TWI244418B - Reducing metals as a brazing flux - Google Patents

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Description

1244418
五、發明説明（2 使大氣中能夠侵害高溫金屬之氧氣 空爐中’使用含有，化物與氣化物之助焊劑真 ，且即使是-真空爐，其亦無法阻止所有全屬:谷易揮發 化作用。此-金屬之—種範例係為不鑛鋼：即：” 爐之中’位於不錄鋼之表面上的-鉻氧化物抑制了 /、空 部件之潤濕。其中一種已知的解決方案係為以=不録鋼 電鑛覆蓋該不鏽鋼，該硬谭料會使錦表面潤渴， 散（dlffusi°n)會增加該電_與不鏽鋼基底之間的屬擴 而以錄電鍵該不鏽鋼，其需要一昂貴的電錢、，D 口。然 定該電鍍鎳是否符合硬焊之f，且在斷 會引起品保之問題。“方面(堵如均勻覆蓋與黏附) 另一種已知的解決方案係為將氫氣混入該真空姨 以便與該爐中之任何氧氣發生反應，從而實現— ：Paul F stratt0n 在 之 Heat Treatin ·
Pr〇greSS」P.P.H14〜H1 6(2_年8月）中所說明的無氧環境ea= 而’在實際使用巾，-無氧環境幾乎無法達成，此對於某、 些金屬（例如鉻）而言尤其確實，該些金屬非常容易氧化，、二 致於使其需要極度乾燥之氫氣大氣。 因此，其需要有一種硬焊助焊劑，該助焊劑在真空爐中 不會揮發’且仍會還原金屬之表面，尤其是容易氧化^金 屬。此外’其需要有-種簡單且便宜的方法，用以該 些難以結合之金屬。 發明概要 在本發明其中一個實施例中，本發明包含一種製造一硬 -5- 1244418 五、發明説明（3 焊體之方法。該方法包含形成一多層總成，其包含：一第 :材料，其能夠形成一第一氧化物，且具有一高於晴之 熔化溫度、一第—還原金屬，其鄰接該第一材料，該還原 王屬月匕夠還原至少—部份位於該第一材料上的第一氧化物 、-緊鄰該還原金屬的硬焊料、以及一第二材料，其鄰接 °亥硬知料，该第二材料包含-材料，其具有-高於6601之 溶化派度。5亥方法另外還包含產生一圍繞該總成之真空，
並將該總成加熱，以炫化該還原金屬與硬焊料，接 該總成，從而形成硬焊體。 7 P 本發明之另一種觀點提供一硬焊體，其包含一第一層， :匕二第材料’該第-材料具有-高於660。。的熔化溫 X、-第一層’其包含一第二材料，該第二材料具有一言 於赋之熔化溫度、以及一填充層，其位於該第一層心
2層之間，該填充層包含一多相位合金，其具有一硬焊 與鋁氧化物。 T 本發明亦可提供-種研磨物，其包含一第一層，該第一 層包含一熔接的研磨體、一第二 \ :具=一化溫“二材:位= 曰/、弟一層之間，該填充層包含一多相位合金，其 由一硬焊料與一還原金屬氧化物所構成。本發明之另二、 施例包含一研磨物’其包含複數個研磨顆粒、-全屬二 =一高於6贼之溶化溫度、以及_填充層，其位於該金 另：研磨顆粒之間’該填充層包含—硬焊料與鋁氧化物。 另外’本發明提供一多層硬焊總成，其包含一硬焊料金屬 本紙張尺度適用巾目bIH(cns) Α4規格(21ϋ97^^ 6- 1244418 五、發明説明（4 ) 落片、以及-銘被覆層，其覆蓋至少該硬焊料之部分表面 ，該無被覆層之厚度至少係為8微米。 又 以下於文中所使用之術語具有下述之定義·· 「助焊劑」係為-種材料，其從_基底金屬之表面移除 氧化物，並促進該基底金屬之潤濕。 、 「天然氧化物」係為—種由—金屬所形成之金屬氧化物 ’其不具有任何額外的氧化物被覆層。 「逛原金屬」係為一種金屬’其形成一氧化物，該氧化 物具有之形成自由能小於將其引進用以還原其他金屬氧化 物的形成自由能。 圖式之簡單說明 圖1係為依照本發明之-實施例，-總成之橫剖面分解 圖； 圖2係為如圖1中所示之—總成的橫剖面圖，依照本發明 之一種方法，該總成係承受一壓力與熱處理； 圖3係為依照本發明之一實施例’一硬焊體之橫剖面圖； 圖4係為一艾林漢（Ellingham)圖； 圖5係為使用-商業上可購得之助焊劑所形成的一標準硬 焊體之光學影像； 圖6係為依照本發明之一實施例，—硬焊體之光學影像， 其以鋁作為一助焊劑。 發明之詳細說明 製造方 圖1與圖2中係顯示一種製造本發明之硬焊體的方法之實 本紙張尺度適用巾a g轉準(CNS) A4規格(細〉< 聊公董） 1244418
&例。某些本發明之硬焊體的實施例係藉由首先形成一總 成10所構成’該總成10包含一第一材料18，其與一還原材 料16相接觸於該還原材料16之一表面16a上、一硬焊料14， 5亥硬焊料具有一第一表面14a，使其與該還原金屬16之一相 反表面16b相接觸，接著使該硬焊料之第二表面與一第 二材料12相接觸。 在某些實施例中，該第一材料18係為一金屬，對熟諳此 技右之人士而5 ’該第一材料18可具有一表面前處理，以 藉由任何已知的機械或化學方法移除任何污染物（例如油污） 與任何鐵銹屑（於高溫加工中所產生之厚氧化物層）。在某些 貝轭例中，5亥第一材料丨8具有一 66〇。〇以上之熔化或固相線 溫度，例如約85(TC到約160(rc。在某些實施例中，該熔化 或固相線溫度係高於1〇〇(rc。本發明適用於任何厚度之材 料，該第一材料18之厚度可大於〇.3公分，例如約〇.3公分與 約1.0公分之間。 ' 在某些實施例中，該第一材料18係例如能夠形成一氧化 物例如在其表面上容易形成一氧化物之不鏽鋼，以及 其他相同之材料，諸如鈦、鍅、鉻、鎳、鐵、鈷與包含這 些材料之合金（例如紐约州Huntingt〇n市lnc〇 A11〇y International公司所販售，商標為INC〇NEL之這些合金）。 在不鏽鋼方面，該氧化物大部分係由絡在不鐘鋼之表面與 大氣中的氧氣發生反應所形成，並從而形成一富含鉻氧化 物之層。該富含鉻氧化物之層使得一硬焊料難以潤濕表面 ’抑制了藉由硬焊將該表面結合到其他材料之能力。 -8 - 本紙張尺度適用巾關家鮮(CNS) A视格(21〇χϋ^ ~~~~一 1244418 A7
=材料12可為-層（如說明）或為_塊物體，或是複數個 物體（未顯示，例如研磨顆粒）。在某些實施例中， 科二2係為非金屬^某些實施例中，材料與⑽為金屬 居在此等實施例中，該些材料12與18可為相同或不同的全 屬。金屬材料包括例如：不鏽鋼、錄、鐵、絡、鉢、銅， 以及包含這些材料之合金。非金屬材料則包括例如：陶哭 方法結合到另外的構造（未顯示） 二氮㈣立方體(cublc boron nltrlde)、氮化銘或是金鋼鐵： 弟一材料12亦可為金屬與非金屬材料之混合物，咳第二材 料12之厚度可約為250微米。然而，本發明亦可適用其他的 厚度’該些材料12與18可具有相同之厚度或可各且有_不 同的厚度。此外，材料12與18可具有複雜之形狀（未顯示）， 以致於使其形狀可彼此互補；或使該些材料12與18的形狀 彼此不互補（亦即該些材料靠在一起時，其間會有空隙）。第 -材料12具有-相反表面12a，其能夠燒結、硬焊或以其他 在某些實施例中，該第二材料12亦能夠形成一氧化物。 在這些情況中，能夠將該硬焊料之相反側l4b放置成與一第 二還原金屬（未顯示）相接觸，且將該第二材料12放置成與第 一退原金屬相接觸。該第二還原金屬可與原始還原金屬“ 相同或不同，只要其能夠還原該第二材料丨2即可。在某此 貝苑例中，該第二材料具有一高於66〇。〇之熔化或固相線溫 度，例如約85(TC到約160CTC。在某些實施例中，該熔化或 固相線溫度係約為1000。〇以上。 正個總成1 0可視需要以壓力固持於適當位置，如圖2中之 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準⑴]^^ A4規格(210 X 297公釐) 1244418 A7 ____B7 1、發明説明Z]~~Γ ~ ~---^ 垂直箭號「a」所顯示。該壓力可藉由液壓或氣動汽紅、配 重器或夾钳（例如一 C形夾钳）、一彈簧夾鉗，或藉由任何其 他熟諳此技藝之人士所熟知的機械或非黏著結合方法所施 加。壓力可能導致將某些硬焊料14與還原金屬16推離總成 之侧面，且從成品移除。 〜 接著圍繞該總成產生一真空，同時以壓力將該總成固持 在適當位置。至少使空氣壓力下降到低於〇·6帕斯卡，以製 造該真空。在某些實施例中，該真空至少係為〇1以，例如 0.05 Pa ° 處於真空中並以壓力加以固持之同時，該總成1〇接著係 藉由如圖2中之垂直箭號「b」所示般加以加熱。在某些實 施例中，溫度係提升到約80到120。〇之間，以便移除任何2 自於總成之吸收水，該硬焊溫度係取決於所選擇之硬焊料 的液相線。通常，該硬焊溫度係約為該硬焊料之液相線溫 度以上10到80 C。在某些實施例中，將該總成丨〇加熱到約 250到40(TC之間，並經過約u，jl〇分鐘，以便燃燒掉任何該 、、么成之殘留有機材料。接著將溫度提升到約7〇〇到。〇之 間，亚經過約丨到丨5分鐘，以便熔化該硬焊料與還原金屬。 接著冷部δ亥總成，冷卻步驟可藉由任何習知技藝所熟知 的方法加以進行。例如，冷卻步驟可藉由將冷的氣體引入 該真工加以達成，或著可在加熱之後將該總成留在真空室 中，使其逐漸回到室溫。該總成亦可加以冷淬火，冷卻步 5 τ亦了藉由容許在室溫與大氣壓力中冷卻該總成，直 到冷部為止加以達成。 -10 1244418 五、發明説明（ 炎焊料 任何適當之硬谭料可用於本發明的硬焊體，—硬焊料係 為種&屬或合金，其典型具有一高於45代之溶點，但盆 溶點並不會高於（且典型係低於）欲結合之材料的溶點。硬焊 科-般係基於其與欲結合材料之關係加以選擇，該硬 係選擇來符合預計應用之強度與腐钱的需求。另外，某此 ，焊料結合某些金屬之能力得'已經熟知，且因此應基於確 疋欲結合材料12與18來選擇該硬焊料。例如，列於趾 ~Γ EnCy^££^~^£--£iiemical Teclmqlo^y 22 冊 pp 489〜49〇(1997年第4版）中之硬焊料。此外，某些合金（諸如 含有銀或是|0)之成本可為—特定應用之因素…硬焊料應 月匕夠潤濕欲結合材料之表面，硬谭料之範例包括（但非限定 於)鎳、鎳合金、銀、銀合金、金、金合金、銅、銅合金、 鐵、鐵合金、鈷、鈷合金、錫、錫合金、硼、矽、鉻、鉻
合金、銦與其混合物。 D 在某些實施例中，該硬焊料（例如，一包含鋼、銀、錫、 銦或其混合物之硬焊料）在溫度接近7〇〇t時會熔化。在某 些實施例中’該硬焊料可為—實心f|片或是_多孔箱片2 形式。在那些情況中，該硬焊料箔片之厚度—般約為㈣ 760微米之間。 以 還原金屬 本發明之硬焊體另外包括一還原金屬，當放置於金屬表 面上之時，此-還原金屬產生作用，以便與存在於—金屬 之表面上的氧化物中之氧氣發生反應。藉由存在於表面上 -11 - 1244418 A7 B7 五、發明説明（9 之氧化物中的氧氣與還原金屬間之氧化反應發生還原作用 ，因為存在於金屬表面上之氧化物中的氧氣較易於與還原 金屬形成一氧化物。該氧化作用導致一部份之還原金屬轉 成一氧化物，且具有還原表面上之氧化物的效果，容許 該表面適合潤濕與結合。 藉著與金屬表面上之氧氣發生反應，該還原金屬使金屬 上產生一待結合的無氧化物表面。至少一部份該金屬上的 氧氣會較易於氧化該還原金屬，從而使金屬表面大體上不 會留下其天然氧化物。 對於一特定系統選擇一適當之還原金屬係藉由使用一艾 林漢曲線圖加以協助。一艾林漢曲線圖係用以預測存在一 特疋度中，與一特定金屬達成平衡之氧氣的分壓（p〇2)， 可發現到文中之圖4係為一艾林漢曲線圖。一艾林漢曲線圖 之範例亦可發現於David R· Gaskell所著,introductlo11 to 一書第三版（McGraw-Hill Book公司出版）中第370頁的圖1〇.13。 參考圖4，其顯示一艾林漢曲線圖 y軸代表形成氧化物之自由能（△〇_ 關注之特定金屬氧化反應使 應關注溫度之垂直線與該金 著’吾人晝出一條直線，該 左上方、標示為「〇」的點， 與P〇2之尺規在曲線圖的底部 尺規上的交點係等於在所關 ’ x軸代表溫度fC )，且 d(焦耳/莫耳））。欲對一 用艾林漢曲線圖，吾人訂出對 屬氧化之艾林漢線的交點。接 直線連接此交點與位於曲線圖 5亥直線接著加以延伸，直到其 或右側相交為止，此位於P02之 注之溫度下，與關注的金屬達 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1244418 、發明説明（ 成平衡之氧氣分壓p02(大氣壓）。 石^用㈤上述之程序，一用於特定金屬之適當的還原金屬在 ::焊：度提供一平衡的p02，f亥氧氣分壓係低於成為結合部 刀之孟屬硬焊溫度的平衡P〇2。例如，在約800 °c之硬焊、、w 守鋁具有約10大氣壓之P〇2，而鉻則具有約1(Γ3〇大^ 土之Ρ〇2。因此，對於鉻而言，鋁係為一適當的還原金屬。 另種預測一金屬是否為用於一特定金屬之適當還原金 屬的方法係為：確定該還原金屬在硬焊情況時:吉柏S (Gibbs)氧化自由能（△ G〇xid)是否低於欲結合金屬之△ g 。一金屬在特定溫度之氧化反應的△ G。-亦可由艾林莫曲 線圖加以決定’首先，冑出對應關注溫度之垂直線與㈣ 注的金屬氧化反應之艾林漢線的交點。接著，從該交點割 到y軸劃出-條與X軸平行之直、線，該水平線與y軸之交點係 等於在特定溫度之金屬氧化反應的。如果可能之還 原金屬的△ GQXld係低於欲結合金屬之Δ e " 馮之Δ G。仙，則該還原金 屬便可用於上述金屬。 在某些實施例中，該還原金屬係為銘。例如，將不鏽鋼 結合到其他㈣或是將不錄鋼結合到不鏽鋼的實施例可使 用鋁作為-還原金屬。對於不鏽鋼表面上的鉻氧化物而言 ’铭係為-還原金屬，將其轉變成金屬鉻，以便使硬焊金 屬能夠潤濕’並結合到不鏽鋼。铭—般係以薄羯片之形式 放置在不鏽鋼與硬焊料填充金屬之間，該Μ應薄於硬焊 料甚多，以便使硬焊料填充金屬合成物的變化減到最少， 但其厚度應足以存有充分的!呂，使其與鉻之氧化物產生反
1244418 A7 ~------- B7 五、發明説明（” ) '~—---- 應。 I另外，通常將鋁添加到金屬合金，以增加其抗腐蝕性。 v里的鋁此夠在金屬的表面上形成一鈍化層，以降低腐蝕 卜紹氧化物之外觀並不像其他氧化物一般令人不快 ，抗腐蝕性傾向維持該硬焊體之強度。可能使用其他具有 對乳氣之結合傾向較鉻大的元件，這些元件包括鈦、矽盥 鎂。 /、 選擇鋁以外的材料以還原鉻之氧化物係取決於硬焊料與 逖原金屬的熔化溫度。為了主動地還原不鏽鋼之表面上的 氧化物，如果該還原金屬在稍微低於硬焊料填充金屬之熔 點的溫度熔化則為最佳。如果還原金屬在低於硬焊料熔點 甚多之溫度熔化，則在硬焊料填充金屬熔化以前會有一段 太長的時間，且其會與大氣產生反應，形成不需要的材料 其會使連接處的強度減弱。 在硬焊程序以前，還原金屬丨6通常係為與硬焊料丨4分開 的一單獨層，該還原金屬層16可為例如為一單獨箔片層的 形式。在這些實施例中，該箔片層之厚度一般係約為〇·3與 2〇〇微来之間。該箱片層可為一實心層，或可包含開孔㈠列 如一網格或是多孔箔片）。在某些實施例中，該箔片層之厚 度約為5與120微米之間，例如厚度在約5與2〇微米之間。2 者’還原金屬層16可為一粉末之形式，其能夠噴麗在該第 一材料18上。在某些實施例中，一層還原金屬係噴灑到該 第一材料上，以形成一厚度典型約為5到20微米之間的層。 藉由例如喷濺、電鍍、非電鍍、浸泡塗佈或蒸汽沈殺，該 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(€^3) Α4规格(21〇x 297公釐)
12 1244418 五、發明説明（ 原至屬:—薄膜被覆層之形式沈;殿於硬焊料14 、在、一 $知例中’該硬焊料上所沈澱的被覆層厚度 可為約0.5與5微米之間。 如果硬焊料金摄馬 (, 、 原i屬之間形成金屬間化合物 (mt_etalle)’則具有釋放出熱量的額外減。例如，在-具有一銅硬焊料與—紹還原金屬的系統中’形成A1Cu每莫 耳會釋放出約40千焦爾的熱量，以協助炫化該硬焊料。無 須任何學理，咸信此熱力學驅動力㈣㈣原金屬與硬焊 料良好的此σ，以產生_堅固、均勻的結合。以此方式， 避'了在結合處的_側上僅以一層薄的相對純淨還原金屬 插入該金屬與硬焊料之間的構造。 所說明之任何厚度。 本發明之硬焊體20(如圖3中所示）包括了至少兩種材料Η 與18 ’其以一填充材料22結合在-起。此硬焊體可具有約 〇·6與1公为之間的厚度，諸如約〇·635公分。在某些實施例 2填充層22係為該還原金屬與硬焊料之氧化物的多相位 口 i。在某些貫施例中，該還原金屬亦存在於填充層之中 。在某些實施例中，該還原金屬氧化物係遍存於填充層的 整個厚度。在某些實施例中’該還原金屬氧化物存在於遍 :填充層之分離的島狀物中。該還原金屬氧化物亦可形成 沿者第一材料之表面朝向結合處的分離島狀物，該填充層 可約為100微米厚。然而，熟諳此技藝之人士將體認到，該 填充層亦適合具有其他的厚度，且本發明並非限定於文中 -15- 13 1244418 五、發明説明（ 硬焊體在例如45〇t以下的任何溫度係呈現穩定狀態。例 士纟果填充材料包含一焊料，該硬焊體將會在焊料之溶 化溫度破壞，該焊料之熔化溫度顯然低於450。(：。 研磨物 ;本發明之硬焊體可用以形成研磨物，在某些實施例中， =硬=體係呈現為燒結的研磨物。例如，如果硬焊到其他 4為第#料18的支撐材料’㈣接的研磨體可作為第二 材料12。 〜 一 地之—溶接研磨體的實施例中，研磨顆粒係隨機 地放佈遍及-金屬基體。欲準備此一溶接的研磨體，首先 糟由：合-金屬粉末、複數個金屬塗佈的研磨顆粒，以及 =而要的可任擇原料（例如有機黏結劑、堅硬 =，準備-可炫接的合成物。金屬基體材料包( :屬的：Γ、銅、鐵、鎳、•、鉻或是含有這些 屬粉末。有機黏結劑包括諸如聚乙稀基丁 物，且其係包含於該可稼接合成物之中，以 (::Λ?粉末固結成一成形塊，該成形塊熟知為生體 een 〇 y) ’其能夠實際加以處理。—般而言，由於 溶接程序中必須燃燒怠盡，故包括於該可 量。二更顆= 咖劑劑量係為提供所需性質的最少 二=“反化鎢)能夠視需要添加到可熔接合成物 接研磨體之抗磨損性。典型而言，儘管 之數二:：：中超出此範圍可能有所助益，堅硬顆粒添加 數里粑圍係約為該可溶接合成物重量的10〜聊。有機溶 16- 10X297公釐） 1244418 五、發明説明（ ;溶解該有機黏結劑所需之劑量添加到該㈣接合成 办，典型之有機溶劑包括例如甲基乙基酮 黏結劑所需的最小劑量添加到該可溶接合成物。…合^亥 壓;旦在準接合成物之後，接著利用-壓按將其冷 形成-生體壓實件。接著炫接該生 ::: 接可猎著例如燒結加以達成，燒結溫度典型 2 〇〇〜UGGt左右’且典型之燒結時間約為％%分鐘。 =程、序期間亦可施加壓力，典型之燒結塵力約為例如 "斤/千方公分左右。炫接之後，所產生之溶接研 磨體可切割成所需的尺寸與形狀。 在本發明之一溶接研磨體的另一實施例中，該歧研磨顆 拉係為非隨機地分佈遍及該金屬基體。例如，該些研磨顆 粒可集中於一個或更多位於金屬基體内大體上平班的層之 中。此-燒結研磨體可藉由例如美國專利第I·，·號 (⑽―所揭露之技術加以形成，其係以參考方式 文中。 本發明之料研㈣可心㈣與研磨輪件，此一輪件 大體上為®筒形’ 包括_溶接的研磨體’典型係失在— 第-支撐板與-第二支撐板之間’其能夠使用本發明硬 到該溶接體。該輪件包括一穿過其中心的鑽孔，其容許將 该輪件安置到一可轉動軸，作為轉動之用。 在另一實施例中’包含一結合到-金屬填隙片之單獨研 磨料層的熔接研磨體可黏附到_虛μ > 未片或一環，以形成一表 面研磨工具之表面。該碟片蠖 方次％係在碟片或環之平面中轉 -17- 1244418 A7 B7
動’且该工作件係以该碟片貫質上平坦側加以摩擦。該溶 接本體可由一研磨料結合在一侧上之鎳填隙片與一抗腐餘 合金所構成。此一溶接研磨體可藉由例如美國專利第 6，123,612號（Goers)中所揭露之技術加以形成，其以來考方 式併入本文中。具有一側由鎳所構成之該熔接研磨體可藉 著本發明加以硬焊到一不鏽鋼支標板，該硬焊總成可切割 成一碟片之形式’以形成該研磨工具。或者，該硬焊總成 能切割成段，其進一步附接到一環，以形成一研磨工具^， 該些硬焊段可藉由例如螺栓或是一黏著劑附接到環。〃 以下非限制之樣品進一步說明本發明，除了特別指明以 外，樣品中所有的部分、百分比、比率等等係以重量作為 比較基準。 術語與縮| 細寫 --- • ^ ~-~~~---- 定義 BR505 --—— 重量比50%銀、20%銅、28%鋅，與2%鎳之 斯康辛州 Cudahy 市Lucas-Milhaupt，Inc販售。 BR604 重量比60%銀、30%銅、10%錫之硬焊料。威斯康^ Cudahy 市Lucas-MilhaupUnc販售。 BR616 ~~~~~~-- 重量比61·5%銀、24%銅，以及I4.5%錫之硬焊料。威崎 康辛州 Cudahy 市 Lucas-Milhaupt，Inc販售。 材料 樣品係藉由結合5毫米厚之430不鏽鋼板與〇·25亳米厚 填隙片加以準備。表面研磨之不鏽鋼板係由伊利諾州包& -18- 本紙張尺度適用中國國家檩準(CNS) Α4規格(21〇χ 297公釐) 1244418 A7 B7
1244418
的滲出氣體而升到0.001托（0·133帕斯卡），該些殘留氣體係 對鐵還原，但與反應金屬（諸如不鏽鋼中之鉻）產生氧化。 硬焊總成之溫度係藉由一放置於最中央的兩個樣品其中 。者中之一孔内的熱電偶加以監控。該溫度起初升高到3㈧ °C並維持5分鐘，以容許燒掉任何微量的有機材料，接著在 、、、勺50分鐘以内將溫度升高到約76〇它，並接著關掉電源。該 些樣品之中心溫度持續升高到約77(rc，該些樣品係容許在 真空中隔夜冷卻（例如14小時）。 、分成兩組之四個樣品在真空爐室中各以兩個獨立的硬焊 週期加以硬焊，樣品丨到4係在第一硬焊週期中加以硬焊， 且樣品5到8係在第二硬焊週期中加以硬焊。用以還原不鑛 鋼表面上之鉻氧化物的還原金屬係有所變化，各樣品中所 使用之退原金屬係顯示於表i中。蒸氣塗佈之樣品係藉由在 高度真空狀態下’於一鐘料器中蒸發炫態金屬所製造。 所％積之被覆層厚度係使用—片玻璃加以確定，該片玻璃 係鄰接硬焊料搭片。將該片玻璃折斷，並使用一光學顯微 鏡’以1_倍之放大倍率來檢驗該折斷表面，以確定該金 屬沉積物之厚度。 剝片測試，寂序 從該些段件之尾端切下兩英吋長的段件，其寬度約^ 英忖（〇·95公分）。錄填隙片之尾端係以_尖銳㈣子橋 不鏽鋼，一夾鉗係附接到該鎳填隙片，且使用一手持 劑來測量將剩餘之鎳撬離該不鏽鋼所需之力量。該錄 離不鏽鋼90度，該些段件之寬度係以一卡尺加以測量 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
裝 訂
線 1244418 A7 B7 五、發明説明（18 ) 90度之剥片強度係藉由將剝片力劃分成該段件寬度每英吋 之力量（磅），接者將所產生之數值轉換成千牛頓/米（kN/m) 。該力量計係設定成紀錄施加的最大力量，鎳箔片之短長 度係加以剝離’並以此方式進行各段件之許多測量。
比較樣品A 一堆豐之預形體係藉著以一薄層之非金屬氟基助熔劑 HANDYFLUX(威斯康辛州 Cudahy市Lucas Milhaupt，Inc.所 販售）塗佈6英吋乘以6英吋的340不鏽鋼板之表面，增加一 層〇·13毫米之BR 505硬焊料箔片（威斯康辛州Cudahy市Lucas Milhaupt，Inc.所販售），以及一鎳填隙片加以準備，該鎳填 隙片具有一金鋼鑽研磨料燒結在相反側上。該預形體係放 置於一適合用於硬焊之燒結擠壓中，藉由使一大電流通過 该些樣品，該燒結擠壓在約15 “以的壓力下於兩壓盤之間 加熱樣品。位於金屬零件與壓盤之間的石墨紙增加了電流 之阻抗，用以有效地加熱。該些樣品係加熱到8〇〇它，並在 、力11 5 MPa的壓力下於燒結擠壓中冷卻，從該硬焊板切下7 耄米寬3 8亳米長的樣品。
樣品1〜R 。樣品1〜8係如以上所提出之硬焊程序加以準備，用於各樣 品之還原金屬係說明於表1之中。 -21 -
1244418 A7 B7 五、發明説明（19 表1 __〜8之還原金屬 樣品編號 還原金屬 ----—__ 1 0.3从米之铭(99.9%純銘錠，威斯康辛州Milwaukee市Aldrich Chemical Co.所購得，型錄號碼施52-3)蒸氣塗佈到該硬焊 料箔片 2 ^ii!^Ai^^lHauppauge市Alufoil Products Co. Inc) 3 16微米紹羯片（維吉尼亞州Richmond市Reynolds Metals Company) 4 111微米1呂箔片（丢棄式鋁pan st0ck) 5 1·3微米之鋁與鎂蒸氣塗佈於該箔片上，該金屬來源之最初 成分係約為30%鋁箔片與70%的鎂帶狀物 6 銘粉末0.10公克(紐澤西州Fair Law_Fisher Scientiflc c〇.), 噴灑該劑量等於一 5微米之铭箔片 7 8微米紹箔片，與樣品2相同，但其在第二硬焊週期中加以硬 焊 8 鎂私末 0· 14 公克（紐澤西州 Lakehurst 市 Reade Manufacturing Company)，喷灑該劑量等於一8微米的鋁箔片的克分子量 比較樣品A與樣品1〜8之剝片強度係根據以上提出之剝片 測試程序加以測量，其平均數值係列於表2之中。 -22- 本紙張尺度適用中國國家檩準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
產生足量之還原金屬助熔劑比市售之氟基助熔劑 示為=鏽:::r— 續片^ 取想的助熔劑。另外，作為一助熔劑之 4產生㈣合較粉末與蒸氣塗佈稍強。 狀 準=較=品係如以上所提出之硬焊程序中所說明加以 '、、、而’㈣不鏽鋼板首先係電鐘20微米之錄（明尼蘇 P_c〇_〇perativepiating)，與先前相同在真空 ^中硬焊之別’㈣鑛之不鏽鋼係以—硬焊料與一錄填
'、片加以堆疊。比較樣品係個別以127微米厚之BR _與U7微米厚之BR 616加以硬焊（威斯康辛州&㈣市 Α4»(21〇Χ297^) -23- 1244418
、發明説明（
Lucas Milhaupt，Inc.所販售）。 樣扣9係如以上所提出之硬焊程序中所說明加以準備，且 在不鏽鋼與硬焊料箔片間具有一 屬 乃心门/、百Μ破未的鋁箔片還原金 、…匕亞州Richmond 市 Reynold Metals Co·所販隹）。 =以上說明之剝片強度程序測量9〇度之剝片錢，其 結果係列於表3之中。
才篆品 比較樣品B
頓/米） 13.3 —BR 616 BR 604與鋁 ^3 曰因此，該無鎳塗佈之不鏽鋼與鋁助硬 坏、、Ό σ，其甚至較熟知使用鎳電鍍不鏽鋼的方法堅固，如 藉著比較樣品Β與樣品9之直接比較所顯示。 技腐餘性測試 樣扣3係在真空爐室中與一銘層硬焊，且作為腐钱測試之 用。另外，如比較樣品Α所準備的—樣品係作為腐餘測試之 用。兩樣品件皆係放置於一有蓋培養皿之中，以吵布 ⑽⑽eCl〇th)加以覆蓋，i以去離子水使其_。添加一滴 風氧化録’以便料水些許之傳導性。該些樣品係容許在 約20 C的溫度緩慢地乾燥一段時間（約2天）。 可見到硬焊體所產生之光學影像係附加成圖5與圖6。㊆ 中沿著樣品與助熔劑之硬焊界面形成鏽斑5〇，而圖6中所示 沿者本發明之樣品與銘真空硬谭的硬料面並沒有形成鑛 24 本紙張尺度適财目 1244418 A7
斑 應了解的疋以上之描述係希望作為說明而非作為限制 之用。對於熟諳此技藝之人士而言，由於以上之 本發明不同的修正與改變成為顯而m不脫離: 之範脅與精神。應了解的是，本發明並非過度 “ 所提出之說明實施例。 又於文中 元件標號對m 10 :總成 12 ·弟^一材料 12 a ·相反表面 14 :硬焊料 14a ·第一表面 14b ·弟二表面 16 :還原材料 16 a :表面 1 8 :第一材料 20 :硬焊體 22 :填充材料 50 :鏽斑 -25-
本紙張尺度適用中國國家檩準(CNS) M規格(⑽χ挪公董）

Claims (1)

1244418 六、申請專利範園 7.如申請專利範圍第】項之方法，其中該 :金=“、銀、錫、銦，‘金;: 如申請專利範圍第1項之方法 空至少係為0.6帕斯卡。 如申請專利範圍第1項之方法 度係約為450°C與80〇t之間。 10.如申請專利範圍第1項之方法： 度係維持約1分鐘到1 5分鐘之間 η·如申^專利範圍第1項之方法，其中該總成進-步包含 一第二還原金屬，其鄰接該第二材料；及 -。第三材料，λ包含一種材料，該材料具有一高於 660 C之熔化溫度。 12· —種硬焊體，其包含： (a) —包含第一材料之第一層 660°C之熔化溫度； ⑻-包含第二材料之第二層，該第二材料具有一高於 060°C之熔化溫度； ⑷-填充層’其位於該第一層與第二層之間，該填充 層包含一多相位合金，其具有一硬焊料舆鋁氧化物。 13.如申請專利範圍第12項之硬焊體，其進—步包含第一或 第二層中之研磨顆粒。 3 14 · 一種研磨物，其包含： (a)—包含一熔接研磨體之第一層； 8 9. 其中在步驟（b)中，該真 其中在步驟（c)中，該溫 其中在步驟（c)中，該溫 ’該第一材料具有一高 於 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 1244418 六、申請專利範園 ‘層’該材料具有一高於66〇°c (b)—包含一種材料之第 之熔化溫度；及 (::填充層，其位於該第一層與第二層之間，該填充 二:成位合金’其係由-彻與還原金屬氧化 1 5 · —種研磨物，其包含： 複數個研磨顆粒； 一金屬，其具有一高於66〇°c之熔化溫度；及 一填充層，其位於該金屬與研磨顆粒之間，該 包含硬焊料與鋁氧化物。 ' s 16.如申請專利範圍第15項之研磨物，其中該金屬係為不鑛 鋼。 17. —種多層硬焊總成，其包含： (a) —硬焊料金屬箔片層；及 (b) —鋁層，其覆蓋至少該硬焊料之一部分表面，該鋁 層之厚度係約為1微米與20微米之間。 18. 如申請專利範圍第17項之多層硬焊總成，其中該鋁層之 厚度係約為8微米。 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
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