CN112975212A - 镍基/钛基/金基钎料用粘带钎料、制备方法及焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种镍基/钛基/金基钎料用粘带钎料，包括2.0～4.0％的甲基丙烯酸甲酯，2.0～4.0％的邻苯二甲酸二丁脂，13.0～15.0％的乙酸丁酯，余量为镍基/钛基/金基合金的粉末。采用甲基丙烯酸甲酯、邻苯二甲酸二丁脂、乙酸丁酯、丙酮等作为有机粘结剂，与合金粉末在“搅拌式”混粉机中混合均匀、轧制，得到厚度0.25～1.0mm、宽度20～50mm、长度不限的粘带钎料。该钎料挥发温度300～400℃，无结晶物析出和分层，不含卤化物。该钎料清洁性、溅散性、铺展性好，焊接强度高，柔韧性好，保质期8个月以上，可广泛应用于航空航天、船舶、汽车、机械电器等领域，具有钎焊过程操作简单灵活、制备成本低、环保等特点。
Description
技术领域
本发明属于焊接材料和技术领域，涉及一种镍基/钛基/金基钎料用粘带钎料、制备方法及焊接工艺，尤其是一种镍基-Ni82CrSiB/钛基-Ti50ZrNiCu/金基-Au82Ni钎料用粘带钎料、制备方法及焊接工艺。
背景技术
粘带钎料是异质材料界面结合间隙内或间隙旁所添加的填充物，是材料焊接和装联的关键材料，被广泛应用于航空、航天、船舶、电子、电工、电器、汽车、高铁、机械等领域。目前，钎料大多数被加工成粉末、丝材、片材、箔材等形状使用，具有广阔的应用市场前景。
国外的有关生产单位主要有美国的VITTA公司、日本的田中公司、德国的AMG公司、英国的LOLO公司等；国内的有关生产单位主要有贵研铂业股份有限公司、郑州机械研究所、北京有色金属稀土研究所、西北有色金属研究院等。
粘带在常温下可以将零部件初粘在设计位置，当焊接件被加热到一定温度时，随着粘带中溶剂和部分添加剂的挥发，剩余合金粉末熔化、流淌，使焊接的零部件连接在一起，粘带具有连接件用料均匀、铺展无缺焊和漏焊、焊料使用时可以任意变形，不受焊缝约束等特点，可以应用于各种形状复杂的焊接件的接口上面；粘带钎料具有一定的延展性、硬度、强度等，使用过程中不会断裂；粘带钎料的焊接接头平整，焊接性能稳定，焊接接头强度误差小。因此，粘带钎料可以保证其在零件表面钎料的均匀涂覆，可以有效对一些复杂的零件或者脆性断口表面进行较为精确的焊接。
目前，市场上现有的粘带钎料采用了二氯甲烷、三氯甲烷等刺激性溶剂，对环境和人们的健康有一定的危害，且在使用时，传统的粘带钎料表面粘性不够，需要精确对准位置，否则易放歪或折叠，造成焊接缺陷。例如：
(1)CN1580170A“制作粘带钎料用粘结剂”，采用聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯和邻苯二甲酸二丁酯作粘结剂，二氯甲烷，三氯甲烷作溶剂，合成的粘带钎料表面光滑粘度低，易造成粘带钎料焊接时移位，需要夹具固定，此外其溶剂具有毒性。
(2)CN106141508A“一种高温粘带钎料制备装置及方法”，采用了一套连续的制备装置进行粘带钎料的生产方法，易工业化生产，但过程较为繁琐，制备的粘带钎料用量较少，未大规模使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可用于高温合金、不锈钢、有色金属等焊接的、不含卤化物并且具有清洁性、溅散性、铺展性好，焊接强度高，柔韧性好，保质期长的镍基/钛基/金基钎料用粘带钎料、制备方法及焊接工艺，具体为：
1.一种镍基/钛基/金基钎料用粘带钎料该粘带钎料包括(重量％)：2.0～4.0％的甲基丙烯酸甲酯，2.0～4.0％的邻苯二甲酸二丁脂，13.0～15.0％的乙酸丁酯，余量为粒径小于74μm或48μm的镍基/钛基/金基合金。
优选的，所述镍基合金为Ni82CrSiB，所述钛基合金为Ti50ZrNiCu，所述金基合金为Au82Ni。
2.一种镍基、钛基、金基钎料用粘带钎料的制备方法，包括以下几个步骤：
(1)镍基、钛基、金基粉末制备
采用真空雾化法分别制备Ni82CrSiB、Ti50ZrNiCu、Au82Ni等合金粉末，再利用振动筛分机进行粉末粒度筛分，选取粒度尺寸为：-200目(粒径<74μm)或者-300目(粒径<48μm)的合金粉末作为粘带钎料的粉末填料。
(2)有机粘结剂的制备
按比例称取甲基丙烯酸甲酯树脂，加入丙酮中搅拌溶化，待完全溶解后，再按比例称取乙酸丁酯与邻苯二甲酸二丁酯，一同放入搅拌式混料机中混合5小时～10小时；待混合均匀后，将有机粘接剂溶液放入烧杯中，在40℃～70℃的水中进行加热去除丙酮，将得到的有机粘结剂用1000毫升～5000毫升的塑料桶密封保存。
(3)粘带钎料的制备
将合金粉末按比例与有机粘结剂在真空混料机中(真空度<10Pa)除气并混合搅拌均匀(混料时间5小时～10小时)，将得到的钎料混合物在加热的流延机上做出带子(温度40℃～50℃)，将得到的带状钎料放入Φ200mm型精密轧机上来回轧制。多道次轧制将进一步将粘结剂与金属合金钎料粉末混合均匀，并除去气泡。粘带厚度尺寸为：0.25mm、0.5mm、0.75mm、1.0m；宽度尺寸为：20mm、30mm、40mm、50mm；粘带产品长度不限。
3.粘带钎料的焊接工艺
将镍基、钛基、金基粘带钎料根据需要，裁成与待焊零件(高温合金、不锈钢、有色金属等)表面相符的形状并贴于零件表面，将两个待焊的零件合拢后用夹具固定，确保两者之间不会移动，放入真空钎焊炉内加热(真空度<1×10-3Pa)，升温速率为1℃/min～10℃/min，有机粘接剂的挥发温度为300℃～400℃。镍基合金(Ni82CrSiB)钎料用粘带的焊接温度为1000℃，钛基合金(Ti50ZrNiCu)钎料用粘带的焊接温度为936℃，金基合金(Au82Ni)钎料用粘带的焊接温度为950℃。
与现有技术相比较，本发明的有益效果为：
该有钎料挥发温度300～400℃，无结晶物析出和分层，不含卤化物。该钎料清洁性、溅散性、铺展性好，焊接强度高，柔韧性好，保质期长，可广泛应用于航空航天、船舶、汽车、机械电器等领域，具有钎焊过程操作简单灵活、制备成本低、环保等特点。
具体实施方式
实施例1
(1)镍基粘带钎料的组成
甲基丙烯酸甲酯占2.0％，邻苯二甲酸二丁脂占2.0％,乙酸丁酯占13.0％，-200目(粒径<74μm)Ni82CrSiB合金粉末的作为粘带钎料的粉末填料。
(2)制备方法
按比例称取甲基丙烯酸甲酯树脂，加入丙酮中搅拌溶化，待完全溶解后，再按比例称取乙酸丁酯与邻苯二甲酸二丁酯，一同放入搅拌式混料机中混合5小时，待混合均匀后，将有机粘接剂溶液放入烧杯中，在40℃的水中进行加热去除丙酮，按比例将Ni82CrSiB合金粉末(41％)与有机粘结剂在真空混料机中(真空度<1×10-1Pa)除气并混合搅拌均匀(混料时间5小时)，将得到的钎料混合物在加热的流延机上做出带子(温度40℃)，将得到的带状钎料放入Φ200mm型精密轧机上来回轧制。多道次轧制将进一步将粘结剂与金属合金钎料粉末混合均匀，并除去气泡。
(3)性能
粘带厚度0.25mm、宽度20mm、长度20mm的形状，进行316L不锈钢片的焊接实验，真空度0.8×10-3Pa，升温速率5℃/min，焊接温度1000℃，焊接强度780MPa。
实施例2
(1)钛基粘带钎料的组成
甲基丙烯酸甲酯占3.0％，邻苯二甲酸二丁脂占3.0％,乙酸丁酯占14.0％，-200目(粒径<74μm)Ti50ZrNiCu合金粉末的作为粘带钎料的粉末填料。
(2)制备方法
按比例称取甲基丙烯酸甲酯树脂，加入丙酮中搅拌溶化，待完全溶解后，再按比例称取乙酸丁酯与邻苯二甲酸二丁酯，一同放入搅拌式混料机中混合6小时，待混合均匀后，将有机粘接剂溶液放入烧杯中，在45℃的水中进行加热去除丙酮，按比例将Ti50ZrNiCu合金粉末(37％)与有机粘结剂在真空混料机中(真空度<1×10-1Pa)除气并混合搅拌均匀(混料时间7小时)，将得到的钎料混合物在加热的流延机上做出带子(温度43℃)，将得到的带状钎料放入Φ200mm型精密轧机上来回轧制。多道次轧制将进一步将粘结剂与金属合金钎料粉末混合均匀，并除去气泡。
(3)性能
粘带厚度0.5mm、宽度20mm，长度20mm，进行TC4钛合金片的焊接实验，真空度0.1×10-3Pa，升温速率7℃/min，焊接温度936℃，焊接强度640MPa。
实施例3
(1)金基粘带钎料的组成
甲基丙烯酸甲酯占4.0％，邻苯二甲酸二丁脂占4.0％,乙酸丁酯占15.0％，-200目(粒径<74μm)Au82Ni合金粉末作为粘带钎料的粉末填料。
(2)按比例称取甲基丙烯酸甲酯树脂，加入丙酮中搅拌溶化，待完全溶解后，再按比例称取乙酸丁酯与邻苯二甲酸二丁酯，一同放入搅拌式混料机中混合7小时，待混合均匀后，将有机粘接剂溶液放入烧杯中，在46℃的水中进行加热去除丙酮，按比例将Au82Ni合金粉末(33％)与有机粘结剂在真空混料机中(真空度<1×10-1Pa)除气并混合搅拌均匀(混料时间8小时)，将得到的钎料混合物在加热的流延机上做出带子(温度44℃)，将得到的带状钎料放入Φ200mm型精密轧机上来回轧制。多道次轧制将进一步将粘结剂与金属合金钎料粉末混合均匀，并除去气泡。
(3)性能
粘带厚度0.75mm，宽度20mm，长度10mm的形状，进行不锈钢与纯铜片的焊接实验，真空度0.2×10-3Pa，升温速率8℃/min，焊接温度950℃，焊接强度550MPa。
实施例4
镍基、钛基、金基钎料用粘带钎料的焊接工艺，将镍基、钛基、金基粘带钎料根据需要，裁成与待焊零件(高温合金、不锈钢、有色金属铜及其合金等)表面相符的形状并贴于零件表面，将两个待焊的零件合拢后用夹具固定，确保两者之间不会移动，放入真空钎焊炉内加热(真空度<1×10-3Pa)，升温速率为1℃/min～10℃/min，有机粘接剂在加热过程中的挥发温度为300℃～400℃。
优选的，在焊接时，镍基合金(Ni82CrSiB)钎料用粘带的焊接温度为1000℃，钛基合金(Ti50ZrNiCu)钎料用粘带的焊接温度为936℃，金基合金(Au82Ni)钎料用粘带的焊接温度为950℃。
Claims (10)
1.一种镍基/钛基/金基钎料用粘带钎料，其特征在于，该粘带钎料包括(重量％)：
2.0～4.0％的甲基丙烯酸甲酯，2.0～4.0％的邻苯二甲酸二丁脂，13.0～15.0％的乙酸丁酯，余量为粒径小于74μm或48μm的镍基/钛基/金基合金。
2.如权利要求1所述的粘带钎料，其特征在于，
所述合金为镍基合金Ni82CrSiB。
3.如权利要求1所述的粘带钎料，其特征在于，
所述合金为钛基合金Ti50ZrNiCu。
4.如权利要求1所述的粘带钎料，其特征在于，
所述合金为金基合金Au82Ni。
5.如权利要求1所述的镍基/钛基/金基钎料用粘带钎料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)，镍基/钛基/金基合金粉末制备
采用真空雾化法制备镍基/钛基/金基合金的粉末，
再利用振动筛分机进行粉末粒度筛分，选取的粒度尺寸为：粒径小于74μm或者粒径小于48μm；
步骤(2)，有机粘结剂的制备
按比例称取甲基丙烯酸甲酯树脂，加入丙酮中搅拌溶化，待完全溶解后，再按比例称取乙酸丁酯与邻苯二甲酸二丁酯，一同放入搅拌式混料机中混合搅拌，得到有机粘接剂溶液，
待混合均匀后，将有机粘接剂溶液放入烧杯中，在40℃～70℃的水中进行加热去除丙酮，得到有机粘结剂，密封保存；
步骤(3)，粘带钎料的制备
将合金粉末按比例与有机粘结剂在真空混料机中除气并混合搅拌，得到的钎料混合物，
将钎料混合物在加热至温度40～50℃的流延机上做出带子，得到带状钎料，
将得到的带状钎料放入精密轧机上来回轧制，将粘结剂与金属合金钎料粉末混合均匀并除去气泡，得到粘带钎料。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
步骤(3)中所述真空混料机中的真空度小于1×10-1Pa。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
步骤(2)或步骤(3)中所述混合搅拌的混料时间5～10小时。
8.如权利要求5至7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述粘带钎料的尺寸为：
厚度：0.25mm/0.5mm/0.75mm/1.0m；
宽度：20mm/30mm/40mm/50mm。
9.如权利要求1所述的镍基/钛基/金基钎料用粘带钎料的焊接工艺，其特征在于：
(1)将镍基/钛基/金基粘带钎料根据需要，裁成与待焊零件表面相符的形状并贴于零件表面；
(2)将两个待焊的零件合拢后用夹具固定，确保两者之间不会移动，放入真空度小于1×10-3Pa的真空钎焊炉内加热，升温速率为1～10℃/min；
(3)钎料用粘带的焊接温度为936～1000℃。
10.如权利要求9所述的焊接工艺，其特征在于：
所述镍基合金为Ni82CrSiB的钎料用粘带的焊接温度为1000℃；
所述钛基合金为Ti50ZrNiCu的钎料用粘带的焊接温度为936℃；
所述金基合金为Au82Ni的钎料用粘带的焊接温度为950℃。
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| CN202110309581.7A Pending CN112975212A (zh) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | 镍基/钛基/金基钎料用粘带钎料、制备方法及焊接工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112975212A (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB1405670A (en) * | 1971-10-13 | 1975-09-10 | Cii Honeywell Bull | Electrolytic soldering arrangement |
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-
2021
- 2021-03-23 CN CN202110309581.7A patent/CN112975212A/zh active Pending
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