一種用于管板接頭釬焊的鎳基焊料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種管板接頭釬焊的鎳基焊料，特別地涉及一種用于管板接頭釬焊的鎳基焊料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機在我國交通運輸、基礎(chǔ)建設(shè)、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、國防現(xiàn)代化以及推動和促進經(jīng)濟發(fā)展、提高城鄉(xiāng)居民生活水平等方面發(fā)揮著重要作用，廣泛用作汽車、工程建筑機械、農(nóng)業(yè)機械、船舶、發(fā)電設(shè)備、軍用裝備、地質(zhì)和石油鉆機、以及園林機械和各種通用機械的主導(dǎo)配套動力。而管路系統(tǒng)是發(fā)動機的重要組成部分，發(fā)動機中的燃油、潤滑油、冷卻水的輸送都離不開管路系統(tǒng)，不僅管件的數(shù)量多，品種也多，各個管件的抗疲勞強度、抗拉強度、防泄漏程度等性能的好壞對發(fā)動機的質(zhì)量狀況有著決定性作用。目前發(fā)動機中使用的管件多數(shù)為硬金屬管，其在加工過程中不同程度地存在外側(cè)拉裂、內(nèi)側(cè)起皺、管子與法蘭的焊接接頭可靠性差等問題，這已經(jīng)成為制約發(fā)動機制造加工和質(zhì)量提升的瓶頸。為解決管件的加工問題，近十多年來各制造廠商都對這一問題給以充分的重視，投入大量的人力物力，包括從國外引進先進的管件加工設(shè)備，仍然不能滿足管件的加工和質(zhì)量需求。
[0003]邦迪管相對于塑料管、復(fù)合管及銅管在許多情況下具有一定的優(yōu)越性:強度高，抗腐蝕性能強、韌性好，抗振動沖擊和抗震性能優(yōu)的特點，低溫不變脆，安全可靠、經(jīng)濟適用，應(yīng)用廣泛，已經(jīng)成為國內(nèi)管路系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢。它的推廣應(yīng)用，不僅能為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益，還為國家節(jié)約資源、降低消耗。除了價格優(yōu)勢，配套的連接方法保證管件的可靠性成為決定邦迪管發(fā)展的主要因素。
[0004]管板接頭采用釬焊連接具有明顯的優(yōu)勢:釬焊是一種冶金結(jié)合，釬焊溫度低，管子和接頭不變形，質(zhì)量可靠、強度高，密封性能好，耐腐蝕能力強，長久使用不會發(fā)生泄漏，管件使用壽命長，操作簡單，可以滿足接頭快速裝配的需要。
[0005]釬焊材料是形成釬焊接頭的填充金屬，釬焊接頭的質(zhì)量在很大程度上取決于釬焊材料。釬焊材料不但要具有良好的釬焊工藝性能(如潤濕性、流動性)，而且還需要具有良好的抗氧化性、熱強性和結(jié)合強度等，同時還要有合適的熔點和釬焊溫度。通常根據(jù)在特殊介質(zhì)中的耐腐蝕性和在己知操作溫度的適用性來選擇釬焊料。目前，國內(nèi)外使用的中溫釬焊材料有銅基、銀基和鎳基釬焊料。銀基釬焊料是管板接頭的常用釬焊料，具有高的延展性，良好的流動性和浸潤性，但焊料中含有大量的銀，價格較高，而且與管板接頭基體差別大會引起母材的耐腐蝕性降低；銅基焊料的釬焊溫度高且必須在保護氣氛中進行釬焊，因此銅焊料的應(yīng)用一般只限于爐中釬焊。鎳基釬焊料具有優(yōu)良的耐腐蝕性能且相對成本較低，因此，廣泛應(yīng)用于機械、化工、航空、航天等領(lǐng)域。鎳基釬焊料的種類很多，針對發(fā)動機管件開發(fā)一種低成本高性能的鎳基釬焊材料，可降低管件的生產(chǎn)成本，提高管件質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有鋼管板接頭釬焊材料的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于管板接頭釬焊的鎳基焊料及其制備方法，該鎳基釬焊料不僅具有合適的熔點和釬焊溫度，而且與鋼及銅合金表面有良好的浸潤性和結(jié)合力。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
一、一種用于管板接頭釬焊的鎳基焊料，按重量百分數(shù)計的，原料組分如下:
Cu 15 ?25%，
P 9 ?12%，
Si 0.1 ?0.8%，
Ni 余量。
[0008]二、一種用于管板接頭釬焊的鎳基焊料的制備方法，按重量百分數(shù)計的，原料組分如下:Cu 15?25%，P 9?12%，Si 0.1?0.8%，Ni余量；將配好的原料放入真空感應(yīng)爐中熔化，開啟真空泵，真空度在1.033X 10_2?1.033 X 10_3Pa時，打開感應(yīng)電源熔煉，熔化溫度1100?1200°C，待熔清后保溫3?6分鐘，沖入氬氣到0.5?0.8大氣壓時，把合金液倒入保溫爐，通過保溫爐漏嘴在霧化桶中霧化，霧化的焊料合金通過粉末分級機分級，制成所需要粒度的焊料粉末。
[0009]本發(fā)明具有的有益效果是:
本發(fā)明的鎳基焊料用于管板接頭釬焊時，由于加入了一定量的Si，降低了焊料的熔點，有效地提高了焊料在焊縫中的毛細作用和浸潤性，焊料熔化后可填滿接縫，焊縫光滑飽滿；焊接的管子具有接頭強度高，耐沖擊，耐壓高，不滲漏等特點。
【附圖說明】
[0010]圖1是鎳基焊料無硅的同步差熱分析儀測定的熔化溫度曲線。
[0011]圖2是鎳基焊料有硅的同步差熱分析儀測定的熔化溫度曲線。
[0012]圖3是鎳基焊料無硅釬焊低碳鋼和邦迪管接頭焊縫顯微組織。
[0013]圖4是鎳基焊料有硅釬焊低碳鋼和邦迪管接頭焊縫顯微組織。
[0014]圖5是鎳基焊料無硅釬焊低碳鋼和邦迪管接頭焊縫組織的元素分布。
[0015]圖6是鎳基焊料有硅釬焊低碳鋼和邦迪管接頭焊縫組織的元素分布。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0017]本發(fā)明的鎳基新焊料用于管板接頭的釬焊，具體的制備方法包括以下步驟:
1、按前述重量百分數(shù)準確稱量各種原料，其中Cu、Ni以一號電解料加入，Si以高純多晶態(tài)加入，P以鎳磷中間合金形式加入。配好的原料放入真空感應(yīng)爐中熔化，開啟真空泵，真空度在1.033X 10-2?1.033X 10 -3Pa時，打開感應(yīng)電源熔煉，熔化溫度為1100?1200°C，待熔清后保溫3?6分鐘。
[0018]2、在真空感應(yīng)爐中沖入氬氣到0.5?0.8大氣壓時，把合金液倒入保溫爐的中間包中，通過其漏嘴在霧化桶中霧化。霧化采用高壓高純氮氣。
[0019]3、霧化的焊料合金通過粉末分級機分級，制成所需要粒度的焊料粉末。
[0020]實施例1
按質(zhì)量百分數(shù)Cu 18%，Si 0.3%，P 11% (N1-P22中間合金按50%加入)和鎳余量準確稱量各種原料，其中Cu、Ni以一號電解料加入，Si以高純多晶態(tài)加入，P以N1-P中間合金形式加入。配好的原料放入真空感應(yīng)爐中熔化，開啟真空泵，真空度在1.033X10_3Pa時，打開感應(yīng)電源熔煉，熔化溫度為1150°C，待熔清后保溫3分鐘。在真空感應(yīng)爐中沖入氬氣到0.8大氣壓時，把合金液倒入保溫爐的中間包中，通過其漏嘴在霧化桶中霧化。霧化采用高壓高純氮氣。霧化的釬料合金通過粉末分級機分級，制成所需要粒度的焊料粉末。焊料合金的同步差熱分析儀測定的熔化溫度曲線如圖1、圖2所示，加入Si后固相線溫度為885°C降到了 877°C，峰值溫度從894°C降到了 890°C，釬焊溫度可在940°C左右。鎳基焊料釬焊組織元素分布如圖3、圖4所示，釬焊管接頭釬焊顯微組織如圖5、圖6所示，加入Si后，焊料與鋼或邦迪管結(jié)合處邊界擴散和溶解過程更激烈，結(jié)合強度更高。
[0021]實施例2
按質(zhì)量百分數(shù)Cu 25%，Si 0.1%，P 12% (Ν?-Ρ22中間合金按54.5%加入)和鎳余量準確稱量各種原料，其中Cu、Ni以一號電解料加入，Si以高純多晶態(tài)加入，P以N1-P中間合金形式加入。配好的原料放入真空感應(yīng)爐中熔化，開啟真空泵，真空度在1.033X10_3Pa時，打開感應(yīng)電源熔煉，熔化溫度為1200°C，待熔清后保溫5分鐘。在真空感應(yīng)爐中沖入氬氣到0.6大氣壓時，把合金液倒入保溫爐的中間包中，通過其漏嘴在霧化桶中霧化。霧化采用高壓高純氮氣。霧化的焊料合金通過粉末分級機分級，制成所需要粒度的焊料粉末。焊料合金的同步差熱分析儀測定的熔化溫度曲線，鎳基焊料釬焊組織元素分布和釬焊管接頭釬焊顯微組織與實施例1基本相一致。
[0022]實施例3
按質(zhì)量百分數(shù)Cu 15%，Si 0.8%，P 9% (N1-P22中間合金按40.9%加入)和鎳余量準確稱量各種原料，其中Cu、Ni以一號電解料加入，Si以高純多晶態(tài)加入，P以N1-P中間合金形式加入。配好的原料放入真空感應(yīng)爐中熔化，開啟真空泵，真空度在1.033X10_2Pa時，打開感應(yīng)電源熔煉，熔化溫度為1100°C，待熔清后保溫6分鐘。在真空感應(yīng)爐中沖入氬氣到0.5大氣壓時，把合金液倒入保溫爐的中間包中，通過其漏嘴在霧化桶中霧化。霧化采用高壓高純氮氣。霧化的焊料合金通過粉末分級機分級，制成所需要粒度的焊料粉末。焊料合金的同步差熱分析儀測定的熔化溫度曲線，鎳基焊料釬焊組織元素分布和釬焊管接頭釬焊顯微組織與實施例1基本相一致。
[0023]上述實施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種用于管板接頭釬焊的鎳基焊料，其特征在于:按重量百分數(shù)計的，原料組分如下: Cu 15 ?25%， P 9 ?12%，Si 0.1 ?0.8%， Ni 余量。
2.—種用于管板接頭釬焊的鎳基焊料的制備方法，其特征在于:按重量百分數(shù)計的，原料組分如下:Cu 15?25%，P 9?12%，Si 0.1?0.8%，Ni余量；將配好的原料放入真空感應(yīng)爐中熔化，開啟真空泵，真空度在1.033X 10_2?1.033 X 10 _3Pa時，打開感應(yīng)電源熔煉，熔化溫度1100?1200°C，待熔清后保溫3?6分鐘，沖入氬氣到0.5?0.8大氣壓時，把合金液倒入保溫爐，通過保溫爐漏嘴在霧化桶中霧化，霧化的焊料合金通過粉末分級機分級，制成所需要粒度的焊料粉末。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于管板接頭釬焊的鎳基焊料及其制備方法。按重量百分數(shù)計的，原料組分如下：Cu 15～25%、P 9～12%、Si 0.1～0.8%和Ni余量；配好后放入真空感應(yīng)爐中熔化，開啟真空泵，真空度在1.033×10-2～1.033×10-3Pa時，打開感應(yīng)電源熔煉，熔化溫度1100～1200℃，待熔清后保溫3～6分鐘，沖入氬氣到0.5～0.8大氣壓時，把合金液倒入保溫爐，通過保溫爐漏嘴在霧化桶中霧化，粉末分級機分級而制成。本發(fā)明用于管板接頭釬焊時，由于加入硅，降低了焊料的熔點，提高焊料在焊縫中的毛細作用和浸潤性，焊料熔化后可填滿接縫；焊接的管子具有接頭強度高，耐沖擊，耐壓高，不滲漏等特點。
【IPC分類】B23K35-30, B23K35-40
【公開號】CN104842088
【申請?zhí)枴緾N201510299054
【發(fā)明人】祝邦文, 曹麗麗, 鄭軍, 管愛枝
【申請人】浙江科技學(xué)院
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年6月3日