CN108247235A - 一种油冷器在低真空条件下快速钎焊的镍基钎料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油冷器在低真空条件下快速钎焊的镍基钎料，包括：镍基钎料的化学成分及其重量百分比为:Cr:28.0～30.0％,P:5.0～7.0％,Si:3.5～4.5％,Mn:0.3～0.5％,Ti:0.1～0.2％,Fe:2.0～5.0％,杂质元素S、O、N之和：0～0.2％,C：0～0.2％,余量为Ni。通过添加铬铁粉，可以提高合金在低真空条件下的抗氧化性，解决发黑问题，添加钛、锰元素，可以在低真空条件下除掉微量的氧，增大钎料对不锈钢的润湿铺展性能，新型镍基膏状钎料具有较好的流动性，成本适中，满足强度要求，且具有良好的抗腐蚀性能。

Description

一种油冷器在低真空条件下快速钎焊的镍基钎料

技术领域

本发明涉及焊接领域，尤其涉及一种油冷器在低真空条件下快速钎焊的镍基钎料。

背景技术

随着排放法规的不断升级，发动机的要求也不断提高。发动机润滑系统的油温越来越高，甚至高达150℃，油冷器的作用日益增强。目前不锈钢油冷器产品多数采用纯铜钎料焊接方式，使用中发现，高温机油对油冷器通道内的铜不断冲刷产生铜腐蚀现象，腐蚀产物随机油进入发动机中将造成发动机部件的磨损进而影响其使用性能。

目前已有重汽、锡柴、康明斯、卡特皮勒、珀金斯等国内、国际客户明确提出了低铜不锈钢油冷器的需求。油冷器通用的焊接方式是采用真空钎焊炉在低真空无扩散泵条件下通过充氮气分压保护焊接。如果不改变当前的焊接工艺，而直接将传统铜钎料切换成镍基钎料，带来的问题是镍基焊料会出现氧化，造成表面发黑。如果将所有的低真空改造成高真空，则成本会增加较多，且高真空钎焊炉对真空度要求极高，长期使用，钎料中的挥发物会在炉壁上形成油状物残留，污染炉子气氛，造成真空炉后期使用及维护成本大幅度增加。因此需对镍基钎料配方进行改进以适应全国各油冷器厂家当前的低真空焊接工况。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种解决或部分解决上述问题的油冷器在低真空条件下快速钎焊的镍基钎料。

为达到上述技术方案的效果，本发明的技术方案为：一种油冷器在低真空条件下快速钎焊的镍基钎料，包括：镍基钎料的化学成分及其重量百分比为:Cr:28.0～30.0％,P:5.0～7.0％,Si:3.5～4.5％,Mn:0.3～0.5％,Ti:0.1～0.2％,Fe:2.0～5.0％,杂质元素S、O、N之和：0～0.2％,C：0～0.2％,余量为Ni；

镍基钎料的制备步骤包括：

步骤一：选取纯度均大于99.0％(质量分数)、粒度为300目的镍粉、铬粉、磷粉、硅粉、钛粉、锰粉、铬铁粉，按照镍基钎料的化学成分及其重量百分比配置原料；

步骤二：将原料放入真空感应炉内加热熔化，控制炉内温度为1400～1500℃；将熔化均匀后的熔液倒入漏包中，控制漏包的温度为1000～1200℃；漏包设有导液管，熔化均匀后的熔液将从导液管流出，利用高压气流将流出熔液破碎成细小的雾状液滴，高压气流为高纯氮气，压力为6～7MPa；雾状液滴下落过程中会冷却凝固成粉末，粉末筛分后得到钎料粉末；

步骤三：将钎料粉末和粘结剂按质量比为5:1的比例均匀混合，制成镍基钎料，粘结剂是聚乙烯醇与硅油的混合物。

镍基钎料适用于快速钎焊设备，快速钎焊设备包括：钎料填充装置、焊炉装置、抽气装置、加热装置、冷却装置、协调装置、反馈装置；

协调装置和反馈装置通过总线连接；抽气装置、加热装置、冷却装置都集成在焊炉装置上且都和协调装置相连；焊炉装置包括炉腔和炉壁，抽气装置、加热装置放置在炉腔内，冷却装置放置于炉壁外；

焊料填充装置包括焊缝扫描单元、补给单元；快速钎焊设备的输入是油冷器装配完成后得到的待焊件，待焊件被送入焊缝扫描单元，焊缝扫描单元通过激光扫描仪器测定待焊件的焊接部位的装配间隙，并给装配间隙盖上间隙标签，间隙标签取值为0或1，装配间隙小于0.05mm时，间隙标签取值为0，装配间隙不小于0.05mm时，间隙标签取值为1，盖上间隙标签后，待焊件被送入补给单元；补给单元有两种工作模式，单向补给模式和双向补给模式，补给过程如下：镍基钎料放置在补给单元内，待焊件被送入补给单元后，补给单元识别间隙标签，间隙标签取值为0时则启动单向补给模式，将镍基钎料单向涂抹于焊接部位，间隙标签取值为1时则启动双向补给模式，将镍基钎料单向涂抹于焊接部位后再反向涂抹一遍；涂抹完镍基钎料后，待焊件被送入焊炉装置；

抽气装置用于向炉腔内抽取气体或填充氮气，从而维持炉腔内的压强；加热装置用于维持炉腔内的温度；冷却装置包括三个冷却通道，通过冷却通道内的冷却水的循环流动可以带走炉壁的热量，从而降低炉壁的温度；协调装置用于控制抽气装置、加热装置、冷却装置的工作状态，并与反馈装置传输信息，具体过程如下：待焊件进入焊炉装置后，协调装置发送启动指令给抽气装置、加热装置、冷却装置；抽气装置接收到启动指令后，快速抽取炉腔内气体并实时测量炉腔内的压强，当炉腔内的压强达到3×10^-1Pa时停止快速抽气，并维持炉腔内的压强在3×10^-1～1Pa范围内；加热装置接收到启动指令后，给炉腔快速加热并实时测量炉腔内的温度，当炉腔内的温度达到1000℃时停止快速加热，并维持炉腔内的温度在1000℃～1200℃范围内；冷却装置接收到启动指令后，先启动一个冷却通道，40min后启动两个冷却通道；启动指令发送100min后，协调装置再发送关闭指令给抽气装置、加热装置、冷却装置；抽气装置接收到关闭指令后，向炉腔内快速填充氮气，当炉腔内的压强达到150Pa时，停止快速填充氮气，并维持炉腔内的压强在150～250Pa范围内；加热装置接收到关闭指令后，停止工作；冷却装置接收到关闭指令后，启动三个冷却通道；在上述过程中，抽气装置、加热装置、冷却装置分别实时测量炉腔内的压强、炉腔内的温度、炉壁的温度，并将测量值传输给协调装置；协调装置将测量值通过总线同步传输给反馈装置；

反馈装置包括显示屏和停止按钮，显示屏用于显示测量值；当工作人员发现测量值存在异常时，可以启动停止按钮，启动后反馈装置则发送强制指令给协调装置，协调装置再将强制指令同步发送给抽气装置、加热装置，强行关闭抽气装置、加热装置。

本发明的有益成果为：本发明提供了一种油冷器在低真空条件下快速钎焊的镍基钎料，通过添加铬铁粉，可以提高合金在低真空条件下的抗氧化性，解决发黑问题，添加钛、锰元素，可以在低真空条件下除掉微量的氧，增大钎料对不锈钢的润湿铺展性能，新型镍基膏状钎料具有较好的流动性，成本适中，满足强度要求，且具有良好的抗腐蚀性能。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。具体方法如下：

实施例1：本实施例具体说明了油冷器的结构及钎焊要求，如下：

本实施例中油冷器为不锈钢油冷器，属于板翅式换热器的一种，结构上更为紧凑，其冷、热通道采取间隔排列。热通道通以热介质即来自机油泵的高温机油，冷通道通以冷却介质即冷却液，50％乙二醇与50％水的混合溶液。油冷器结构组成包括底安装板、芯体和顶板。底安装板上布置有油进口、油出口、冷却液进口和冷却液出口。油进口、油出口与热通道一起构成了油路，冷却液进口、冷却液出口与冷通道一起构成了水路。芯体是油冷器的核心，其基本组成单元是翅片与芯片叠加形成的通道，即在芯片上放一翅片，然后再在翅片上放一芯片。

油冷器为全钎焊结构，产品采用镍基膏状钎料一次入炉钎焊成型。钎焊部位包括底安装板与底芯片的连接，通道内翅片与芯片之间的连接，芯片翻边部位之间的连接，芯片水道、油道凸台部位的连接以及顶芯片与顶板的连接。

其中，芯片翻边部位之间的连接、芯片凸台部位的连接以及翅片与芯片之间的连接是关键钎焊部位，对产品的质量尤为重要。芯片翻边部位之间的连接钎缝即芯片间密封钎缝按设计要求装配间隙应≤0.05mm，但供应商提供的芯片普遍存在着尺寸不稳定及装配间隙不均的问题，当装配间隙过大或钎料供给不足时容易出现未钎着或未钎满等缺陷，导致产品出现泄漏。翅片与芯片的接触表面分布着很多个翅片-芯片钎焊接头，少量钎缝出现未钎满或未钎着等缺陷对产品质量影响不大，若大面积范围内的钎缝都未钎满，则将影响产品的爆破强度以及使用可靠性。芯片凸台部位的连接钎缝即凸台密封钎缝若存在缺陷，在密封性试验中将表现为内漏，由于无法补钎，内漏产品只能报废处理。

实施例2：本实施例主要具体说明了油冷器在低真空条件下快速钎焊的镍基钎料的成分、制备步骤以及适用设备，如下:

镍基钎料的化学成分及其重量百分比为:Cr:28.0～30.0％,P:5.0～7.0％,Si:3.5～4.5％,Mn:0.3～0.5％,Ti:0.1～0.2％,Fe:2.0～5.0％,杂质元素S、O、N之和：

0～0.2％,C：0～0.2％,余量为Ni；

镍基钎料的制备步骤包括：

步骤一：选取纯度均大于99.0％(质量分数)、粒度为300目的镍粉、铬粉、磷粉、硅粉、钛粉、锰粉、铬铁粉，按照镍基钎料的化学成分及其重量百分比配置原料；

步骤二：将原料放入真空感应炉内加热熔化，控制炉内温度为1400～1500℃；将熔化均匀后的熔液倒入漏包中，控制漏包的温度为1000～1200℃；漏包设有导液管，熔化均匀后的熔液将从导液管流出，利用高压气流将流出熔液破碎成细小的雾状液滴，高压气流为高纯氮气，压力为6～7MPa；雾状液滴下落过程中会冷却凝固成粉末，粉末筛分后得到钎料粉末；

步骤三：将钎料粉末和粘结剂按质量比为5:1的比例均匀混合，制成镍基钎料，粘结剂是聚乙烯醇与硅油的混合物。

镍基钎料适用于快速钎焊设备，快速钎焊设备包括：钎料填充装置、焊炉装置、抽气装置、加热装置、冷却装置、协调装置、反馈装置；

协调装置和反馈装置通过总线连接；抽气装置、加热装置、冷却装置都集成在焊炉装置上且都和协调装置相连；焊炉装置包括炉腔和炉壁，抽气装置、加热装置放置在炉腔内，冷却装置放置于炉壁外；

焊料填充装置包括焊缝扫描单元、补给单元；快速钎焊设备的输入是油冷器装配完成后得到的待焊件，待焊件被送入焊缝扫描单元，焊缝扫描单元通过激光扫描仪器测定待焊件的焊接部位的装配间隙，并给装配间隙盖上间隙标签，间隙标签取值为0或1，装配间隙小于0.05mm时，间隙标签取值为0，装配间隙不小于0.05mm时，间隙标签取值为1，盖上间隙标签后，待焊件被送入补给单元；补给单元有两种工作模式，单向补给模式和双向补给模式，补给过程如下：镍基钎料放置在补给单元内，待焊件被送入补给单元后，补给单元识别间隙标签，间隙标签取值为0时则启动单向补给模式，将镍基钎料单向涂抹于焊接部位，间隙标签取值为1时则启动双向补给模式，将镍基钎料单向涂抹于焊接部位后再反向涂抹一遍；涂抹完镍基钎料后，待焊件被送入焊炉装置；

抽气装置用于向炉腔内抽取气体或填充氮气，从而维持炉腔内的压强；加热装置用于维持炉腔内的温度；冷却装置包括三个冷却通道，通过冷却通道内的冷却水的循环流动可以带走炉壁的热量，从而降低炉壁的温度；协调装置用于控制抽气装置、加热装置、冷却装置的工作状态，并与反馈装置传输信息，具体过程如下：待焊件进入焊炉装置后，协调装置发送启动指令给抽气装置、加热装置、冷却装置；抽气装置接收到启动指令后，快速抽取炉腔内气体并实时测量炉腔内的压强，当炉腔内的压强达到3×10^-1Pa时停止快速抽气，并维持炉腔内的压强在3×10^-1～1Pa范围内；加热装置接收到启动指令后，给炉腔快速加热并实时测量炉腔内的温度，当炉腔内的温度达到1000℃时停止快速加热，并维持炉腔内的温度在1000℃～1200℃范围内；冷却装置接收到启动指令后，先启动一个冷却通道，40min后启动两个冷却通道；启动指令发送100min后，协调装置再发送关闭指令给抽气装置、加热装置、冷却装置；抽气装置接收到关闭指令后，向炉腔内快速填充氮气，当炉腔内的压强达到150Pa时，停止快速填充氮气，并维持炉腔内的压强在150～250Pa范围内；加热装置接收到关闭指令后，停止工作；冷却装置接收到关闭指令后，启动三个冷却通道；在上述过程中，抽气装置、加热装置、冷却装置分别实时测量炉腔内的压强、炉腔内的温度、炉壁的温度，并将测量值传输给协调装置；协调装置将测量值通过总线同步传输给反馈装置；

反馈装置包括显示屏和停止按钮，显示屏用于显示测量值；当工作人员发现测量值存在异常时，可以启动停止按钮，启动后反馈装置则发送强制指令给协调装置，协调装置再将强制指令同步发送给抽气装置、加热装置，强行关闭抽气装置、加热装置。

本发明的有益成果为：本发明提供了一种油冷器在低真空条件下快速钎焊的镍基钎料，通过添加铬铁粉，可以提高合金在低真空条件下的抗氧化性，解决发黑问题，添加钛、锰元素，可以在低真空条件下除掉微量的氧，增大钎料对不锈钢的润湿铺展性能，新型镍基膏状钎料具有较好的流动性，成本适中，满足强度要求，且具有良好的抗腐蚀性能。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求保护范围。同时以上说明，对于相关技术领域的技术人员应可以理解及实施，因此其他基于本发明所揭示内容所完成的等同改变，均应包含在本权利要求书的涵盖范围内。

Claims (3)

1.一种油冷器在低真空条件下快速钎焊的镍基钎料，其特征在于，包括：

镍基钎料的化学成分及其重量百分比为:Cr:28.0～30.0％,P:5.0～7.0％,Si:3.5～4.5％,Mn:0.3～0.5％,Ti:0.1～0.2％,Fe:2.0～5.0％,杂质元素S、O、N之和：0～0.2％,C：0～0.2％,余量为Ni。

2.根据权利要求1所述的一种油冷器在低真空条件下快速钎焊的镍基钎料，其特征在于，包括：所述镍基钎料的处理步骤为：

步骤一：选取纯度均大于99.0％(质量分数)、粒度为300目的镍粉、铬粉、磷粉、硅粉、钛粉、锰粉、铬铁粉，按照所述镍基钎料的化学成分及其重量百分比配置原料；

步骤二：将所述原料放入真空感应炉内加热熔化，控制炉内温度为1400～1500℃；将熔化均匀后的熔液倒入漏包中，控制所述漏包的温度为1000～1200℃；所述漏包设有导液管，所述熔化均匀后的熔液将从所述导液管流出，利用高压气流将流出熔液破碎成细小的雾状液滴，所述高压气流为高纯氮气，压力为6～7MPa；所述雾状液滴下落过程中会冷却凝固成粉末，所述粉末筛分后得到钎料粉末；

步骤三：将所述钎料粉末和粘结剂按质量比为5:1的比例均匀混合，制成所述镍基钎料，所述粘结剂是聚乙烯醇与硅油的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种油冷器在低真空条件下快速钎焊的镍基钎料，其特征在于，包括：所述镍基钎料适用于快速钎焊设备，所述快速钎焊设备包括：钎料填充装置、焊炉装置、抽气装置、加热装置、冷却装置、协调装置、反馈装置；

所述协调装置和所述反馈装置通过总线连接；所述抽气装置、所述加热装置、所述冷却装置都集成在所述焊炉装置上且都和所述协调装置相连；所述焊炉装置包括炉腔和炉壁，所述抽气装置、所述加热装置放置在所述炉腔内，所述冷却装置放置于所述炉壁外；

所述焊料填充装置包括焊缝扫描单元、补给单元；所述快速钎焊设备的输入是油冷器装配完成后得到的待焊件，所述待焊件被送入所述焊缝扫描单元，所述焊缝扫描单元通过激光扫描仪器测定所述待焊件的焊接部位的装配间隙，并给所述装配间隙盖上间隙标签，所述间隙标签取值为0或1，所述装配间隙小于0.05mm时，所述间隙标签取值为0，所述装配间隙不小于0.05mm时，所述间隙标签取值为1，盖上所述间隙标签后，所述待焊件被送入所述补给单元；所述补给单元有两种工作模式，单向补给模式和双向补给模式，补给过程如下：所述镍基钎料放置在所述补给单元内，所述待焊件被送入所述补给单元后，所述补给单元识别所述间隙标签，所述间隙标签取值为0时则启动所述单向补给模式，将所述镍基钎料单向涂抹于所述焊接部位，所述间隙标签取值为1时则启动所述双向补给模式，将所述镍基钎料单向涂抹于所述焊接部位后再反向涂抹一遍；涂抹完所述镍基钎料后，所述待焊件被送入所述焊炉装置；

所述抽气装置用于向所述炉腔内抽取气体或填充氮气，从而维持炉腔内的压强；所述加热装置用于维持炉腔内的温度；所述冷却装置包括三个冷却通道，通过所述冷却通道内的冷却水的循环流动可以带走炉壁的热量，从而降低炉壁的温度；所述协调装置用于控制所述抽气装置、所述加热装置、所述冷却装置的工作状态，并与所述反馈装置传输信息，具体过程如下：所述待焊件进入所述焊炉装置后，所述协调装置发送启动指令给所述抽气装置、所述加热装置、所述冷却装置；所述抽气装置接收到所述启动指令后，快速抽取炉腔内的气体并实时测量所述炉腔内的压强，当所述炉腔内的压强达到3×10^-1Pa时停止快速抽气，并维持所述炉腔内的压强在3×10^-1～1Pa范围内；所述加热装置接收到所述启动指令后，给所述炉腔快速加热并实时测量所述炉腔内的温度，当所述炉腔内的温度达到1000℃时停止快速加热，并维持所述炉腔内的温度在1000℃～1200℃范围内；所述冷却装置接收到所述启动指令后，先启动一个所述冷却通道，40min后启动第二个所述冷却通道；所述启动指令发送100min后，所述协调装置再发送关闭指令给所述抽气装置、所述加热装置、所述冷却装置；所述抽气装置接收到所述关闭指令后，向所述炉腔内快速填充氮气，当所述炉腔内的压强达到150Pa时，停止快速填充氮气，并维持所述炉腔内的压强在150～250Pa范围内；所述加热装置接收到所述关闭指令后，停止工作；所述冷却装置接收到所述关闭指令后，启动第三个所述冷却通道；在上述过程中，所述抽气装置、所述加热装置、所述冷却装置分别实时测量所述炉腔内的压强、所述炉腔内的温度、所述炉壁的温度，并将测量值传输给所述协调装置；所述协调装置将所述测量值通过总线同步传输给所述反馈装置；

所述反馈装置包括显示屏和停止按钮，所述显示屏用于显示所述测量值；当工作人员发现所述测量值存在异常时，可以启动所述停止按钮，启动后所述反馈装置则发送强制指令给所述协调装置，所述协调装置再将所述强制指令同步发送给所述抽气装置、所述加热装置，强行关闭所述抽气装置、所述加热装置。