CN104148760B - 一种黄铜制品的钎焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种黄铜制品的钎焊方法，其步骤为：⑴焊前准备；⑵涂覆覆盖剂；⑶炉中钎焊。本发明将黄铜制品在加热炉中钎焊，取代传统的火焰钎焊工艺，从钎焊工艺来讲，本发明采用的是炉中钎焊，由于炉内的保护气氛是氮气，而氮气无毒五害，不易燃易爆，绝对安全。与原焊接工艺相比改善了工作环境、降低了操作者的劳动强度。本发明以氮气作为保护气焊接黄铜产品、且在黄铜产品表面涂抹覆盖剂，该覆盖剂兼具阻止母材及钎料中元素挥发及助焊剂双重作用的焊接工艺方法及设备国内外尚无先例。

Description

一种黄铜制品的钎焊方法

技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及黄铜制品，尤其是一种黄铜制品的钎焊方法。

背景技术

目前乐器产品如大号、小号、萨克斯等等基本上都是以黄铜为原材料，经下料、弯曲或拉伸等机械成型加工，再经焊接而成。焊接工艺是焊接的一种即钎焊，具体的说是火焰钎焊。亦即：采用火焰焊炬加热产品的焊接部位，待焊接部位达到焊接温度后，人工将银钎料送至焊接连接处，钎料熔化后在毛细力的作用下填满焊接连接处的缝隙，凝固后形成焊缝。

焊炬是氧-乙炔、氧-液化石油气、氧-天然气、空气-液化石油气等组合，钎料为银钎料，丝状。钎剂为QJ-102粉状。

也有厂家将银钎料剪成定尺线段或焊环预置在焊缝部位，钎剂焊粉调制成糊状涂在焊接连接处，操作工只需将焊炬对准焊接连接处加热即可。

以上是国内99％以上的乐器生产厂家采用的焊接工艺，这种工艺既古老又传统，可以说自有乐器以来，该焊接工艺基本没有多大的变化。这种焊接工艺有如下缺点：

乐器产品由于受局部加热，产品每个部位的温度不同，形成热应力从而导致产品变形。而产品变形后矫形难度很大。

由于产品每个部位的温度不同，使黄铜母材每个部位的组织有差异，这对乐器表面的颜色及乐器的音色均造成影响。

焊接现场环境恶劣、工人劳动强度大。车间里有几十把甚至几百把焊枪同时在进行焊接操作，车间里温度很高且烟雾缭绕，严重影响操作者的身体健康。

由于系明火作业，安全隐患较大。

还有很多弊端，此处不再一一描述。

基于以上原因，乐器行业及焊接行业许多专家多年来一直寻找替代这种既古老又传统的焊接工艺，但效果都不理想而告失败。直至出现一种气体保护炉中钎焊工艺。这种工艺就是将乐器产品置于加热炉中，炉内充满保护气氛，产品在加热炉中被加热至焊接温度后，预置在焊接连接处的银钎料熔化，在毛细力的作用下填满焊接连接处的缝隙，此后乐器产品从炉中的加热区进入冷却区，凝固后形成焊缝产品出炉。这种焊接工艺被称为气体保护炉中钎焊，克服了许多原焊接工艺的缺点，但该工艺也有致命缺陷，即：炉中的保护气氛是由液氨裂解而成：液氨裂解的原理及缺陷如下：

裂解原理如下：

2NH₃—3H₂+N₂

该反应是在液氨被加热到约950度并在催化剂的作用下完成。裂解出的气体比例为75％氢气和25％氮气。

由于液氨来源方便，裂解制气设备简单，因此国内用氨分解做保护气氛的炉应用较多。但这种类型的钎焊炉有以下致命缺点：

液氨属易燃易爆且腐蚀性极强的有毒物品。人吸入后会窒息及中毒。因此一旦液氨发生泄漏后果不堪设想。我国每年都会发生多起液氨泄漏事故并造成重大损失。

裂解出的氢气高达75％，安全隐患大。

氢气与空气混合至一定比例时会产生爆炸，可见如此之高的氢气爆炸的倾向性有多大！如果爆炸的威力有多大！

能耗大。

能耗大主要体现在两个方面，一个是原料消耗，一个是电能消耗。

(1)、要产生保护气氛必须消耗大量的液氨，1公斤的液氨仅仅产生2.645Nm3的气体，可见如果需要产气量20Nm3/h的制气得需要多少液氨。所以这类型的钎焊炉液氨消耗量很大。

20Nm3/h×24h＝480Nm3/h 480Nm3/h÷2.645Nm3＝1269.6Kg

(2)、钎焊炉是依靠电加热提供焊接热源，需要消耗电能，而氨裂解实际上也是一台加热炉，而且其加热温度还很高(高达950度)、加热功率也不低，如果产气量为20立方左右的氨裂解设备其加热功率也要将近40KW。实际上钎焊炉的加热功率也就60KW。也就是说，如果客户购买的是60KW的钎焊炉，实际上买回来的是消耗近100KW的焊接炉，但生产厂家往往都回避该问题。

实际上，西方发达国家早就禁止使用氨分解作为保护气氛了。原因是由于在能源日趋紧张的当今，西方国家提出尽量使用可再生能源，作为液氨是不可再生能源，为不提倡且在某领域禁止使用。

如今，国内企业也越来越意识到使用液氨的潜在危险。这源于近几年国内因液氨发生的安全事故频发，造成重大伤亡和经济损失。私营企业家害怕因事故导致破产、国有企业领导害怕因事故导致牢狱之灾，当地政府的官员也害怕当地的企业发生安全事故而丢了乌纱帽。这就有了一个此前没有的怪现象，即：很多地方官员，尤其是乡镇一级的官员主动下企业排查，凡是使用易燃易爆有毒有害物品的，他们会明令禁止。因为这关系到他的政治前途。

乐器母材中的锌元素及钎料中的蒸汽压较低的元素在焊接温度下挥发，从而使：

(1)、产品表面脱锌致产品颜色出现色差。

(2)、产品母材机械性能下降。

(3)、钎料成分出现偏析致钎料的润湿性、填隙能力减弱及熔点升高，从而影响焊接质量。

正是由于以上原因，使得这种焊接工艺虽然能取代原火焰钎焊工艺，却没有得到广泛的推广应用。

经查询相关专利及其它文献：采用氮气作为保护气氛焊接的工艺设备有，但仅仅限于焊接铝及铝合金产品，但是由于黄铜制品与铝及铝合金产品化学性质差异较大，仅以氮气作为保护气氛焊接的工艺难以实施在黄铜产品的钎焊工艺中。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种有效提高生产效率、生产稳定性及合格率的黄铜制品的钎焊工艺。

本发明采用的技术方案是：

一种黄铜制品的钎焊方法，其步骤为：

⑴焊前准备：将黄铜制品除油污清洗、烘干、除锈清洗、二次烘干、产品预涂焊膏；

⑵涂覆覆盖剂：将预涂焊膏后的黄铜制品表面均匀涂抹覆盖剂；

⑶炉中钎焊：向炉中充氮气，将涂抹覆盖剂的黄铜制品预热至500℃，然后加热至700～800℃进行钎焊，焊接完成后将炉内温度预冷至500℃，然后冷却至60℃以下，将钎焊后的黄铜制品从炉内取出。

而且，所述覆盖剂包括如下重量份数的组分：

而且，所述覆盖剂的制备方法是：

⑴将各组分按照上述重量份数称重、搅拌、混匀，得到混合粉末；

⑵将混合粉末放入水中溶解，混合粉末与水的重量比为1:10，即得覆盖剂；

⑶将覆盖剂加热至60℃，将所述黄铜制品浸入加热后的覆盖剂中，干燥后即可送入所述炉中。

而且，经检验，所述覆盖剂的熔点为500℃～580℃，作用温度区间为560℃～900℃。

而且，所述炉中氮气纯度为99.995％；氮气压力为1.2Mpa；氮气露点≤-60℃。

而且，所述水为蒸馏水。

本发明优点和积极效果为：

1、本发明将黄铜制品在加热炉中钎焊，取代传统的火焰钎焊工艺，从钎焊工艺来讲，本发明采用的是炉中钎焊，由于炉内的保护气氛是氮气，而氮气无毒五害，不易燃易爆，绝对安全。与原焊接工艺相比改善了工作环境、降低了操作者的劳动强度。本发明以氮气作为保护气焊接黄铜产品、且在黄铜产品表面涂抹覆盖剂，该覆盖剂兼具阻止母材及钎料中元素挥发及助焊剂双重作用的焊接工艺方法及设备国内外尚无先例。

2、本发明采用氮气作为保护气氛，取代以液氨裂解气，氮气是中性气体，无毒无害、也不易燃易爆，很好的克服了液氨裂解的缺陷。制氮工艺不需要原料，它的原料就是空气。而我们知道，空气中78％是氮气，空气是取之不尽用之不竭的可再生能源，与液氨裂解相比，不需要原料；耗电量较之液氨裂解只是其约四分之一。

3、本发明中在黄铜产品表面涂有保护层以防止黄铜内锌的蒸发及银钎料中蒸汽压较低的元素挥发，乐器产品表面由于涂层的覆盖，黄铜中的锌元素不蒸发，使产品表面光滑，降低了产品后续的抛光工作量；银钎料也在涂层的覆盖下，钎料中蒸汽压较低的元素也不能挥发，钎料的成分及熔点不会发生变化，使焊接质量更稳定，产品合格率更高，由于氮气是中性气体，本身没有还原作用，因此涂层具有双重作用，即不但防止蒸汽压较低元素的蒸发，还兼具有钎剂作用，因此不再使用涂抹钎剂。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例1

一种黄铜乐器的钎焊方法，其步骤为：

⑴焊前准备：将黄铜乐器部件分别进行除油污清洗、烘干、除锈清洗、二次烘干等步骤、将各烘干后的部件组装、将组装好的黄铜乐器产品预涂焊膏；

⑵涂覆覆盖剂：将预涂焊膏后的黄铜乐器表面均匀涂抹覆盖剂；该覆盖剂包括如下重量的组分：

⑴将各组分按照上述重量称重、搅拌、混匀，得到混合粉末；

⑵将混合粉末放入水中溶解，混合粉末与水的重量比为1:10，即得覆盖剂；

⑶将覆盖剂加热至60℃，将所述黄铜乐器浸入加热后的覆盖剂中，干燥后即可送入所述炉中；

⑶炉中钎焊：向炉中充氮气，将涂抹覆盖剂的黄铜乐器预热至500℃，然后加热至700～800℃进行钎焊，焊接完成后将炉内温度预冷至500℃，然后冷却至60℃以下，将钎焊后的黄铜乐器从炉内取出。氮气的来源是一台制氮机，制氮机是采用变压吸附制氮技术(PSA)，其原理简单的说就是将空气经空压机打入一容器内，容器内设有分子筛，分子筛的作用就是只允许氮气通过，其它都被分子筛吸附，当吸附一定量后再解吸排除，炉中氮气纯度为99.995％；氮气压力为1.2Mpa；氮气露点≤-60℃。

经对比，采用本钎焊技术使产品生产效率较之原焊接工艺提高70％以上，产品一次合格率由80％提高至99％，产品焊接质量稳定性大大提高。

实施例2

一种黄铜水龙头的钎焊方法，其步骤为：

⑴焊前准备：将黄铜水龙头部件分别进行除油污清洗、烘干、除锈清洗、二次烘干等步骤、将各烘干后的部件组装、将组装好的黄铜水龙头产品预涂焊膏；

⑵涂覆覆盖剂：将预涂焊膏后的黄铜水龙头表面均匀涂抹覆盖剂，该覆盖剂包括如下重量的组分：

⑴将各组分按照上述重量称重、搅拌、混匀，得到混合粉末；

⑵将混合粉末放入水中溶解，混合粉末与水的重量比为1:10，即得覆盖剂；

⑶将覆盖剂加热至60℃，将所述黄铜水龙头浸入加热后的覆盖剂中，干燥后即可送入所述炉中；

⑶炉中钎焊：向炉中充氮气，将涂抹覆盖剂的黄铜水龙头预热至500℃，然后加热至700～800℃进行钎焊，焊接完成后将炉内温度预冷至500℃，然后冷却至60℃以下，将钎焊后的黄铜水龙头从炉内取出。氮气的来源是一台制氮机，制氮机是采用变压吸附制氮技术(PSA)，其原理简单的说就是将空气经空压机打入一容器内，容器内设有分子筛，分子筛的作用就是只允许氮气通过，其它都被分子筛吸附，当吸附一定量后再解吸排除，炉中氮气纯度为99.995％；氮气压力为1.2Mpa；氮气露点≤-60℃。

经对比，采用本钎焊技术使产品生产效率较之原焊接工艺提高70％以上，产品一次合格率由80％提高至99％，产品焊接质量稳定性大大提高。

实施例3

一种黄铜阀门的钎焊方法，其步骤为：

⑴焊前准备：将黄铜阀门部件分别进行除油污清洗、烘干、除锈清洗、二次烘干等步骤、将各烘干后的部件组装、将组装好的黄铜阀门产品预涂焊膏；

⑵涂覆覆盖剂：将预涂焊膏后的黄铜阀门表面均匀涂抹覆盖剂，该覆盖剂包括如下重量的组分：

⑴将各组分按照上述重量称重、搅拌、混匀，得到混合粉末；

⑵将混合粉末放入水中溶解，混合粉末与水的重量比为1:10，即得覆盖剂；

⑶将覆盖剂加热至60℃，将所述黄铜阀门浸入加热后的覆盖剂中，干燥后即可送入所述炉中；

⑶炉中钎焊：向炉中充氮气，将涂抹覆盖剂的黄铜阀门预热至500℃，然后加热至700～800℃进行钎焊，焊接完成后将炉内温度预冷至500℃，然后冷却至60℃以下，将钎焊后的黄铜阀门从炉内取出。氮气的来源是一台制氮机，制氮机是采用变压吸附制氮技术(PSA)，其原理简单的说就是将空气经空压机打入一容器内，容器内设有分子筛，分子筛的作用就是只允许氮气通过，其它都被分子筛吸附，当吸附一定量后再解吸排除，炉中氮气纯度为99.995％；氮气压力为1.2Mpa；氮气露点≤-60℃。

经对比，采用本钎焊技术使产品生产效率较之原焊接工艺提高70％以上，产品一次合格率由80％提高至99％，产品焊接质量稳定性大大提高。

Claims (6)

1.一种黄铜制品的钎焊方法，其特征在于：其步骤为：

⑴焊前准备：将黄铜制品除油污清洗、烘干、除锈清洗、二次烘干、产品预涂焊膏；

⑵涂覆覆盖剂：将预涂焊膏后的黄铜制品表面均匀涂抹覆盖剂；

⑶炉中钎焊：向炉中充氮气，将涂抹覆盖剂的黄铜制品预热至500℃，然后加热至700～800℃进行钎焊，焊接完成后将炉内温度预冷至500℃，然后冷却至60℃以下，将钎焊后的黄铜制品从炉内取出。

2.根据权利要求1所述的黄铜制品的钎焊方法，其特征在于：所述覆盖剂包括如下重量份数的组分：

3.根据权利要求2所述的黄铜制品的钎焊方法，其特征在于：所述覆盖剂的制备方法是：

⑴将各组分按照上述重量份数称重、搅拌、混匀，得到混合粉末；

⑵将混合粉末放入水中溶解，混合粉末与水的重量比为1:10，即得覆盖剂；

⑶将覆盖剂加热至60℃，将所述黄铜制品浸入加热后的覆盖剂中，干燥后即可送入所述炉中。

4.根据权利要求1所述的黄铜制品的钎焊方法，其特征在于：经检验覆盖剂的熔点为500℃～580℃，作用温度区间为560℃～900℃。

5.根据权利要求1所述的黄铜制品的钎焊方法，其特征在于：所述炉中氮气纯度为99.995％；氮气压力为1.2Mpa；氮气露点≤-60℃。

6.根据权利要求3所述的黄铜制品的钎焊方法，其特征在于：所述水为蒸馏水。