鎳基硬釬焊箔、用于制造硬釬焊箔的方法、帶焊縫的物品和用于硬釬焊的方法
【專利摘要】一種可延展的非晶鎳基硬釬焊箔，其帶有一種主要由NiRestCraBbPcSid組成的成分，其中，21原子%＜a≤28原子%，0.5原子%≤b≤7原子%，4原子%≤c≤12原子%，2原子%≤d≤10原子%；附帶雜質(zhì)的重量百分比≤1.0%；其余為鎳，其中a/c≥2。
【專利說(shuō)明】鎳基硬釬焊箔、用于制造硬釬焊箔的方法、帶焊縫的物品和用于硬釬焊的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鎳基硬釬焊箔、一種用于制造硬釬焊箔的方法、一種帶有焊縫的物品和一種用于對(duì)兩個(gè)或更多個(gè)部分進(jìn)行硬釬焊的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 釬焊是一種借助熔化的、被稱為釬料的填料將多部分接合起來(lái)的方法，釬料的熔化溫度小于待連接的母材的熔化溫度。母材可以是金屬或陶瓷的。
[0003]釬料的一個(gè)表征性特征在于其很低的熔化溫度范圍，亦即在固相線溫度和液相線溫度之間的范圍，以及由此得出的加工溫度，該加工溫度通常比液相線溫度高10°c至50°C。根據(jù)釬料的加工溫度可以分成軟釬料和硬釬料。軟釬料在低于450°C的溫度下加工，而硬釬料則相反在大于450°C的溫度下加工。
[0004]DE102007049508A1公開(kāi)了一種鎳基硬釬焊箔，其能夠以可延展的箔的形式制造。這種可延展的硬釬焊箔借助快速凝固方法制造且至少部分為非晶態(tài)。這樣選擇準(zhǔn)金屬S1、B、P的總量使得能夠制造在箔的長(zhǎng)度上有很小的幾何偏差的長(zhǎng)箔。由此改善了用此制造的焊縫的可靠性，以及降低制造成本。
[0005]硬釬料被使用在希望釬焊縫或部分之間的接合部位有很高的機(jī)械強(qiáng)度和/或釬焊縫在運(yùn)行溫度提高時(shí)有很高的機(jī)械強(qiáng)度的應(yīng)用情形中。在一些應(yīng)用情形，如內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣再循環(huán)冷卻器，接合部位也與腐蝕性介質(zhì)發(fā)生接觸。
[0006]因此值得追求的是，在很高的機(jī)械容許負(fù)荷下和有腐蝕性介質(zhì)的情況下，進(jìn)一步改善用硬釬焊箔制造的接合部位的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的在于提出一種鎳基硬釬焊箔，用其可以制造一種在使用在拼接部位經(jīng)受很高的機(jī)械負(fù)荷和腐蝕性介質(zhì)的應(yīng)用情形下更為可靠的拼接部位。
[0008]該目的通過(guò)要求保護(hù)的主題實(shí)現(xiàn)。有利的擴(kuò)展設(shè)計(jì)是各個(gè)從屬權(quán)利要求的主題。
[0009]本發(fā)明用來(lái)達(dá)成上述目的的解決方案是獨(dú)立權(quán)利要求中所給出的物品，而各相關(guān)權(quán)利要求中所給出的物品，更有利于達(dá)成上述目的。
[0010]在本發(fā)明中，提出了一種可延展的非晶鎳基硬釬焊箔，其帶有一種主要由NiliestCraBbPeSid組成的成分，其中，21原子％ ≤ a≤28原子％，0.5原子％≤b≤7原子％，4原子％≤c≤12原子％，2原子％≤d≤10原子％ ;附帶雜質(zhì)的重量百分比≤1.0% ;其余為鎳，其中a/c≤2。
[0011]在本發(fā)明中，作為替代方案，提出了一種可延展的非晶鎳基硬釬焊箔，其中該箔可以具有其它額外的元素，其帶有一種主要由NiltestCraBbPeSidMoeXfYg組成的成分，其中，21原子％ ≤a ≤28原子％，0.5原子％ ≤b ≤7原子％，4原子％ ≤ c ≤12原子％，2原子％ ≤ d ≤ 10原子％，O原子％ ≤e ≤5原子％，O原子％ ≤f ≤5原子％，O原子％ ≤ g ≤ 20原子％ ；附帶雜質(zhì)的重量百分比≤1.0% ;其余為鎳，其中X為元素Nb、Ta、W、Cu、C或Mn中的一種或多種，Y為元素Fe和Co中的一種或兩種，a/c≥2。
[0012]上述兩種組成成分的硬釬焊箔中鉻的原子百分比都在21%_28%的范圍之間。進(jìn)一步地，上述兩種組成成分的硬釬焊箔都含有上文所述原子百分比的P、B和Si，作為形成玻璃結(jié)構(gòu)的元素，其中硅的原子百分比至少為2%，磷的原子百分比最大為12%，硼的原子百分比在0.5%-7%的范圍之間。鉻含量至少是磷含量的2倍。
[0013]所述組成成分特征(即鉻含量，形成玻璃結(jié)構(gòu)的元素的含量，鉻含量與磷含量的比例)的硬釬焊箔，可以制造結(jié)合部位，該連接部位具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和較高的耐腐蝕性。當(dāng)硬釬焊箔的組成成分超出上述范圍時(shí)，結(jié)合部位的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性將會(huì)相互牽制。換而言之，當(dāng)機(jī)械強(qiáng)度較高的時(shí)候，耐腐蝕性較低，當(dāng)機(jī)械強(qiáng)度較低時(shí)，耐腐蝕性較高。
[0014]與其相反，本發(fā)明中提供了一種硬釬焊箔，借助該硬釬焊箔可以制造結(jié)合部位，該結(jié)合部位在具有較高的機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)還具有較高的耐腐蝕性。
[0015]正如前面所提到的，上述兩種組成成分的硬釬焊箔中，鉻的原子百分比至少為21%，而鉻的原子百分比最大為28%。在這種鉻含量的范圍之間，硬釬焊箔具有更好的耐腐蝕性。
[0016]為了減少汽車的尾氣排放，不銹鋼釬焊連接的耐腐蝕性要求顯得越來(lái)越重要，例如，在DIN ENl.4404或1.4539中所述的亞硫酸根，硝酸根和氯離子的介質(zhì)中的耐腐蝕性。本發(fā)明中的硬釬焊箔就可以運(yùn)用在這種具有腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中。
[0017]對(duì)于耐腐蝕性要求較高的運(yùn)用(例如汽車工業(yè)中用在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣再循環(huán)冷卻器)，形成粗大的晶體是十分不利的，因?yàn)樗鼤?huì)不僅會(huì)減小機(jī)械性能，還會(huì)消減耐腐蝕性。出于上述原因，進(jìn)一步地，將釬焊溫度控制在1100°c以下十分有利于避免粗大晶體的形成。因此，對(duì)于上述運(yùn)用，硬釬焊箔的液相線溫度小于1100°c是有利的。
[0018]所述硬釬焊箔可以具有最多重量百分含量為1%的附帶雜質(zhì)。在實(shí)踐中，通常以重量百分含量對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行測(cè)量，因此，在此使用重量百分含量來(lái)作為雜質(zhì)的衡量單位。原則上來(lái)說(shuō)，任何在上文所述的組成成分中沒(méi)有提及的元素都可以被稱作雜質(zhì)。在硬釬焊箔中，常常將Al、T1、Zr、Cd、Se和S作為雜質(zhì)進(jìn)行測(cè)量。
[0019]在其它實(shí)施例中，鉻含量的下限值略高，例如原子百分比在21.5%、22%或23%。當(dāng)a/c大于2的情況下，略高的鉻含量可以進(jìn)一步提高耐腐蝕性。合適的鉻含量為:21.5原子％ < a≤28原子％。22原子％ < a≤28原子％和23原子％ < a≤27原子％。
[0020]進(jìn)一步地，在其它實(shí)施例中，預(yù)先設(shè)定三種形成玻璃結(jié)構(gòu)的元素(S1、B、P)之間的比例關(guān)系，從而進(jìn)一步改善箔的長(zhǎng)度和/或箔在長(zhǎng)度方向上的厚度偏差。這種形成玻璃結(jié)構(gòu)的元素也可以被稱作為準(zhǔn)金屬。
[0021]在此，磷的原子百分比c大于硼的原子百分比b，而硼的原子百分比b又大于磷的原子百分比c的十五分之一，即c>b>c/15，用于形成玻璃結(jié)構(gòu)的元素總量必須滿足下面的條件:14原子％≤(b+c+d)≤20原子％。
[0022]在本發(fā)明中提供的一種鎳基硬釬焊箔，滿足上述準(zhǔn)金屬(S1、B和P)總量以及上述磷含量與硼含量之間的關(guān)系，這種硬釬焊箔為一種可延展的、至少部分為非晶態(tài)的箔，其長(zhǎng)度最大可大于5km,同時(shí)具有很小的在長(zhǎng)度方向上的幾何偏差。
[0023]通過(guò)增大箔的長(zhǎng)度，可以降低制造成本。此外，還可以提高使用所述硬釬焊箔制造的焊縫的可靠性，因?yàn)樗霾哂蟹浅＞坏膸缀涡螤睢?br> [0024]在一種實(shí)施形式中，所述硬釬焊箔的非晶度至少為50%，優(yōu)選的是，非晶度為80%。
[0025]在其它實(shí)施例中，用于形成玻璃結(jié)構(gòu)的元素總量必須滿足下面的條件:14原子％≤(b+c+d) ≤ 18原子％。其中，在保證總量處于上述臨界值之內(nèi)的情況下，每個(gè)用于形成玻璃結(jié)構(gòu)的元素的含量可以為上述范圍之間的任意值。
[0026]進(jìn)一步地，每個(gè)用于形成玻璃結(jié)構(gòu)的元素的含量也可以按下面的方法來(lái)確定:硼含量1.5原子％ ≤ b ≤ 5原子％和/或磷含量9原子％≤c≤11原子％和/或硅含量2.5原子％ ≤ d≤ 4.5原子％。
[0027]在第二種組成成分中，所述硬釬焊箔還可以具有其它的元素。在一個(gè)實(shí)施例中，硬釬焊箔除了含有Cr、B、P和Si，還含有鑰，其中鑰的原子百分比最大為5%。當(dāng)所述硬釬焊箔含有其它元素Nb、Ta、W、Cu、C、Mn、Y、Fe或Co中的一種或多種時(shí)，上述上限值的限制條件如下:0原子％ ≤ f ≤ 30原子％ ；0原子％ ≤ g ≤ 15原子％。
[0028]通常情況下，非晶硬釬焊箔還需要進(jìn)行以下幾種后續(xù)加工處理:分條，剪切，連續(xù)蝕刻，沖壓或?qū)訅?。這些后續(xù)加工處理流程的前提是:在幾何形狀穩(wěn)定的情況下提供較長(zhǎng)的箔長(zhǎng)度，從而滿足其經(jīng)濟(jì)性的要求。而通過(guò)本發(fā)明的硬釬焊箔，就可以滿足上述所有要求。
[0029]此外，非晶硬釬焊箔在釬焊技術(shù)中的運(yùn)用如下:用這種箔包裹長(zhǎng)冷卻管，并通過(guò)該箔將冷卻管與不間斷的、螺旋形的、放置在冷卻管圓周方向上的冷卻筋焊接在一起。例如，這種長(zhǎng)至30m的管子可以作為蒸汽發(fā)生器的冷卻管。
[0030]對(duì)于工業(yè)上的運(yùn)用，如下方案是非常有價(jià)值的:提供一種長(zhǎng)度大于IOOm的不間斷的箔，其中該箔具有穩(wěn)定的幾何形狀，從而實(shí)現(xiàn)在這種長(zhǎng)度的管子上覆蓋一層牢固的釬焊層。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于工業(yè)上的組裝工藝，如下方案是非常有價(jià)值(或說(shuō)是必須的):使用長(zhǎng)度較長(zhǎng)的箔，從而避免組裝機(jī)頻繁的機(jī)器停機(jī)時(shí)間，這種時(shí)間上的浪費(fèi)是不符合經(jīng)濟(jì)原則的。
[0031]同樣地，通過(guò)本發(fā)明的硬釬焊箔，就可以滿足上述的要求。
[0032]所述硬釬焊箔的厚度15 μ m≤D≤60 μ m。進(jìn)一步地，所述硬釬焊箔的寬度
0.5mm≤ B ≤ 300mm或所述硬釬焊箔的寬度30mm ≤ B ≤ 150mm。因此,本發(fā)明的硬釬焊箔可以制造成適用于各種各樣的運(yùn)用的尺寸。
[0033]所述硬釬焊箔可以被設(shè)置成一種可切割的帶材形式，從而可以生成多個(gè)具有所需大小和/或所需外部輪廓的小箔。本發(fā)明的硬釬焊箔的長(zhǎng)度可以達(dá)到數(shù)千米。這種長(zhǎng)度的硬釬焊箔具有如下優(yōu)點(diǎn):硬釬焊箔的幾何偏差較小，可以一次性地通過(guò)澆注工藝制造，由此可增加硬釬焊箔的數(shù)量，從而降低了制造成本。
[0034]在厚度偏差很小的情況下，也可以可靠地制造出所述硬釬焊箔。在其它實(shí)施例中，所述硬釬焊箔的長(zhǎng)度大于IOOm時(shí)，其平均厚度的厚度偏差必須小于20%，當(dāng)所述硬釬焊箔的長(zhǎng)度大于200m時(shí)，其平均厚度的厚度偏差必須小于25%和當(dāng)所述硬釬焊箔的長(zhǎng)度大于5000m時(shí)，其平均厚度的厚度偏差必須小于20%。在其它實(shí)施例中，當(dāng)所述硬釬焊箔的長(zhǎng)度大于100m時(shí)，其平均厚度的厚度偏差必須小于15 μ m。
[0035]這種均一的幾何形狀是有利的，原因在于:由所述箔制造的焊縫具有高可靠性，所以帶有這種焊縫的物品在各個(gè)部分之間的結(jié)合部位不可能出現(xiàn)故障。厚度偏差有可能會(huì)導(dǎo)致焊縫部分的故障點(diǎn)進(jìn)而影響釬焊連接的可靠性。通過(guò)使用本發(fā)明的硬釬焊箔可避免上述問(wèn)題，因?yàn)楸景l(fā)明的硬釬焊箔的厚度偏差很小。[0036]在其它實(shí)施例中，所述硬釬焊箔的液相線溫度位于980°C -1100°C的范圍之間。在許多工業(yè)上的釬焊流程中，特別是不銹剛母材之間的接合釬焊流程，980°C -1100°C之間的液相線溫度是非常有價(jià)值的，因?yàn)樗瞿覆牡淖畲筲F焊溫度為1200°C。通常情況下，釬焊溫度總是越低越好，因?yàn)楫?dāng)溫度達(dá)到1000°C以后，母材中會(huì)形成不良的粗大晶體。這種不良的粗大晶體會(huì)減小所述母材的機(jī)械強(qiáng)度，而這種機(jī)械強(qiáng)度對(duì)于一些技術(shù)上的運(yùn)用(例如運(yùn)用在熱交換器上)是至關(guān)重要的。
[0037]依據(jù)本發(fā)明所給出的一種物品，具有第一部分和第二部分，其中所述第一部分通過(guò)焊縫與所述第二部分牢固地連接在一起，其中所述焊縫通過(guò)上述實(shí)施例中的任一個(gè)所述的硬釬焊箔制成。因此，所述物品具有焊縫，其中所述焊縫借助依據(jù)本發(fā)明制造的硬釬焊箔制成。
[0038]一種物品，具有第一部分和第二部分，其中所述第一部分通過(guò)焊縫與所述第二部分牢固地連接在一起，其中所述焊縫具有元素N1、Cr、S1、P和B，以及由混合型晶體組成的母體和平均組成成分與Ni3Cr2P2相似的初級(jí)共晶相物質(zhì)，其中該初級(jí)共晶相物質(zhì)以內(nèi)含物的形式位于所述母體中。關(guān)于初級(jí)共晶相物質(zhì)的組成成分，只能給出大概的形式，其實(shí)際的組成成分可能與上述化學(xué)式有一些出入，因此無(wú)法準(zhǔn)確地描述出來(lái)。
[0039]所述物品的焊縫具有接合部分，該接合部分提高了所述第一部分和所述第二部分之間的結(jié)合部位的機(jī)械強(qiáng)度。在此，提高結(jié)合部位機(jī)械強(qiáng)度的原理如下:由混合型晶體組成的母體為非晶態(tài)。所述共晶相物質(zhì)是很脆的。這種脆的共晶相物質(zhì)以內(nèi)含物的形式分布在所述非晶態(tài)母體內(nèi)。因此，在所述焊縫內(nèi)不存在連續(xù)的、由所述脆的共晶相物質(zhì)組成的縫隙，其中在這些縫隙中裂縫可自由地鋪展。
[0040]所述母體可以具有海綿狀的結(jié)構(gòu)，其中所述共晶相物質(zhì)被放置在所述母體的空腔內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述母體從所述第一部分連續(xù)地延伸到所述第二部分。這種形式可以避免所述脆的共晶相物質(zhì)在所述第一部分和所述第二部分之間形成連續(xù)的縫隙，其中這種縫隙可能會(huì)破壞機(jī)械強(qiáng)度。
[0041]所述物品是廢氣再循環(huán)冷卻器(例如用于機(jī)動(dòng)車輛內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī))或熱交換器。
[0042]在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一部分和所述第二部分由不銹鋼組成。例如，所述不銹鋼可以是奧氏體不銹鋼或具有鐵素體的混合接合體。作為替代方案，所述第一部分和所述第二部分由鎳合金或鈷合金組成。
[0043]所述焊縫的厚度可以大于15 μ m，該焊縫位于所述第一部分和所述第二部分之間。
[0044]一種對(duì)兩個(gè)或更多個(gè)部分進(jìn)行硬釬焊處理的方法。所述方法包括:將上述實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的硬釬焊箔置于兩個(gè)或更多個(gè)待接合部分之間，其中所述待接合部分的熔化溫度高于所述硬釬焊箔的熔化溫度。將釬焊連接部位加熱至釬焊溫度，該釬焊溫度高于所述硬釬料的液相線溫度并低于所述兩個(gè)部分的熔化溫度。然后，通過(guò)對(duì)所述釬焊連接部位進(jìn)行冷卻，在所述待接合部分之間形成硬釬焊連接。
[0045]所述待接合的部分可以是熱交換器或廢氣再循環(huán)冷卻器或機(jī)油冷卻器的部分，或是熱交換器或廢氣再循環(huán)冷卻器或機(jī)油冷卻器的部件。
[0046]所述釬焊連接部位被加熱至釬焊溫度，其中，該釬焊溫度在1050°C -1200°C的范圍之間，優(yōu)選的是，該釬焊溫度在1080°C _1150°C的范圍之間。
[0047]在一個(gè)實(shí)施例中，所述釬焊連接部位被加熱至釬焊溫度，該釬焊溫度高于所述硬釬料的液相線溫度，其中整個(gè)加熱過(guò)程在保護(hù)氣體下進(jìn)行。這種方法可簡(jiǎn)化釬焊過(guò)程，因?yàn)檫@種方式不需要使用真空爐。
[0048]在其它實(shí)施例中，所述釬焊連接部位被加熱至釬焊溫度，該釬焊溫度高于所述硬釬料的液相線溫度，其中整個(gè)加熱過(guò)程在連續(xù)爐中進(jìn)行。當(dāng)這種方法在保護(hù)氣體下進(jìn)行的時(shí)候，這種方法可以被進(jìn)一步地簡(jiǎn)化。使用連續(xù)爐具有如下優(yōu)點(diǎn):所述釬焊過(guò)程可以連續(xù)地進(jìn)行。由此可提高整個(gè)釬焊過(guò)程的效率。
[0049]一種用于制造可延展的非晶硬釬焊箔的方法，該方法包含以下幾個(gè)步驟:提供一種由NiliestCraBbPcSid組成的熔化物，其中，21原子% < a ^ 28原子％，0.5原子%≤b≤7原子％，4原子％ < c < 12原子％, 2原子％ < d < 10原子％ ；附帶雜質(zhì)的重量百分比< 1.0% ；其余為鎳，其中a/c ^ 2，或由NiKestCraBbPeSidMoeXfYg組成的熔化物，其中，21原子％ < a≤28原子％，0.5原子％ < b < 7原子％，4原子％ < c < 12原子％，2原子％ < d < 10原子％，O原子％ < e < 5原子％，O原子％ < f < 5原子％，O原子％ < g < 20原子％ ；附帶雜質(zhì)的重量百分比≤0.5% ;其余為鎳，其中X為元素Nb、Ta、W、Cu、C或Mn中的一種或多種，Y為元素Fe和Co中的一種或兩種,其中X為元素Nb、Ta、W、Cu、C或Mn中的一種或多種,Y為元素Fe和Co中的一種或兩種，a/c ^ 2，通過(guò)將熔化物置于移動(dòng)的冷卻面上，來(lái)制造可延展的非晶硬釬焊箔，其中所述冷卻面的冷卻速度必須大于104°C /秒，例如大約105°C /秒。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0050]下面結(jié)合下文的具體實(shí)施例、附圖和圖表對(duì)本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步的描述:
[0051]圖1所示為對(duì)比硬釬焊箔焊縫的性能關(guān)于釬焊溫度的曲線圖，
[0052]圖2所示為本發(fā)明硬釬焊箔焊縫的性能關(guān)于釬焊溫度的曲線圖，
[0053]圖3所示為用于腐蝕試驗(yàn)的釬焊樣品的制造過(guò)程示意圖，
[0054]圖4所示為經(jīng)過(guò)硬釬焊處理的不銹鋼樣品的金相圖像，其中硬釬焊處理過(guò)程中使用組成成分為N1-Cr21-P13.5-Si0.9-B2.4的對(duì)比硬釬焊箔，其中經(jīng)過(guò)硬釬焊處理的不銹鋼樣品被轉(zhuǎn)移至合成凝析油中1000小時(shí)以上，
[0055]圖5所示為經(jīng)過(guò)硬釬焊處理的不銹鋼樣品的金相圖像，其中硬釬焊處理過(guò)程中使用組成成分為N1-Cr25-Mol.5-P10_Si4_B2的本發(fā)明硬釬焊箔，其中經(jīng)過(guò)硬釬焊處理的不銹鋼樣品被轉(zhuǎn)移至合成凝析油中1000小時(shí)以上，
[0056]圖6所示為對(duì)比焊縫形態(tài)的示意圖，和
[0057]圖7所示為本發(fā)明焊縫形態(tài)的示意圖，
[0058]圖表1a所示為不同的釬焊溫度下，使用一種對(duì)比釬焊箔焊接出的對(duì)比釬焊樣品的腐蝕性質(zhì)量損失，
[0059]圖表1b所示為不同的釬焊溫度下，使用一種對(duì)比釬焊箔焊接出的對(duì)比釬焊樣品的強(qiáng)度性能，
[0060]圖表2a所示為不同的釬焊溫度下，使用一種對(duì)比釬焊箔焊接出的對(duì)比釬焊樣品的腐蝕性質(zhì)量損失，
[0061]圖表2b所示為不同的釬焊溫度下，使用一種對(duì)比釬焊箔焊接出的對(duì)比釬焊樣品的強(qiáng)度性能，[0062]圖表3a所示為不同的釬焊溫度下，使用一種本發(fā)明的硬釬焊箔焊接出的本發(fā)明的釬焊樣品的腐蝕性質(zhì)量損失，
[0063]圖表3b所示為不同的釬焊溫度下，使用一種本發(fā)明的硬釬焊箔焊接出的本發(fā)明的釬焊樣品的強(qiáng)度性能，
[0064]圖表4所示為對(duì)比硬釬焊箔和本發(fā)明的硬釬焊箔的組成成分。
【具體實(shí)施方式】
[0065]一種可延展的非晶硬釬焊箔，其具有主要包括NiltestCraBbPeSid的成分，其中，21原子％ < a < 28原子％，0.5原子％ < b < 7原子％，4原子％ < c < 12原子％，2原子％ < d < 10原子％ ;附帶雜質(zhì)≤1.0原子％ ;其余為鎳，其中a/c≤2。
[0066]這種硬釬焊箔可以通過(guò)快速凝固工藝制備成一種可延展的、至少部分為非晶態(tài)的長(zhǎng)帶材。這種帶材的長(zhǎng)度可以長(zhǎng)于5km。
[0067]在其它實(shí)施例中，作為替代方案，提出了一種可延展的非晶鎳基硬釬焊箔，其中該箔可以具有其它額外的元素，其具有主要包括NiltestCraBbPciSidMo6XfYg的成分，其中，21原子％< a ^ 28原子％，0.5原子％ < b < 7原子％，4原子％ < c < 12原子％，2原子％ < d < 10原子％，O原子％ < e < 5原子％，O原子％ < f < 5原子％，O原子％ < g < 20原子％ ；附帶雜質(zhì)≤1.0原子％;其余為鎳，其中X為元素Nb、Ta、W、Cu、C或Mn中的一種或多種，Y為元素Fe和Co中的一種或兩種，如在第一替代方案中，所述硬釬焊箔中鉻含量至少是磷含量的2倍，即a/c≤2。
[0068]借助這兩種組成成分的硬釬焊箔，所制造的焊縫，即使在釬焊溫度不斷增高的條件下，也能在具有較好拉伸強(qiáng)度的同時(shí)具有較高好的耐腐蝕性。因此，一種具有兩個(gè)或更多個(gè)部分的物品，其中兩個(gè)或更多個(gè)部分使用上述硬釬焊箔相互焊接在一起，該物品可以被運(yùn)用在可靠性需求較高的情況下， 特別是運(yùn)用在焊縫需要處于高機(jī)械負(fù)荷和腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境下。
[0069]與其相反，對(duì)于組成成分超出上述范圍的硬釬焊箔，結(jié)合部位的拉伸強(qiáng)度和耐腐蝕性將會(huì)相互牽制。換而言之，當(dāng)拉伸強(qiáng)度較高時(shí)，耐腐蝕性較低，當(dāng)拉伸強(qiáng)度較低時(shí)，耐腐蝕性較高。圖1和2以示意圖的形式描述了兩種情況下焊縫在性能上的區(qū)別。
[0070]圖1所示為對(duì)比硬釬焊箔的拉伸強(qiáng)度和耐腐蝕性關(guān)于釬焊溫度的曲線圖，其中對(duì)比硬釬焊箔以N1-Cr-P-(Si，B)作為母材。隨著釬焊溫度的逐漸增高，拉伸強(qiáng)度變得越來(lái)越高，而耐腐蝕性卻變得越來(lái)越低。
[0071]圖2所示為本發(fā)明硬釬焊箔的拉伸強(qiáng)度和耐腐蝕性關(guān)于釬焊溫度的曲線圖。本發(fā)明的硬釬焊箔具有良好的拉伸強(qiáng)度和良好的耐腐蝕性，而且拉伸強(qiáng)度和耐腐蝕性幾乎不受釬焊溫度的影響。
[0072]下文中，將對(duì)特定的實(shí)施例和焊縫性能值進(jìn)行描述。
[0073]在本實(shí)施例中，首先將不同的鎳基硬釬焊合金制造成非晶箔，然后與樣品釬焊在一起，這些樣品再用于耐腐蝕試驗(yàn)和強(qiáng)度試驗(yàn)中。
[0074]圖3所示為用于腐蝕試驗(yàn)的釬焊樣品的制造過(guò)程。首先，通過(guò)硬釬焊工藝，用硬釬焊箔將兩個(gè)由不銹鋼(316L1.4404)組成的管和由不銹鋼(316L1.4404)組成的平板牢固地連接在一起。為了得到盡可能大的腐蝕面，在轉(zhuǎn)移至腐蝕介質(zhì)之前，對(duì)樣品進(jìn)行切割處理。
【權(quán)利要求】
1.一種可延展的非晶鎳基硬釬焊箔，其具有主要包括NiltestCraBbPeSid的成分，其中，21原子％ < a < 28原子％，0.5原子％ < b < 7原子％，4原子％ < c < 12原子％，2原子％≤d≤10原子％ ;附帶雜質(zhì)的重量百分比≤1.0% ;其余為鎳，其中a/c≤2。
2.—種可延展的非晶鎳基硬釬焊箔，其具有主要包括NiRestCraBbPeSidMoeXfYg的成分，其中，21原子％ < a < 28原子％，0.5原子％ < b < 7原子％，4原子％ < c < 12原子％，2原子％≤d≤10原子％，O原子％ < e≤5原子％，O原子％≤f?≤5原子％，O原子％≤g≤20原子％ ;附帶雜質(zhì)的重量百分比≤1.0% ;其余為鎳，其中X為元素Nb、Ta、W、Cu、C或Mn中的一種或多種，Y為兀素Fe和Co中的一種或兩種，a/c ≤ 2ο
3.如權(quán)利要求1或2所述的可延展的非晶硬釬焊箔，其特征在于，所述元素Cr的含量滿足下述條件:22原子％ < a < 28原子％。
4.如權(quán)利要求3所述的可延展的非晶硬釬焊箔，期特征在于，所述元素Cr的含量滿足下述條件:23原子％ < a < 27原子％。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可延展的非晶硬釬焊箔，其特征在于，原子百分比滿足下述條件:c>b>c/15,14% ( (b+c+d) ( 20%。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可延展的非晶硬釬焊箔，其特征在于，O原子％ < f < 3原子％ ；0原子％ < g < 15原子％。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可延展的非晶硬釬焊箔，其特征在于，其原子百分比滿足下述條件:14% ( (b+c+d) ( 18%。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可延展的非晶硬釬焊箔，其特征在于，所述元素B的含量滿足下述條件:1.5原子％ < b < 5.0原子％。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可延展的非晶硬釬焊箔，其特征在于，所述元素P的含量滿足下述條件:9原子％ < c < 11原子％。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可延展的非晶硬釬焊箔，其特征在于，所述元素Si的含量滿足下述條件:2.5原子％≤d≤4.5原子％。
11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可延展的非晶硬釬焊箔，其特征在于，所述硬釬焊箔的非晶態(tài)物質(zhì)所占比例至少為80%。
12.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可延展的非晶硬釬焊箔，其特征在于，所述硬釬焊箔的平均厚度D滿足下述條件:15 μ m≤D≤60 μ m。
13.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可延展的非晶硬釬焊箔，其特征在于，所述硬釬焊箔的寬度B滿足下述條件:0.5mm ≤ B ≤ 300mm。
14.如權(quán)利要求13所述的可延展的非晶硬釬焊箔，其特征在于，所述硬釬焊箔的寬度B滿足下述條件:30mm≤ B ≤ 150mm。
15.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可延展的非晶硬釬焊箔，其特征在于，當(dāng)所述硬釬焊箔的長(zhǎng)度大于200m時(shí)，其平均厚度的厚度偏差必須小于25%和/或當(dāng)所述硬釬焊箔的長(zhǎng)度大于IOOm時(shí)，其平均厚度的厚度偏差必須小于20%和/或當(dāng)所述硬釬焊箔的長(zhǎng)度大于5000m時(shí)，其平均厚度的厚度偏差必須小于20%。
16.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可延展的非晶硬釬焊箔，其特征在于，當(dāng)所述硬釬焊箔的長(zhǎng)度大于100m時(shí)，其平均厚度的厚度偏差必須小于15 μ m。
17.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可延展的非晶硬釬焊箔，其特征在于，所述硬釬焊箔的液相線溫度位于980°C -1100°C的范圍之間。
18.一種物品，具有第一部分和第二部分，其中所述第一部分通過(guò)焊縫與所述第二部分牢固地連接在一起，其中所述焊縫通過(guò)權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的硬釬焊箔制成。
19.一種物品，具有第一部分和第二部分，其中所述第一部分通過(guò)焊縫與所述第二部分牢固地連接在一起，其中所述焊縫具有元素N1、Cr、S1、P和B，其特征在于，所述焊縫具有由混合型晶體組成的母體和平均組成成分與Ni3Cr2P2相似的初級(jí)共晶相物質(zhì)，其中該初級(jí)共晶相物質(zhì)以內(nèi)含物的形式位于所述母體中。
20.如權(quán)利要求19中所述的物品，其特征在于，所述母體具有一種海綿狀的結(jié)構(gòu)。
21.如權(quán)利要求19或20所述的物品，其特征在于，所述母體從所述第一部分連續(xù)地延伸到所述第二部分。
22.如權(quán)利要求18至21中任一項(xiàng)所述的物品，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分都是由例如奧氏體不銹鋼的不銹鋼或鎳合金或鈷合金組成。
23.如權(quán)利要求18至22中任一項(xiàng)所述的物品，其特征在于，所述焊縫的厚度大于15 μ m。
24.如權(quán)利要求18至23中任一項(xiàng)所述的物品，其特征在于，所述物品為熱交換器或用在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣再循環(huán)冷卻器或類似設(shè)備中的一部分。
25.一種用于制造可延展的非晶硬釬焊箔的方法，該方法包含以下幾個(gè)步驟: 提供一種由NiliestCraBbPcSid組成的熔化物，其中，21原子% < a ≤ 28原子%，0.5原子％ ≤ b ≤ 7原子％，4原子％ ≤ c ≤ 12原子％，2原子％ ≤ d ≤ 10原子％ ；附帶雜質(zhì)的重量百分比≤1.0% ;其余為鎳，其中a/c≥2， 或由NiEestCraBbPcSidMoeXfYg組成的熔化物，其中，21原子％ < a≤28原子％，0.5原子％ ≤ b ≤ 7原子％，4原子％ ≤ c ≤ 12原子％，2原子％ ≤ d ≤ 10原子％，O原子％ < e < 5原子％，O原子％ ≤ f ≤ 5原子％，O原子％≤g≤20原子％ ；附帶雜質(zhì)的重量百分比≤0.5% ；其余為鎳，其中X為元素Nb、Ta、W、Cu、C或Mn中的一種或多種，Y為元素Fe和Co中的一種或兩種，a/c ≥ 2, 通過(guò)將熔化物置于移動(dòng)的冷卻面上來(lái)制造可延展的非晶硬釬焊箔，其中所述冷卻面的冷卻速度必須大于104°C /秒。
26.—種在兩個(gè)或更多個(gè)部分之間形成融合性接合的方法，該方法包含以下幾個(gè)步驟: 將權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的硬釬焊箔置于兩個(gè)或更多個(gè)待接合部分之間，其中所述待接合部分的熔化溫度高于所述硬釬焊箔的熔化溫度； 將釬焊連接部位加熱至釬焊溫度，該釬焊溫度高于所述硬釬料的液相線溫度； 通過(guò)對(duì)所述釬焊連接部位進(jìn)行冷卻，在所述待接合部分之間形成硬釬焊連接。
27.如權(quán)利要求26中所述的方法，其特征在于，所述釬焊連接部位被加熱至釬焊溫度，其中該釬焊溫度在1050°C -1200°C的范圍之間，優(yōu)選的是，該釬焊溫度在1080°C -1150°C的范圍之間。
28.如權(quán)利要求26或27所述的方法，其特征在于，所述待接合部分為熱交換器或廢氣再循環(huán)冷卻器的一部分。
29.如權(quán)利要求26至28中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述釬焊連接部位被加熱至釬焊溫度，該釬焊溫度高于所述硬釬料的液相線溫度，其中整個(gè)加熱過(guò)程在保護(hù)氣體下進(jìn)行。
30.如權(quán)利要求26至29中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述釬焊連接部位被加熱至釬焊溫度，該釬焊溫度高于所述硬釬料的液相線溫度，其中整個(gè)加熱過(guò)程在連續(xù)爐中進(jìn)行。
31.使用如權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的硬釬焊箔，對(duì)熱交換器或廢氣再循環(huán)冷卻器的兩個(gè)或更多個(gè)部分進(jìn)行硬釬焊處理。
32.使用如權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的硬釬焊箔，對(duì)兩個(gè)或更多個(gè)部分進(jìn)行硬釬焊處理，其中所述的兩個(gè)或更多個(gè)部分為奧氏體不銹鋼或鎳合金或鈷合金。
【文檔編號(hào)】B23K35/02GK103492119SQ201280012938
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月11日
【發(fā)明者】托馬斯·哈特曼, 戴爾特·紐澤爾, 埃爾伯特·布拉吉 申請(qǐng)人:真空融化股份有限公司