉻0．10～0．60，余量為錫，稱取錫、銀、部分銅及銅鉻中間合金配料，2)在惰性氣體氣氛的保護(hù)下于400-500℃將配料熔化，澆鑄成預(yù)合金錠，3)在惰性氣體氣氛的保護(hù)下于400-500℃將預(yù)合金錠熔化后，以惰性氣體為霧化氣體進(jìn)行霧化，霧化壓力為1．5-3．0MPa，制取低熔點(diǎn)低蒸氣壓的釬料合金粉。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的一種可焊接不銹鋼容器的低熔點(diǎn)低蒸氣壓的釬料合金粉的制備方法，其特征是，銀為3．10～3．90，銅為0．20～0．80，鉻0．10～0．40。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的一種可焊接不銹鋼容器的低熔點(diǎn)低蒸氣壓的釬料合金粉的制備方法，其特征是，銀為3．30～3．60，銅為0．20～0．50，鉻0．10～0．30。
7．根據(jù)權(quán)利要求4的一種可焊接不銹鋼容器的低熔點(diǎn)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。
8．根據(jù)權(quán)利要求4的一種可焊接不銹鋼容器的低熔點(diǎn)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(hù)下，于400-500℃將配料熔化或于400-500℃進(jìn)行預(yù)合金錠熔化時(shí)，所用的惰性氣體為氮?dú)?、氬氣其中的一種氣體。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的一種可焊接不銹鋼容器的低熔點(diǎn)低蒸氣壓的釬料合金粉的制備方法，其特征是，氮?dú)?、氬氣其中的一種氣體的壓力為0．9-1．0atm。
10．根據(jù)權(quán)利要求4的一種可焊接不銹鋼容器的低熔點(diǎn)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?dú)饣驓鍤鈿夥盏谋Ｗo(hù)下，在400-500℃將配料熔化20-40分鐘。
11．根據(jù)權(quán)利要求4的一種可焊接不銹鋼容器的低熔點(diǎn)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?dú)狻鍤馄渲械囊环N氣體，于400-500℃，在惰性氣體氮?dú)?、氬氣其中的一種氣體氣氛的保護(hù)下進(jìn)行預(yù)合金錠的熔化，所充入惰性氣體氮?dú)?、氬氣其中的一種氣體的壓力為0．8～1．0atm。
12．根據(jù)權(quán)利要求4的一種可焊接不銹鋼容器的低熔點(diǎn)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(jìn)行霧化。
全文摘要
本發(fā)明涉及錫基釬料合金粉及其制備方法,該合金成分為銀2.0～8.0%,銅0.20～1.50%,鉻0.10～0.60,余量為錫。按合金成分配料,在惰性氣體氣氛下于400～500℃將配料熔化,澆鑄成預(yù)合金錠。在惰性氣體氣氛下于400—500℃進(jìn)行預(yù)合金錠熔化后,以惰性氣體為霧化氣體,進(jìn)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(xì)小,熔點(diǎn)低、蒸氣壓低,提高了釬料合金粉的釬焊性能。
文檔編號(hào)B23K35/28GK1205260SQ9810107
公開日1999年1月20日 申請(qǐng)日期1998年4月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月1日
發(fā)明者張少明, 徐柱天, 李永偉, 石力開, 邢吉豐, 郭宏, 朱學(xué)新, 賀會(huì)軍, 李可平, 王金磊 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院