CN101941106B - 超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温钎焊工艺 - Google Patents

超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温钎焊工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN101941106B
CN101941106B CN2010105185044A CN201010518504A CN101941106B CN 101941106 B CN101941106 B CN 101941106B CN 2010105185044 A CN2010105185044 A CN 2010105185044A CN 201010518504 A CN201010518504 A CN 201010518504A CN 101941106 B CN101941106 B CN 101941106B
Authority
CN
China
Prior art keywords
laminated material
high temperature
stainless steel
super
super nickel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010105185044A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101941106A (zh
Inventor
李亚江
张永兰
吴娜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN2010105185044A priority Critical patent/CN101941106B/zh
Publication of CN101941106A publication Critical patent/CN101941106A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101941106B publication Critical patent/CN101941106B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

本发明公开了一种超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温钎焊工艺,其特征在于,步骤如下:(1)焊前对超级镍叠层材料和Cr18-Ni8不锈钢待焊表面进行清理,除去表面的油污和氧化膜,并进行干燥处理;(2)在超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢之间填充Ni-Cr-Si-B系膏状镍基高温钎料;(3)将上述装配好的焊件放入真空加热炉中进行真空钎焊,钎焊温度为1050~1230℃;(4)控制降温速度,真空室温度冷却至100℃以下时将焊件取出。采用本发明的真空钎焊工艺,可得到连接可靠、钎缝成形美观、界面结合稳定的接头,满足航空航天、能源动力、化工设备等领域对高温结构材料的要求。

Description

超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温钎焊工艺
技术领域
本发明涉及镍基叠层材料的钎焊工艺,尤其涉及超级镍叠层材料与不锈钢异种材料的高温钎焊工艺,属于材料焊接技术领域。
背景技术
超级镍叠层材料是由超级镍复层和Ni-Cr合金基层通过等静压真空轧制而成的一种新型复合材料,其中叠层材料的超级镍复层厚度为0.3~0.6mm,Ni-Cr合金基层厚度约为2.0mm。这种叠层材料复合了超级镍与Ni-Cr高温合金两种材料各自的优点,可以获得单一材料所不具有的物理和化学性能,是制造高推重比发动机和动力部件的理想材料,具有重量轻、使用寿命长的性能特点。
由于超级镍复层与Ni-Cr基层的热物理性能不同,所以这种材料采用熔焊方法焊接时容易产生焊接裂纹,尤其是与不锈钢焊接时,二者的化学成分及热膨胀系数相差很大,使焊接更加困难。中国发明专利ZL 200810016502.8,公开号为:CN101284329,公开了一种填丝钨极氩弧焊方法,通过严格控制焊接参数实现了超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的熔焊,但对于较薄的超级镍叠层材料板材,采用填丝钨极氩弧焊方法易产生焊接变形,并且接头质量受焊接参数的影响较大,如参数或操作不当易引起超级镍复层的过烧、Ni-Cr基层的未熔合等缺陷。
发明内容
针对上述现有技术,本发明提出了一种超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温真空钎焊工艺,该工艺不需添加钎剂,通过Ni-Cr-Si-B系镍基高温钎料的自熔合特点将超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢连接到一起,能够获得成形良好、无裂纹、无脆性化合物的超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温钎焊接头,满足异种超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢复合结构1000℃以上高温的使用要求。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温钎焊工艺,步骤如下:
(1)焊前对超级镍叠层材料和Cr18-Ni8不锈钢待焊表面进行清理,除去表面的油污和氧化膜,并进行干燥处理;
(2)在超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢之间填充Ni-Cr-Si-B系膏状镍基高温钎料,控制接头间隙在0.2~0.4mm;
(3)将上述装配好的超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢焊件放入真空加热炉中进行真空钎焊,控制升温速度在15~20℃/min,钎焊温度为1050~1230℃,保温时间10~25min,真空度不低于1.33×10-4Pa;
(4)控制降温速度在20~50℃/min,真空室温度冷却至100℃以下时将焊件取出。
所述步骤(1)中,超级镍叠层材料和Cr18-Ni8不锈钢待焊表面油污的去除方法是:
小批量生产时,把焊件置于丙酮溶液中超声清洗2~3min,然后用清水冲洗,烘干;
或:大批量生产时,把焊件置于四氯化碳溶液中超声清洗5~8min,然后用清水冲洗,烘干。
所述步骤(1)中,超级镍叠层材料和Cr18-Ni8不锈钢待焊表面氧化膜的去除方法是:
小批量生产时,用砂纸打磨表面至出现金属光泽,然后用酒精冲洗、吹干;所用的砂纸表面太粗糙或太光滑都不利于钎料扩散和铺展,推荐选用600~1200号的砂纸;
或:大批量生产时,用化学浸蚀的方法除去不锈钢表面的氧化膜,即:把零件置于H2SO4含量为1.16%、HCl含量为15%、HNO3含量为5%(均为体积百分比)的水溶液中,在100℃条件下浸蚀30s,取出用冷水冲洗后烘干。
上述油污的去除方法和氧化膜的去除方法均为常规技术,不属于本发明的发明点,在此不做过多的描述。
所述步骤(2)中,Ni-Cr-Si-B系膏状镍基高温钎料的化学成分为:Ni 79~85%,Cr6.0~8.0%,Si 4.0~5.0%,B 2.5~3.5%,Fe 2.5~3.5%,P≤0.02%,,Ti≤0.05%,Co≤0.10%,C≤0.06%,以质量百分比计。
所述Ni-Cr-SI-B系膏状镍基高温钎料的固相线温度为970℃,液相线温度为1000℃,钎料的熔化温度间隔小,具有良好的流动性。
所述步骤(3)中,在加热过程中,可以设置几个保温平台使真空室内部和焊件温度均匀,特别是厚度较大的焊件,要适当延长保温平台和钎焊过程的保温时间、降低冷却速度。
本发明提出的采用Ni-Cr-Si-B系镍基钎料进行超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温真空钎焊工艺,真空钎焊时由于超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢整体加热,因此接头的变形程度及未熔合都比熔焊时小的多,并且接头质量受焊接操作的影响较小,这种方法可以严格控制工艺参数,接头成形率可达100%。特别适于连接件复杂、精密的耐高温零部件。采用的Ni-Cr-Si-B系镍基钎料,熔点较高,钎料的固相线与液相线温度间隔较小,具有良好的流动性和填缝能力,适于工作温度较高(1000℃以上)的零部件的连接和应用。实现超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温钎焊,能够大大推动超级镍叠层复合材料的应用。
本发明提出的超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温钎焊工艺,可形成界面结合良好的钎焊接头,可用于工作温度较高(1000℃以上)的耐热零部件的应用。也可应用于超级镍叠层材料与其他高温合金、金属间化合物的钎焊连接。
本发明提出的超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温钎焊工艺,采用Ni-Cr-Si-B系镍基高温钎料,无需钎剂实现了超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温钎焊,并且连接可靠、钎缝成形美观、界面结合稳定,能够发挥超级镍叠层材料的高温性能优势,满足航空航天、能源动力、化工设备等领域对高温结构材料的要求。
附图说明
图1为实施例1中叠层材料与不锈钢高温钎焊接头示意图。
其中,①:叠层复合材料;②:Cr18-Ni8不锈钢;③:Ni-Cr-Si-B钎料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1:
厚度为2.6mm的超级镍叠层材料与厚度为2.6mm的Cr18-Ni8不锈钢平板对接钎焊。被连接件长度30mm,宽度为10mm。超级镍叠层材料复层的厚度为0.3mm,Ni-Cr基层的厚度为2.0mm。
具体的高温真空钎焊工艺步骤如下:
(1)焊前将被连接件置于四氯化碳溶液中超声清洗3min,取出用冷水冲洗干净后烘干。用600号砂纸打磨除去超级镍叠层材料和不锈钢待连接件表面的氧化膜,用酒精冲洗后吹干。
(2)将被连接件放置在铺有云母箔片的真空室石墨板上,云母箔片的作用是防止钎料与石墨板粘连在一起。把膏状Ni-Cr-Si-B系高温镍基钎料涂于接头间隙,间隙两端加入厚度为0.2mm的不锈钢箔片控制接缝间隙,用刀片除去钎缝周围多余的钎料,被连接件用不锈钢工装板固定和夹紧。所用的Ni-Cr-Si-B系镍基高温钎料的化学成分(质量分数)为:Ni 82%,Cr 7.0%,Si 4.5%,B 3.1%,Fe 3.0%,C≤0.06%。
(3)把固定好的被连接件放入真空炉中进行真空钎焊,钎焊温度为1060℃,保温时间为20min,真空度为1.33×10-4Pa。加热过程分为如下几个阶段:①室温加热至300℃,加热速度15℃/min;②保温300℃×5min;③加热至800℃,加热速度15℃/min;④保温800℃×5min;⑤加热至1000℃,加热速度10℃/min;⑥保温1000℃×10min;⑦加热至1060℃,加热速度8℃/min。
(4)真空室温度冷却至80℃时将被连接件取出。
获得的超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢钎焊接头成形良好,钎缝无裂纹、无脆性化合物产生,满足被连接件在较高温度下的使用要求,如图1所示。
实施例2:
厚度为3mm的超级镍叠层材料与厚度为3mm的Cr18-Ni8不锈钢直角连接。被连接件长度30mm,宽度为20mm,超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢尺寸相同。超级镍叠层材料复层厚度为0.3m,Ni-Cr合金基层的厚度为2.4mm。
具体的真空高温钎焊工艺步骤如下:
(1)现将叠层复合材料和不锈钢接头处打磨成45°斜角;将被连接件置于四氯化碳溶液中超声清洗5min,取出用冷水冲洗干净后烘干。用600号砂纸打磨除去超级镍叠层材料和不锈钢待钎焊表面的氧化膜,用酒精冲洗后吹干。
(2)将被连接件放置在铺有云母箔片的石墨板上,云母箔片的作用是防止连接件与石墨板粘连。将叠层复合材料与Cr18-Ni8不锈钢角接,把Ni-Cr-Si-B系膏状镍基高温钎料涂于角接缝隙处,接缝间隙0.2mm,缝隙两端加入厚度为0.2mm的不锈钢箔片控制间隙;用刀片除去钎缝周围多余的钎料,被连接件用不锈钢工装板固定和夹紧。所有的Ni-Cr-Si-B系镍基高温钎料的化学成分(质量分数)为:Ni 82%,Cr 7.0%,Si 4.5%,B 3.1%,Fe 3.0%,C≤0.06%。
(3)把被连接件放入真空炉中进行真空钎焊,钎焊温度为1100℃,保温时间为15min,真空度为1.33×10-4Pa。加热过程分为如下几个阶段:①室温加热至300℃,加热速度15℃/min;②保温300℃×5min;③加热至800℃,加热速度15℃/min;④保温800℃×5min;⑤加热至1000℃,加热速度10℃/min;⑥保温1000℃×15min;⑦加热至1100℃,加热速度10℃/min。
(4)真空室温度冷却至80℃以下时将被连接件取出。
获得的超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢角接钎焊接头成形良好,钎缝无裂纹、无脆性化合物产生,满足被连接件在较高温度下的使用要求。

Claims (4)

1.一种超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温钎焊工艺,其特征在于,步骤如下:
(1)焊前对超级镍叠层材料和Cr18-Ni8不锈钢待焊表面进行清理,除去表面的油污和氧化膜,并进行干燥处理;
(2)在超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢之间填充Ni-Cr-Si-B系膏状镍基高温钎料,控制接头间隙在0.2~0.4mm;
(3)将上述装配好的超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢焊件放入真空加热炉中进行真空钎焊,控制升温速度在15~20℃/min,钎焊温度为1050~1230℃,保温时间10~25min,真空度不低于1.33×10-4Pa;
(4)控制降温速度在20~50℃/min,真空室温度冷却至100℃以下时将焊件取出。
2.根据权利要求1所述的超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温钎焊工艺,其特征在于:
所述步骤(1)中,超级镍叠层材料和Cr18-Ni8不锈钢待焊表面油污的去除方法是:把焊件置于丙酮溶液中超声清洗2~3min,然后用清水冲洗,烘干;或:把焊件置于四氯化碳溶液中超声清洗5~8min,然后用清水冲洗,烘干。
3.根据权利要求1所述的超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温钎焊工艺,其特征在于:
所述步骤(1)中,超级镍叠层材料和Cr18-Ni8不锈钢待焊表面氧化膜的去除方法是:用砂纸打磨表面至出现金属光泽,然后用酒精冲洗、吹干;或:把零件置于H2SO4含量为1.16%、HCl含量为15%、HNO3含量为5%的水溶液中,在100℃条件下浸蚀30s,取出用冷水冲洗后烘干。
4.根据权利要求1所述的超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温钎焊工艺,其特征在于:
所述步骤(2)中,Ni-Cr-Si-B系膏状镍基高温钎料的化学成分为:Ni 79~85%,Cr 6.0~8.0%,Si 4.0~5.0%,B 2.5~3.5%,Fe 2.5~3.5%,P≤0.02%,,Ti≤0.05%,Co≤0.10%,C≤0.06%,以质量百分比计。
CN2010105185044A 2010-10-25 2010-10-25 超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温钎焊工艺 Expired - Fee Related CN101941106B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105185044A CN101941106B (zh) 2010-10-25 2010-10-25 超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温钎焊工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105185044A CN101941106B (zh) 2010-10-25 2010-10-25 超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温钎焊工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101941106A CN101941106A (zh) 2011-01-12
CN101941106B true CN101941106B (zh) 2012-06-27

Family

ID=43433415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010105185044A Expired - Fee Related CN101941106B (zh) 2010-10-25 2010-10-25 超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温钎焊工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101941106B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102489816A (zh) * 2011-12-23 2012-06-13 山东大学 超级镍叠层复合材料与Cr18-Ni8不锈钢的非晶钎焊工艺
CN102489815B (zh) * 2011-12-23 2014-08-13 山东大学 超级镍叠层复合材料的非晶钎焊工艺
CN102554509B (zh) * 2012-02-24 2013-10-23 山东大学 一种钼铜合金与不锈钢的真空钎焊钎料及工艺
CN105598543B (zh) * 2016-03-25 2018-01-02 中国科学院金属研究所 一种镍基高温合金或不锈钢连接用含硅硼的中间层合金及其应用
CN108637481A (zh) * 2018-03-21 2018-10-12 重庆材料研究院有限公司 提高钎焊接头性能的激光表面处理方法
CN109940309B (zh) * 2019-05-06 2022-03-29 衢州学院 钎料组合物以及镍基合金的焊接方法和焊接件
CN110052682A (zh) * 2019-05-08 2019-07-26 成立航空技术有限公司 一种dd6单晶和gh5188合金真空钎焊方法
CN110394522B (zh) * 2019-08-12 2021-02-26 河北工业大学 一种变形镍基合金与铸造Ni3Al基合金的钎焊工艺
CN111531239A (zh) * 2020-04-30 2020-08-14 重庆派斯克刀具制造股份有限公司 刨刀用高频钎焊及热处理工艺

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000045987A1 (fr) * 1999-02-02 2000-08-10 Sumitomo Special Metals Co., Ltd. Materiau composite de brasage et structure brasee
JP2004066324A (ja) * 2002-08-08 2004-03-04 Neis Co Ltd アルミニウム系金属と異材金属のろう付け方法
DE10328596A1 (de) * 2003-06-25 2005-01-13 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Laserschweißen von Bauteilen
CN1633333A (zh) * 2002-04-29 2005-06-29 洛林炭工程化学设备公司 用于制造带有金属支撑部件和抗腐蚀金属覆盖层的化学设备器件的方法
JP2005186106A (ja) * 2003-12-25 2005-07-14 Hitachi Cable Ltd ろう付け方法及びそれに用いるろう材並びにそのろう材を用いた複合材及びろう付け製品
CN101028675A (zh) * 2007-04-10 2007-09-05 孟庆连 一种不锈钢与钢复合用钎料及其使用方法
CN101284329A (zh) * 2008-05-28 2008-10-15 山东大学 超级镍/NiCr叠层复合材料的填丝钨极氩弧焊工艺
CN101774062A (zh) * 2009-12-30 2010-07-14 山东大学 一种叠层复合材料与不锈钢的氩弧熔钎焊方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000045987A1 (fr) * 1999-02-02 2000-08-10 Sumitomo Special Metals Co., Ltd. Materiau composite de brasage et structure brasee
CN1633333A (zh) * 2002-04-29 2005-06-29 洛林炭工程化学设备公司 用于制造带有金属支撑部件和抗腐蚀金属覆盖层的化学设备器件的方法
JP2004066324A (ja) * 2002-08-08 2004-03-04 Neis Co Ltd アルミニウム系金属と異材金属のろう付け方法
DE10328596A1 (de) * 2003-06-25 2005-01-13 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Laserschweißen von Bauteilen
JP2005186106A (ja) * 2003-12-25 2005-07-14 Hitachi Cable Ltd ろう付け方法及びそれに用いるろう材並びにそのろう材を用いた複合材及びろう付け製品
CN101028675A (zh) * 2007-04-10 2007-09-05 孟庆连 一种不锈钢与钢复合用钎料及其使用方法
CN101284329A (zh) * 2008-05-28 2008-10-15 山东大学 超级镍/NiCr叠层复合材料的填丝钨极氩弧焊工艺
CN101774062A (zh) * 2009-12-30 2010-07-14 山东大学 一种叠层复合材料与不锈钢的氩弧熔钎焊方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101941106A (zh) 2011-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101941106B (zh) 超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的高温钎焊工艺
JP6085256B2 (ja) 損傷した熱機械的部品の局部補修のプロセスおよび該プロセスに従って補修された部品、特に、タービン部品
CN101494322B (zh) 一种钨铜连接方法
JP2014513207A5 (zh)
JP5734272B2 (ja) Niをベースとするろうからなる少なくとも1つの第1の層と活性な元素を含む少なくとも1つの第2の層とを備える複ろう部材、該複ろう部材を製造する方法及び該複ろう部材の使用
CN106271214B (zh) 一种钎焊不锈钢用Ag-Cu/W纳米多层膜钎料的制备方法
CN110394522B (zh) 一种变形镍基合金与铸造Ni3Al基合金的钎焊工艺
CN112008180A (zh) 一种Ni3Al基单晶合金的高性能钎焊方法
CN113001024B (zh) 异种材料的激光焊接方法
CN113909610B (zh) 一种第三代单晶高温合金的高性能钎焊方法
CN110682029B (zh) 一种石墨与不锈钢的接触反应用活性连接剂及钎焊方法
CN102335793B (zh) 不锈钢与氧化铝陶瓷的连接方法
JP2014534079A (ja) 凸部の抵抗ろう付けを用いた超合金構造の接合または補修方法および対応する超合金コンポーネント
CN101992331B (zh) 超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的真空钎焊工艺
CN102489815B (zh) 超级镍叠层复合材料的非晶钎焊工艺
US7775416B2 (en) Microwave brazing process
CN104741722A (zh) TiNi钎料真空钎焊TZM合金与ZrC/W复合材料的方法
CN102489816A (zh) 超级镍叠层复合材料与Cr18-Ni8不锈钢的非晶钎焊工艺
CN105834540B (zh) 一种Ti-Ni高温钎料钎焊TZM合金的方法
CN114833412B (zh) Dd6单晶和gh3536合金的钎焊方法
JP2001026855A (ja) 自己ろう付け性に優れたニッケルろう被覆ステンレス鋼板の製造方法
CN107794528A (zh) 一种高温合金表面耐磨抗氧化涂层的制备方法
CN106270869A (zh) 一种铜合金接触反应钎焊方法及所用活性连接剂
CN113020840A (zh) 一种铍材与金属件之间的钎焊方法
CN111438465B (zh) Nb-Si基超高温结构材料的Ti-Ni-Nb钎焊料及钎焊连接工艺

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120627

Termination date: 20141025

EXPY Termination of patent right or utility model