CN105127618B - 一种原位合成焊剂的高强韧复合银钎料环 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种原位合成焊剂的高强韧复合银钎料环，包括具有中空结构的银钎料环本体，银钎料环本体由银钎料管和填充其内的药芯组成的复合银钎料绕制而成；药芯由单质硼微粉，硼氢化钠或硼氢化钾，氟硼酸钾，硼酐或硼酸，氟化钾或氟化钠或氟化锂，氟氢化钾，氟铝酸钾按一定比例配制而成。本发明实现了药芯中的单质硼微粉与银钎料管中的金属元素可原位合成焊剂的目的，故可将药芯含量减少，且当药芯含量较低时，钎料仍具有良好的钎焊工艺性；同时由于钎料管的壁厚增加，使其具有良好的强韧性和高挺度，钎料的加工性能得以大大提高，最小直径可降至0.8mm，可轻易绕制成中径6mm以下的钎料环，有利于自动化钎焊工艺的推广应用。

Description

一种原位合成焊剂的高强韧复合银钎料环
技术领域
本发明涉及焊接材料，尤其是涉及一种原位合成焊剂的高强韧复合银钎料环。
背景技术
银钎料熔点适中，焊接工艺性好，具有良好的强度、韧性、导电性、导热性和耐蚀性，是应用最广的一类硬钎料。
随着高频感应焊机的发展，感应钎焊工艺在管路连接中的应用得到了突飞猛进的发展。感应钎焊操作简便、加热相对均匀、经济性好，不需要加热整个部件，感应加热允许快速局部加热，以最小的强度损失连接高强度的元件。为了节约钎料并产生统一的接头，控制钎料的使用量，环状钎料的应用越来越多，钎料环可预先装配，配合高频感应加热，实现定量供给钎料，高效、自动化生产，大大节约了成本。通过与火焰钎焊工艺的对比分析, 感应钎焊降低了焊漏、焊堵等不良现象,提高了产品质量。
药芯银焊条料由带状银钎料卷制成钎料管后，在管内填装一定比例的钎剂药芯制成。目前市场上常见的药芯银焊条直径一般为1.5～3mm，钎剂药芯所占比例多为12%～20%，由于钎料管的壁厚较薄，成品药芯银钎料的强度和韧性较差，难以制作中径6mm以下薄壁管路焊接用的钎料环，影响了药芯钎料的推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钎剂含量少、钎料管管壁厚，使用范围广的原位合成焊剂的高强韧复合银钎料环。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的原位合成焊剂的高强韧复合银钎料环，包括具有中空结构的银钎料环本体，所述银钎料环本体由银钎料管和填充其内的药芯组成的复合银钎料绕制而成；所述药芯由按重量百分比计的平均粒度0.002mm的单质硼微粉20%，硼氢化钾2.0%，氟氢化钾16%，氟硼酸钾21%，硼酐18%，氟化钾23%混合均匀构成。
所述复合银钎料的外径为0.8～4.0mm，壁厚为0.3～1.5mm，其横截面为圆形、椭圆形或多边形。
所述银钎料环本体为由复合银钎料绕制而成的单环圈结构或至少两圈以上间距小于1.0mm的多环圈结构。
所述银钎料管是由带状银钎料卷制而成，其组分为：Ag 1.5～65.0%、Cu 20.0～65.0%、Zn 4～42.0%、Sn 0～6.0%、Cd 0～26.0%、Ni 0～6.0%、Mn 0～8.0%、Si 0～5.0%和微量元素0～1.0%；所述微量元素取自Pd、Ga、In、Zr、Sb、Li、Re中的至少一种。
本发明原位合成焊剂的高强韧复合银钎料环的制备方法为：
第一步，按比例配制银钎料所需的各种金属元素，并熔炼、浇注成钎料铸锭；将在300~550℃马弗炉内预热好的铸锭放入挤压设备中挤压，并经轧制、分切、超声波清洗、烘干、接带制作成厚度0.3mm、宽度7.8mm的带状银钎料备用；
第二步，按比例称取各原料配制药芯，混合均匀后在120℃的低真空干燥箱中烘干250min，冷却待用；
第三步，将第一步制备的带状银钎料卷制成银钎料管，在卷制过程中将第二步制备的药芯加入其中，通过轧制或拉拔，制成所需直径的复合银钎料，由于药芯含量可减少，银钎料管的壁厚可增加，得到的复合银钎料的强度和韧度将增加，故可以拉拔到小于0.8mm以下较细的直径；
第四步，将复合银钎料绕制成中空结构的单环圈或多环圈钎料环即可，由于复合银钎料的直径较细，得到的钎料环的中径可小至6mm以下，满足了中径6mm以下薄壁管路焊接使用。
本发明的优点在于药芯中加入一定量的单质硼微粉，使药芯具有活性高、去膜能力强、流动性好等优点，药芯中有弥散的单质硼微粉，硼粉受热后能迅速脱去钎缝微区的氧：4B+3O2→2B2O3；硼酐又能与银钎料管中的铜、铁、锌、镍等元素氧化物形成易熔的硼酸盐：MeO+B2O3→MeO·B2O3，容易浮到钎缝表面，提高了钎料的流动铺展性；硼氢化钠与氧气反应生成偏硼酸钠：NaBH4+2O2→NaBO2+2H2O；偏硼酸钠又能与硼酸盐形成熔化温度更低的复合化合物：MeO+2NaBO2+B2O3→(NaBO2)2·Me(BO2)2，容易浮到钎缝表面；氟硼酸钾能还原不锈钢中的氧化铬，氟硼酸钾受热分解为氟化钾和三氟化硼：KBF4→KF+BF3，氟化钾可以降低钎剂的熔点和表面张力，并提高去膜能力；三氟化硼与氧化铬反应：BF3+Cr2O3→2CrF3+B2O3，硼酐能起到助流作用；氟氢化钾的熔点只有239℃，能降低药芯的熔点，在高温时分解为氟化钾和氟化氢：KHF2→KF+HF，分解的组分有利于清除氧化物。
本发明实现了药芯中的单质硼微粉与银钎料管中的金属元素可原位合成焊剂的目的，故可将药芯含量减少，且当药芯含量较低时，钎料仍具有良好的钎焊工艺性；同时由于钎料管的壁厚增加，使其具有良好的强韧性和高挺度，钎料的加工性能得以大大提高，最小直径可降至0.8mm，可轻易绕制成中径6mm以下薄壁管路焊接用的钎料环，有利于自动化钎焊工艺的推广应用。
本发明制备的复合钎料环与同等重量同规格的药芯焊条和实芯钎料相比，可以钎焊更多数量的工件，节约成本；本发明更加容易准确控制钎剂的用量，有效降低了焊剂的使用量，可获得精密平滑、光亮、质量稳定的接头，并大大减轻了钎焊过程的劳动强度和环境污染。本发明在钎料规格不改变的前提下，可通过灵活调整钎料中药芯的比例得到不同的金属填充量；特别是在钎焊大间隙薄壁管路组件时能确保足够填充量的钎料。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的原位合成焊剂的高强韧复合银钎料环做更加详细的说明。
实施例1
本发明的原位合成焊剂的高强韧复合银钎料环，包括具有中空结构的三环圈银钎料环本体，该银钎料环本体由银钎料管和填充其内的药芯组成的复合银钎料绕制而成；药芯由平均粒度0.002mm的单质硼微粉13%，硼氢化钠12%，氟硼酸钾23%，硼酐21%，氟化钾31%混合均匀构成；银钎料管由银、铜、锌、锡按比例熔炼浇注轧制得到的BAg34Cu36Zn27.5Sn2.5带状银钎料（厚度0.3 mm、宽度7.8mm）卷制而成，在卷制过程中，将药芯填加其中，经轧制、拉拔成直径1.5mm的复合银钎料；然后绕制成中径13mm的复合银钎料环，该复合银钎料环可用于焊接钢-钢、铜-钢等管路接头。
实施例2
本发明的原位合成焊剂的高强韧复合银钎料环，包括具有中空结构的三环圈银钎料环本体，该银钎料环本体由银钎料管和填充其内的药芯组成的复合银钎料绕制而成；药芯组分与实施例1相同，银钎料管为BAg50Cu34Zn16钎料。经轧制、拉拔成直径0.8mm的复合银钎料后，绕制成中径为4mm的复合银钎料环，可用于焊接钢-钢、铜-钢等管路接头。
实施例3
本发明的原位合成焊剂的高强韧复合银钎料环，包括具有中空结构的单环圈银钎料环本体，该银钎料环本体由银钎料管和填充其内的药芯组成的复合银钎料绕制而成；药芯组分与银钎料管组分均与实施例1相同，绕制成的复合银钎料环中径为12mm，可用于焊接钢-钢、铜-钢等管路接头。
实施例4
本发明的原位合成焊剂的高强韧复合银钎料环，包括具有中空结构的三环圈银钎料环本体，该银钎料环本体由银钎料管和填充其内的药芯组成的复合银钎料绕制而成；药芯由平均粒度0.002mm的单质硼微粉20%，硼氢化钾2.0%，氟氢化钾16%，氟硼酸钾21%，硼酐18%，氟化钾23%混合均匀构成；银钎料管组分与实施例1相同，绕制成的复合银钎料环中径为4mm，可用于焊接钢-钢、铜-钢等管路接头。
需要时，药芯的组分和银钎料管的组分可以在本发明公布的范围内进行调整。

Claims (2)

1.一种原位合成焊剂的高强韧复合银钎料环，包括具有中空结构的银钎料环本体，所述银钎料环本体由银钎料管和填充其内的药芯组成的复合银钎料绕制而成；其特征在于：所述药芯由按重量百分比计的平均粒度0.002mm的单质硼微粉20%，硼氢化钾2.0%，氟氢化钾16%，氟硼酸钾21%，硼酐18%，氟化钾23%混合均匀构成；所述银钎料管是由带状银钎料卷制而成，所述复合银钎料的外径为0.8～4.0mm，壁厚为0.3～1.5mm，其横截面为圆形、椭圆形或多边形，其重量百分比为：Ag 1.5～65.0%、Cu 20.0～65.0%、Zn 4～42.0%、Sn 0～6.0%、Cd 0～26.0%、Ni 0～6.0%、Mn 0～8.0%、Si 0～5.0%和微量元素0～1.0%；所述微量元素取自Pd、Ga、In、Zr、Sb、Li、Re中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的原位合成焊剂的高强韧复合银钎料环，其特征在于：所述银钎料环本体为由复合银钎料绕制而成的单环圈结构或两圈以上间距小于1.0mm的多环圈结构。
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