CN109317864A - 一种镍基粉末钎焊材料的制备方法及其应用工艺 - Google Patents

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汤剑
朱冬冬
胡璇英
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Abstract

本发明提供了一种镍基粉末钎焊材料的制备方法及其应用工艺，属于镍基钎焊材料领域。本镍基粉末钎焊材料的制备方法，包含以下步骤：(1)、利用真空电弧炉熔炼将原料制备成合金锭，原料为：B、Al、Sr、W、Fe和Ni；(2)、将合金锭在雾化室中进行雾化，雾化压力为1.5～3.0MPa，雾化结束后，向雾化室内吹入氩气至大气压，收集气体雾化后制得的镍基粉末钎焊材料；(3)、将镍基粉末钎焊材料按颗粒度大小进行过筛；(4)、用扫描电镜扫描镍基粉末钎焊材料颗粒；镍基粉末钎焊材料在不锈钢与氧化锆陶瓷的钎焊中应用。本发明所制备的镍基粉末钎焊材料应用性强，保证了氧化锆陶瓷与不锈钢焊接接头没有明显的裂纹，且具备较高的连接强度。

Description

一种镍基粉末钎焊材料的制备方法及其应用工艺
技术领域
本发明属于镍基钎焊材料领域，涉及一种钎焊材料，特别是一种镍基粉末钎焊材料的制备方法及其应用工艺。
背景技术
在传统的不锈钢与氧化锆陶瓷钎焊过程中，因为氧化锆陶瓷的热膨胀系数为7.5×10-6K-1，而不锈钢的热膨胀系数为20×10-6K-1，两者的热膨胀系数差别过大，就需要挑选合适的钎料来进行钎焊。西安交通大学的浩宏奇等人选用了Ag-Cu-Ti活性钎料，最后得出的接头剪切强度只有160MPa，钎焊温度也只有860℃，所得数据还不能满足现阶段的使用要求；吉林大学的魏灿等人采用微电流辅助Ag-Cu钎料在氧化锆陶瓷与304不锈钢的连接上，最后测得的剪切强度为200～230MPa之间，焊接温度在1000℃，所得数据效果相对较好，但并未达到最佳的焊接效果。
经检索，镍基钎料是以镍或镍铬溶体为基体，加入适量B、Si、P、Cr、W等元素,形成复杂相结构的一种高温钎料合金。镍基钎料应用范围广泛，它既可在高温下使用，又可在室温和极低温度下使用。可以钎焊各类不锈钢、镍基等高温合金。但是，镍基钎料本身是不具备如此多的优点，而是通过添加其他元素来满足自己所需的使用性能，因此镍基钎料具有重要的工业应用价值，且由于镍基钎焊材料中含有较多B、Si等元素，合金很脆，不能加工成各种形状，故通常以粉末状态供应或制成粉末粘带使用。
发明内容
本发明的第一个目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种镍基粉末钎焊材料，该镍基粉末钎焊材料具有应用性强的特点。
本发明的第一个目的可通过下列技术方案来实现：
一种镍基粉末钎焊材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)、利用真空电弧炉熔炼将原料制备成合金锭，所述的原料为：B、Al、Sr、W、Fe和Ni；
(2)、将合金锭在雾化室中进行雾化，雾化压力为1.5～3.0MPa，雾化结束后，向雾化室内吹入氩气至大气压，收集气体雾化后制得的镍基粉末钎焊材料；
(3)、将镍基粉末钎焊材料按颗粒度大小进行过筛；
(4)、用扫描电镜扫描镍基粉末钎焊材料颗粒。
在上述镍基粉末钎焊材料的制备方法中，在步骤(1)中，所述的原料组成为：2.5wt％～4.0wt％的B、1.5wt％～2.5wt％的Al、2.0wt％～6.0wt％的Sr、16.0wt％的W、12.5wt％的Cr、4.0wt％的Fe、余量为Ni。
在上述镍基粉末钎焊材料的制备方法中，在步骤(3)中，筛去颗粒度大于130um的镍基粉末钎焊材料。
在上述镍基粉末钎焊材料的制备方法中，所述的镍基粉末钎焊材料在不锈钢与氧化锆陶瓷的钎焊中应用。
本发明的第二个目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种镍基粉末钎焊材料的应用工艺，该镍基粉末钎焊材料的应用工艺保证了氧化锆陶瓷与不锈钢焊接接头没有明显的裂纹，且具备较高的连接强度的特点。
本发明的第二个目的可通过下列技术方案来实现：
一种镍基粉末钎焊材料的应用工艺，其特征在于，包含以下步骤：
1)、取待焊接的不锈钢和氧化锆陶瓷，用砂纸分别将两连接面打磨至表面光滑，之后用酒精进行超声波清洗；
2)、将制备好的镍基粉末钎焊材料与粘结剂倒入研钵中，用药杵研磨至混合均匀，得到钎焊混合物；
3)、将镍基粉末钎焊材料与粘结剂的钎焊混合物涂抹在氧化锆陶瓷的打磨面，且涂抹有钎焊混合物的氧化锆陶瓷一面粘向不锈钢的打磨面；
4)、将涂有钎焊混合物的不锈钢和氧化锆陶瓷放置于钎焊炉中，对钎焊炉进行抽真空，加热钎焊；
5)、测量钎焊接头的连接强度；
6)、通过电镜扫描来分析焊接接头的焊缝情况。
在上述镍基粉末钎焊材料的应用工艺中，在步骤2)中，所述的镍基粉末钎焊材料与粘结剂以19:1的质量比进行配比研磨。
在上述镍基粉末钎焊材料的应用工艺中，在步骤3)中，所述的镍基粉末钎焊材料与粘结剂均匀混合后，在氧化锆陶瓷的打磨面的涂抹厚度为0.1mm～0.3mm。
在上述镍基粉末钎焊材料的应用工艺中，在步骤4)中，所述的钎焊炉的真空度达到8.0×10-3Pa时进行加热钎焊。
在上述镍基粉末钎焊材料的应用工艺中，在步骤3)中，在氧化锆陶瓷的打磨面的涂抹厚度为0.1mm～0.3mm。
与现有技术相比，本镍基粉末钎焊材料的制备方法及其应用工艺具有以下优点：
1、本发明以Ni为基体，添加B能显著提高晶界状况，提高镍基粉末钎焊材料的蠕变性能；而Cr和W起到固溶强化作用，Cr是稳定镍基粉末钎焊材料表面最重要的元素，它在基体材料表面形成抗氧化和抗腐蚀的保护层；Al主要提高镍基粉末钎焊材料的高温性能，从而来提高了镍基粉末钎焊材料的应用性。
2、本发明通过本镍基粉末钎焊材料解决了氧化锆陶瓷与不锈钢的热膨胀系数差别过大的问题，降低了氧化锆陶瓷与不锈钢之间连接的困难程度，且焊接接头性能优异，没有明显的裂纹；焊料的焊接工艺性优良，对待焊接的氧化锆陶瓷与不锈钢熔蚀小。
附图说明
图1是本发明中镍基粉末钎焊材料的颗粒电镜图；
图2是本发明中镍基粉末钎焊材料的成分含量能谱图；
图3是本发明中钎焊炉温度随时间控制图；
图4是本发明中氧化锆陶瓷与不锈钢钎焊350倍放大焊缝形貌图；
图5是图4焊缝方框处1.50k倍放大焊缝形貌图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
一种镍基粉末钎焊材料的制备方法，包含以下步骤：
(1)、利用DHL-300真空电弧炉熔炼将原料制备成合金锭，所述的原料为：B、Al、Sr、W、Fe和Ni，原料组成为：3.0wt％的B、2.0wt％的Al、3.0wt％的Sr、16.0wt％的W、12.5wt％的Cr、4.0wt％的Fe、余量为Ni；
(2)、将合金锭在雾化室中进行雾化，雾化压力为2.0MPa，雾化结束后，向雾化室内吹入氩气至大气压，收集气体雾化后制得的镍基粉末钎焊材料；
(3)、将镍基粉末钎焊材料按颗粒度大小进行过筛，筛去颗粒度大于130um的镍基粉末钎焊材料；
(4)、用EDAX TEAM扫描电镜扫描镍基粉末钎焊材料颗粒，得到图1和图2。
镍基粉末钎焊材料在不锈钢与氧化锆陶瓷的钎焊中应用，应用工艺，包含以下步骤：
1)、取待焊接的10×10×4cm的不锈钢和4×4×4cm的氧化锆陶瓷，用400目的砂纸分别将两连接面打磨至表面光滑，之后用酒精进行超声波清洗；
2)、将制备好的镍基粉末钎焊材料与粘结剂以19:1的质量比进行配比后倒入研钵中，用药杵研磨至混合均匀，得到钎焊混合物；
3)、将镍基粉末钎焊材料与粘结剂的钎焊混合物涂抹在氧化锆陶瓷的打磨面，涂抹厚度为0.2mm，且涂抹有钎焊混合物的氧化锆陶瓷一面粘向不锈钢的打磨面；
4)、将涂有钎焊混合物的不锈钢和氧化锆陶瓷放置于钎焊炉中，对钎焊炉进行抽真空，钎焊炉的真空度达到8.0×10-3Pa时进行加热钎焊，钎焊最高温度为1250℃，且钎焊炉温度随时间控制如图3所示；
5)、通过四柱型热压成型裁断机进行剪切实验来测量焊接接头的连接强度，重复多次试验均得出焊接接头的连接强度均大于350MPa；
6)、通过EDAX TEAM电镜扫描来分析焊接接头的焊缝，如图4和图5所示没有明显的裂纹。
综合上述本发明以Ni为基体，添加B能显著提高晶界状况，提高镍基粉末钎焊材料的蠕变性能；而Cr和W起到固溶强化作用，Cr是稳定镍基粉末钎焊材料表面最重要的元素，它在基体材料表面形成抗氧化和抗腐蚀的保护层；Al主要提高镍基粉末钎焊材料的高温性能，从而来提高了镍基粉末钎焊材料的应用性。通过本镍基粉末钎焊材料解决了氧化锆陶瓷与不锈钢的热膨胀系数差别过大的问题，降低了氧化锆陶瓷与不锈钢之间连接的困难程度，且焊接接头性能优异，没有明显的裂纹；焊料的焊接工艺性优良，对待焊接的氧化锆陶瓷与不锈钢熔蚀小。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种镍基粉末钎焊材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)、利用真空电弧炉熔炼将原料制备成合金锭，所述的原料为：B、Al、Sr、W、Fe和Ni；
(2)、将合金锭在雾化室中进行雾化，雾化压力为1.5MPa～3.0MPa，雾化结束后，向雾化室内吹入氩气至大气压，收集气体雾化后制得的镍基粉末钎焊材料；
(3)、将镍基粉末钎焊材料按颗粒度大小进行过筛；
(4)、用扫描电镜扫描镍基粉末钎焊材料颗粒。
2.根据权利要求1所述的镍基粉末钎焊材料的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述的原料组成为：2.5wt％～4.0wt％的B、1.5wt％～2.5wt％的Al、2.0wt％～6.0wt％的Sr、16.0wt％的W、12.5wt％的Cr、4.0wt％的Fe、余量为Ni。
3.根据权利要求1所述的镍基粉末钎焊材料的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，筛去颗粒度大于130um的镍基粉末钎焊材料。
4.根据权利要求1或2或3所述的镍基粉末钎焊材料的制备方法，其特征在于，所述的镍基粉末钎焊材料在不锈钢与氧化锆陶瓷的钎焊中应用。
5.根据权利要求4所述的镍基粉末钎焊材料的制备方法，其特征在于，一种镍基粉末钎焊材料的应用工艺，包含以下步骤：
1)、取待焊接的不锈钢和氧化锆陶瓷，用砂纸分别将两连接面打磨至表面光滑，之后用酒精进行超声波清洗；
2)、将制备好的镍基粉末钎焊材料与粘结剂倒入研钵中，用药杵研磨至混合均匀，得到钎焊混合物；
3)、将镍基粉末钎焊材料与粘结剂的钎焊混合物涂抹在氧化锆陶瓷的打磨面，且涂抹有钎焊混合物的氧化锆陶瓷一面粘向不锈钢的打磨面；
4)、将涂有钎焊混合物的不锈钢和氧化锆陶瓷放置于钎焊炉中，对钎焊炉进行抽真空，加热钎焊；
5)、测量钎焊接头的连接强度；
6)、通过扫描电镜来分析焊接接头的焊缝。
6.根据权利要求5所述的镍基粉末钎焊材料的应用工艺，其特征在于，在步骤2)中，所述的镍基粉末钎焊材料与粘结剂以19:1的质量比进行配比。
7.根据权利要求5所述的镍基粉末钎焊材料的应用工艺，其特征在于，在步骤3)中，所述的氧化锆陶瓷的打磨面的涂抹厚度为0.1mm～0.3mm。
8.根据权利要求6所述的镍基粉末钎焊材料的应用工艺，其特征在于，在步骤4)中，所述的钎焊炉的真空度达到8.0×10-3Pa时进行加热钎焊。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109967813A (zh) * 2019-04-17 2019-07-05 衢州学院 利用NiCrWB粉末钎焊材料钎焊ZrO2与TC4的应用工艺

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102534297A (zh) * 2010-12-16 2012-07-04 北京有色金属研究总院 一种热膨胀系数呈梯度变化的合金材料及其制备方法
CN104249225A (zh) * 2014-06-06 2014-12-31 上海中洲特种合金材料股份有限公司 镍基高温合金焊粉、其制备方法以及专用设备
CN104384749A (zh) * 2014-09-23 2015-03-04 上海繁威能源工程有限公司 一种等离子喷焊用防腐蚀镍基合金粉末
CN106271214A (zh) * 2016-09-26 2017-01-04 北京工业大学 一种钎焊不锈钢用Ag‑Cu/W纳米多层膜钎料的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102534297A (zh) * 2010-12-16 2012-07-04 北京有色金属研究总院 一种热膨胀系数呈梯度变化的合金材料及其制备方法
CN104249225A (zh) * 2014-06-06 2014-12-31 上海中洲特种合金材料股份有限公司 镍基高温合金焊粉、其制备方法以及专用设备
CN104384749A (zh) * 2014-09-23 2015-03-04 上海繁威能源工程有限公司 一种等离子喷焊用防腐蚀镍基合金粉末
CN106271214A (zh) * 2016-09-26 2017-01-04 北京工业大学 一种钎焊不锈钢用Ag‑Cu/W纳米多层膜钎料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黄晓克等: "ZrO2陶瓷与310S不锈钢反应空气钎焊接头的组织与性能", 《焊接技术》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109967813A (zh) * 2019-04-17 2019-07-05 衢州学院 利用NiCrWB粉末钎焊材料钎焊ZrO2与TC4的应用工艺

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