CN101977724B - 铁-铬基钎料金属 - Google Patents

铁-铬基钎料金属 Download PDF

Info

Publication number
CN101977724B
CN101977724B CN2009801096992A CN200980109699A CN101977724B CN 101977724 B CN101977724 B CN 101977724B CN 2009801096992 A CN2009801096992 A CN 2009801096992A CN 200980109699 A CN200980109699 A CN 200980109699A CN 101977724 B CN101977724 B CN 101977724B
Authority
CN
China
Prior art keywords
weight
braze metal
metal powder
content
braze
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2009801096992A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101977724A (zh
Inventor
O·马尔斯
U·佩尔松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoganas AB
Original Assignee
Hoganas AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=39797973&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN101977724(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Hoganas AB filed Critical Hoganas AB
Publication of CN101977724A publication Critical patent/CN101977724A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101977724B publication Critical patent/CN101977724B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0244—Powders, particles or spheres; Preforms made therefrom
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0244—Powders, particles or spheres; Preforms made therefrom
    • B23K35/025—Pastes, creams, slurries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053—Fe as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053—Fe as the principal constituent
    • B23K35/308—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
    • B23K35/3086—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent containing Ni or Mn
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C22C30/02—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
    • C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
    • C22C33/0285—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with Cr, Co, or Ni having a minimum content higher than 5%
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/20—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/34—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/14—Heat exchangers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
    • B23K2103/05—Stainless steel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

铁-铬基钎料金属。本发明涉及对不锈钢基材具有优异润湿性能的钎料金属。该钎料金属产生了具有高强度和良好抗腐蚀性的钎焊焊点。该钎料金属适于钎焊不锈钢和其它需要抗腐蚀性和高强度的材料。典型的应用实例为热交换器和催化转换器。本发明的铁-铬基钎料金属粉末包含：11至35重量％铬、0至30重量％镍、2至20重量％铜、2至6重量％硅、4至8重量％磷、0至10重量％锰和至少20重量％铁。

Description

铁-铬基钎料金属
发明概要
本发明涉及对不锈钢基材具有优异润湿性能的钎料金属。该钎料金属产生了具有高强度和良好抗腐蚀性的钎焊焊点。 
钎料金属可以以粉末形式提供，可以使用本领域已知的方法形成钎料金属粉末。例如，具有权利要求中定义的组成的粉末可通过将均质合金熔融并通过雾化方法将它们转化成粉末而制备。粉末的平均粒度可以为10至150μm，通常为10至100μm。 
本发明钎料金属粉末是含11至35重量％铬、2至20重量％铜、0至30重量％镍和2至6重量％硅、4至8重量％磷和至少20重量％铁的合金。钎料合金还可含最多达10重量％的锰。钎料金属适于生产催化转换器和热交换器。 
技术领域
本发明涉及铁-铬基钎料金属，其适于钎焊不锈钢和其它需要抗腐蚀性和高强度的材料。典型的应用实例为热交换器和催化转换器。 
背景技术
钎焊是借助钎料金属和加热将金属部件接合的方法。钎料金属的熔融温度必须比基材的熔融温度低，但高于450℃。如果钎料金属的钎焊温度低于450℃，则接合方法称作软钎焊。最常用于钎焊不锈钢的钎料金属基于铜或镍。当考虑费用优点时，铜基钎料金属是优选的，而在高腐蚀和高强度应用中需要镍基钎料金属。在接触腐蚀环境的应用中，由于其高抗腐蚀性，使用具有高铬含量的镍基钎料金属。在高使用温度应用中和/或当应 用中需要高强度时，也可使用镍基钎料金属。接触腐蚀环境和高使用温度的典型应用是汽车柴油机中的废气再循环(EGR)冷却器。用于这些应用的钎料金属必须具有某些适于使用的性能，例如抗腐蚀性、抗高温氧化性、基材的良好润湿性，而在钎焊期间不导致基材脆化。 
相关技术 
美国焊接学会(ANSI/AWS A 5.8)标准列出了数种不同类型的镍基钎料金属。这些镍基钎料金属中许多用于钎焊热交换器。具有组成Ni-7Cr-3B-4，5Si-3Fe的BNi-2用于生产高温应用中的高强度焊点。然而，硼的存在是一个缺点，这是由于当硼扩散在基材中时，它导致基材脆化。含硼的其它镍基钎料金属具有相同的缺点。 
为克服硼的缺点，开发了其它镍基钎料金属。由于高铬含量，BNi-5(Ni-19Cr-10Si)具有高抗腐蚀性。此合金的钎焊温度相当高(1150至1200℃)。其它无硼镍基钎料金属是BNi-6(Ni-10P)和BNi7(Ni-14Cr-10P)。由于高磷含量，10重量％，这些钎料金属的钎焊温度较低。由于形成含磷脆相的风险，高磷含量(10重量％)可能形成不具有所需强度的钎焊焊点。 
其它镍基钎料金属描述于专利US6696017和US6203754中。此钎料金属具有组成Ni-29Cr-6P-4Si，并将高强度和高抗腐蚀性与相当低的钎焊温度(1050至1100℃)结合。特别开发此钎料金属，用于用在高腐蚀环境中的新一代EGR冷却器。 
所有镍基钎料金属的缺点都是昂贵的镍的高含量。镍含量为至少60％，但通常更高。这些钎料金属中的高镍含量使得钎料金属和热交换器和催化转换器的生产都具有高成本。 
为克服昂贵的镍基钎料金属的缺点，已研究了使用铁基钎料金属的可能性。市场上存在两种现有的铁基钎料金属。描述于PCT申请WO02098600中的AlfaNova具有接近于不锈钢的组成，并加入硅、磷和硼以降低钎料金属的熔点。此合金的钎焊温度为1190℃。 
另一铁基钎料金属，描述于US申请US20080006676A1中的 AMDRY805，具有组成Fe-29Cr-18Ni-7Si-6P。此合金不合硼以克服硼的缺点。此合金的钎焊温度为1176℃。 
根据ASM专业手册Stainless Steel，1994，第291页，与有限颗粒生长一致的最高实用温度为1095℃。因此，低钎焊温度是优选的，以避免基材中与颗粒生长相关的问题，例如恶化的延展性和硬度。 
发明详述 
本发明涉及在不锈钢上具有优异润湿的铁-铬基钎料金属。该钎料金属产生了具有良好抗腐蚀性的高强度钎焊焊点，且与镍基钎料金属相比成本显著较低。此钎料金属适于以比常规镍基钎料金属显著较低的成本钎焊不同类型的热交换器和催化转换器。 
该钎料金属的典型用途是在腐蚀环境下操作的高温应用。这些应用可例如为用于汽车应用中的不同类型的热交换器(板或管)、废气再循环。不同类型的催化转换器也是可能的应用。 
本发明钎料金属的组成为： 
铜约2至20重量％，优选5至15重量％ 
铬约11至35重量％，优选20至30重量％ 
镍约0至30重量％，优选10至20重量％ 
硅约2至6重量％ 
磷约4至8重量％ 
铁至少20重量％含量。 
可存在不同于所列那些组分的组分。调整组分的总量，例如合计达100重量％。 
钎料金属可任选含至多10重量％、优选小于7重量％的锰。 
已认识到，钎料材料的主组分的组成类似于不锈钢基材的组成，则会是有利的。不锈钢品级的实例是通常组成为Fe-17Cr-13，5Ni-2，2Mo的316L，通常组成为Fe-18，8Cr-11，2Ni的304L。根据定义，所有不锈钢含最少11％铬，很少有不锈钢含多于30％铬。为了形成使钢具有抗腐蚀性特征 的保护性氧化铬层，需要高于11％的铬含量。铬含量越高，抗腐蚀性越好，但高于35％的含量可导致焊点强度的降低。因此，铬含量应为11至35重量％，优选20至30重量％。 
为降低合金的熔点，加入熔点下降剂。公知的是，硅、硼和磷是有效的熔点下降剂。研究Fe-P的相图，发现体系在约10重量％磷时具有1100℃的熔点最小值。Fe-Si体系在10重量％Si时具有1380℃的熔点，且在约19重量％Si时具有约1210℃的熔点最小值。由于脆相形成的风险太高，各自高于10重量％的磷和硅含量是不理想的。因此，优选保持4至8重量％的磷含量和2至6重量％的硅。 
Fe-B体系在约4重量％时具有1174℃的熔点最小值。但硼的缺点是导致钎焊的部件脆化。硼是填隙的，并且由于它的直径小，它可快速扩散在基材的晶格中并形成脆CrB相。由于硼的扩散，合金的再熔融温度上升，这在一些情况下是想要的效果。US4444587描述了锰如何可以是硼的良好替代品，这是因为锰也可降低熔点。10至30重量％锰与硅和碳一起将在铁基体系中降低熔点温度超过200℃。其次，在钎焊循环期间，锰将几乎完全蒸发，这将使得再熔融温度升高，但没有形成任何脆相(例如CrB)的风险。 
镍使奥氏体稳定，这增强了合金的抗氧化性。镍还提高了钎焊焊点的韧性。在Cr-Fe-Ni的三元相图上看，可以看出镍也具有熔点下降效果。根据ASM专业手册Stainless Steel，用30重量％Cr和20重量％Ni，Cr-Fe-Ni体系的熔点为约1470℃。本发明钎料金属的镍含量应保持低于30重量％，以使钎料金属的成本最小化。 
出乎意料地，已发现铜降低钎焊操作期间硅和磷在基材中的扩散。也防止了磷沉淀。还出乎意料地发现铜的存在对抗腐蚀性具有积极影响，致使当浸入10％HCl或10％H2SO4中时重量损失较少。据认为，需2重量％的铜以得到铜的积极效果。本发明涵盖的钎料金属的铜含量应保持低于20重量％，以便不会与待钎焊的基材在化学方面差别太大。因此，铜含量应为2至20重量％，优选5至15重量％。 
本发明钎料金属为粉末形式，且可通过气雾化或水雾化制备。钎料金属可以以粉末形式使用，或通过常规方法转化成糊、带、箔或其它形式。取决于应用技术，需要不同的粒度分布，但钎料金属粉末的平均粒度为10至100μm。 
钎料金属适于使用真空(＜10-3托)进行真空炉钎焊。钎料金属的熔点低于1100℃，并在1120℃的钎焊温度下产生具有高强度和良好抗腐蚀性的焊点，并且没有观察到任何颗粒生长。 
将糊、带、箔或其它形式的钎料金属放在要接合的基材表面之间的缝隙处或缝隙中。在加热钎料金属期间，通过毛细力，熔融的钎料金属润湿基材表面并流入缝隙中。在冷却期间，它形成牢固的钎焊焊点。由于钎料金属基于毛细力发生作用，因此钎料金属在待钎焊基材上的润湿是关键的。本发明所述钎料金属对不锈钢基材具有优异的润湿。钎料金属还具有良好的缝隙宽度范围，并能钎焊高于500μm的缝隙 
用本发明钎料金属钎焊的焊点具有由富Cr-P相与富Ni-Fe-Si-Cu相的均匀混合组成的微结构。出乎意料地发现，硅和磷的扩散由于钎料金属中存在铜而受到限制。由于Cu的存在，还防止了磷在基材中的颗粒边界的沉淀。不具有铜的钎料金属在基材中具有较宽的扩散区，并在颗粒边界还存在磷的沉淀，这可导致基材的脆化。 
附图描述 
图1显示了用于钎焊试验的T-试样。 
图2显示了用于焊点强度试验的试样。 
图3显示了第二腐蚀试验的结果，其中将试样在腐蚀性介质中放置4星期。 
实施例： 
使用三种钎料金属作为参比材料；一种是铁基钎料金属，Fe29Cr18Ni7Si6P，两种是镍基钎料金属，BNi5和HBNi613。 
Fe29Cr18Ni7Si6P是专利申请US2008006676所述的铁基钎料金属。组成为Ni-19Cr-10Si的BNi5是标准镍基品级，组成为Ni-30Cr-6P-4Si的HBNi613是 
Figure BPA00001228855000061
AB生产的镍基钎料金属。 
另外，通过水雾化制备八种不同的钎料金属，三种为本发明的，5种作为对比例。 
表1显示了制备的钎料金属的实际组成。各个组分的量以重量％给出。“bal”(余量)一词是指熔体中的其余材料由Fe组成。根据本发明，钎料金属粉末包含至少20重量％Fe，在指定限度内调整其余组分，以合计达100重量％。痕量元素是不可避免的杂质的结果，因制备方法造成，以非常少的量存在，因而不影响钎料金属的性能。痕量元素通常以小于1重量％的量存在。 
钎料材料令人满意的第一标准是钎焊温度应优选为1120℃或更低。在表1中可以看出，钎料金属熔融并发生钎焊的温度受铜、磷和硅影响。 
用于测试性能的方法如下： 
1)润湿测试 
将0.2g钎料金属放在尺寸为50×50mm的304不锈钢板基材上。然后将具有钎料金属的基材在10-4托的真空中在1120℃加热10分钟。润湿是以如下定义的延展定量确定的： 
S＝Af/As
其中Af是熔融的钎料金属覆盖的面积，As是基材面积。 
从表2可以看出，具有铜和高磷(4、7、8)的钎料金属具有良好的润湿。本发明所述钎料金属对不锈钢基材具有比参比材料Fe29Cr18Ni7Si6P更好以及与参比材料BNi5同样或更好的润湿。 
2)金相检验 
通过将金属粉末与粘合剂混合而将钎料金属转化成糊。304不锈钢用作基材。根据图1的T-试样在10-4托的真空中在1100℃钎焊10分钟。在钎焊以后，将T-试样截取横截面。在光学显微镜下研究钎焊焊点的横截面。良好的钎焊焊点的特征为具有均匀微结构的无孔和裂缝的焊点。 
如表2中所看出的，所有合金都形成不具有裂缝或孔的牢固焊点。本发明钎料金属合金(4、7、8)形成了元素有限地扩散在基材中且没有磷沉淀在颗粒边界的均匀微结构。当使用不具有铜的钎料金属(1、5)时，发现磷的颗粒边界沉淀。 
3)焊点强度 
使用与ANSI/AWS C3.2M/C3.2.2001推荐用于具有100μm平行缝隙的搭接型焊点的程序类似的程序测试焊点强度。通过将钎料金属与粘合剂混合而将钎料金属转化成糊。然后将具有糊的焊点强度试样在10-4托的真空中加热至1120℃达60分钟。 
从表2中可以看出，具有铜的钎料金属的强度在与镍基参比材料BNi5相同的强度范围内。 
4)腐蚀试验 
以在腐蚀介质中7天以后钎料金属的重量损失测量腐蚀。将钎料金属熔融成小片。将这些小片放分别在具有10％HCl和10％H2SO4的水溶液的烧杯中。在放入烧杯中以前和在7天以后将小片称重。计算重量损失。 
在表2中可以看出，含铜的钎料金属(4、7和8)具有比无铜钎料金属(1、5)较小的重量损失。此外，本发明钎料金属具有与镍基参比材料BNi5和HBNi613可比的抗腐蚀性和比参比铁基钎料金属Fe29Cr18Ni7Si6P更好的抗腐蚀性。 
进行第二腐蚀测试，其中评估钎焊焊点。制造并使用与用于钎焊测试的相同的T-试样(见图1)。将各T-试样放在具有腐蚀介质的烧杯中4星期，其后检查腐蚀迹象。制备总计12个T-试样：3个试样使用本发明合金7、三个试样使用BNi5、三个试样使用HBNi613、三个试样使用Fe29Cr18Ni7Si6P作为钎焊材料。所用腐蚀介质是10重量％HNO3、10重量％H2SO4和10重量％HCl的水溶液。在此测试中，将代表本发明组合物的合金7与镍基参比钎料金属BNi5、HBNi613以及铁基参比钎料金属Fe29Cr18Ni7Si6P比较。 
结果反映在图3中。如图3所示，合金7在H2SO4中4星期后显示无腐蚀，且在HCl和HNO3中4星期后仅可能腐蚀。这比铁基参比钎料金属Fe29Cr18Ni7Si6P的结果更好，这证明Cu在铁-铬基钎焊材料中的积极效果。 
表1测试的钎料金属的化学和熔融温度 
  合金     Fe   Cu   Ni   Cr   P   Si   Mn   在1120℃熔融
  1   对比  bal   -   10.7   20.9   6.7   5.7   5.7   完全
  2   对比  bal   10   10.4   20.5   3.5   4.1   5.3   否
  3   对比  bal   -   20.9   20.4   3.76   5.8   -   否
  4   本发明  bal   10.4   20.4   20.4   6.8   3.9   -   完全
  5   对比  bal   -   10.6   27.2   6.8   3.8   -   完全
  6   对比  bal   -   20.3   27.2   4.2   4   5.3   部分
  7   本发明  bal   10   20.1   27.3   6.9   4.91   5.2   完全
  8   本发明  bal   5.18   15.1   23.5   5.96   4.9   2.76   完全
表2润湿测试、金相检验、焊点强度测试和腐蚀测试的结果 
Figure BPA00001228855000081
Figure BPA00001228855000091

Claims (24)

1.适于不锈钢基材的钎焊的铁-铬基钎料金属粉末，其特征在于它包含：
11至35重量％铬，
0至30重量％镍，
2至20重量％铜，
2至6重量％硅，
4至8重量％磷，
0至10重量％锰，
和至少20重量％铁。
2.根据权利要求1的钎料金属粉末，其中该钎料金属粉末由下述物质组成：
11至35重量％铬，
0至30重量％镍，
2至20重量％铜，
2至6重量％硅，
4至8重量％磷，
0至10重量％锰，
量小于1重量％的不可避免的杂质元素，
粉末的其余部分由含量为至少20重量％的铁组成。
3.根据权利要求1的钎料金属粉末，其中镍的含量为10至20重量％。
4.根据权利要求2的钎料金属粉末，其中镍的含量为10至20重量％。
5.根据权利要求1的钎料金属粉末，其中铜的含量为5至15重量％。
6.根据权利要求2的钎料金属粉末，其中铜的含量为5至15重量％。
7.根据权利要求3的钎料金属粉末，其中铜的含量为5至15重量％。
8.根据权利要求4的钎料金属粉末，其中铜的含量为5至15重量％。
9.根据权利要求1的钎料金属粉末，其中锰的含量低于7重量％。
10.根据权利要求2的钎料金属粉末，其中锰的含量低于7重量％。
11.根据权利要求3的钎料金属粉末，其中锰的含量低于7重量％。
12.根据权利要求4的钎料金属粉末，其中锰的含量低于7重量％。
13.根据权利要求5的钎料金属粉末，其中锰的含量低于7重量％。
14.根据权利要求6的钎料金属粉末，其中锰的含量低于7重量％。
15.根据权利要求7的钎料金属粉末，其中锰的含量低于7重量％。
16.根据权利要求8的钎料金属粉末，其中锰的含量低于7重量％。
17.根据权利要求1至16任一项的钎料金属粉末，其中铬的含量为20至30重量％。
18.根据权利要求1至16任一项的钎料金属粉末，其中钎料金属粉末的平均粒度为10至100μm。
19.根据权利要求17的钎料金属粉末，其中钎料金属粉末的平均粒度为10至100μm。
20.根据权利要求1至16任一项的钎料金属粉末，其中钎料金属粉末被常规方法转化成糊、带或箔。
21.根据权利要求17的钎料金属粉末，其中钎料金属粉末被常规方法转化成糊、带或箔。
22.权利要求1至21任一项的钎料金属粉末的用途，用于炉钎焊。
23.权利要求1至21任一项的钎料金属粉末的用途，用于将热交换器和催化转换器钎焊。
24.钎焊产品，通过铁基基材的钎焊制造，其特征在于铁基材料通过权利要求1至21任一项的铁-铬基钎料金属粉末接合。
CN2009801096992A 2008-03-19 2009-03-16 铁-铬基钎料金属 Active CN101977724B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA200800424 2008-03-19
DKPA200800424 2008-03-19
US6483608P 2008-03-28 2008-03-28
US61/064,836 2008-03-28
PCT/SE2009/050266 WO2009116931A1 (en) 2008-03-19 2009-03-16 Iron-chromium based brazing filler metal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101977724A CN101977724A (zh) 2011-02-16
CN101977724B true CN101977724B (zh) 2013-11-27

Family

ID=39797973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801096992A Active CN101977724B (zh) 2008-03-19 2009-03-16 铁-铬基钎料金属

Country Status (16)

Country Link
US (1) US9193011B2 (zh)
EP (1) EP2271460B1 (zh)
JP (1) JP5642061B2 (zh)
KR (1) KR101625956B1 (zh)
CN (1) CN101977724B (zh)
AT (1) ATE533591T1 (zh)
BR (1) BRPI0910231B1 (zh)
CA (1) CA2717344C (zh)
DK (1) DK2271460T3 (zh)
ES (1) ES2376276T3 (zh)
MX (1) MX2010010204A (zh)
PL (1) PL2271460T3 (zh)
PT (1) PT2271460E (zh)
RU (1) RU2496626C2 (zh)
TW (1) TWI355309B (zh)
WO (1) WO2009116931A1 (zh)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101812618B1 (ko) 2009-09-18 2017-12-27 회가내스 아베 (피유비엘) 철-크롬계 브레이징 용가재
US9017823B2 (en) 2011-12-19 2015-04-28 Caterpillar Inc. Machine component with a cavitation resistant coating
WO2013101561A1 (en) 2011-12-30 2013-07-04 Scoperta, Inc. Coating compositions
KR101293981B1 (ko) * 2012-03-22 2013-08-07 현대자동차주식회사 자동차용 캠 샤프트 제조방법
EP2644312B1 (en) * 2012-03-28 2018-10-31 Alfa Laval Corporate AB A novel brazing concept
US20140037986A1 (en) * 2012-08-02 2014-02-06 Michael Weinstein Nickel-based brazing metal powder for brazing base metal parts with reduced erosion
AU2013329190B2 (en) 2012-10-11 2017-09-28 Scoperta, Inc. Non-magnetic metal alloy compositions and applications
JP6346799B2 (ja) * 2013-08-06 2018-06-20 山陽特殊製鋼株式会社 Ｃｕを添加したＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ基合金ろう材
CA2931842A1 (en) 2013-11-26 2015-06-04 Scoperta, Inc. Corrosion resistant hardfacing alloy
WO2015191458A1 (en) 2014-06-09 2015-12-17 Scoperta, Inc. Crack resistant hardfacing alloys
WO2016014665A1 (en) 2014-07-24 2016-01-28 Scoperta, Inc. Impact resistant hardfacing and alloys and methods for making the same
MY190226A (en) 2014-07-24 2022-04-06 Oerlikon Metco Us Inc Hardfacing alloys resistant to hot tearing and cracking
CN111673314A (zh) * 2014-10-08 2020-09-18 舒瑞普国际股份公司 用于钎焊奥氏体不锈钢物品的钎焊材料及其应用
CN105886945A (zh) * 2014-10-27 2016-08-24 泰州市艾瑞克新型材料有限公司 一种含硼高铬铁基钎焊合金及其应用
JP7002169B2 (ja) 2014-12-16 2022-01-20 エリコン メテコ（ユーエス）インコーポレイテッド 靱性及び耐摩耗性を有する多重硬質相含有鉄合金
CN108350528B (zh) 2015-09-04 2020-07-10 思高博塔公司 无铬和低铬耐磨合金
US10851444B2 (en) 2015-09-08 2020-12-01 Oerlikon Metco (Us) Inc. Non-magnetic, strong carbide forming alloys for powder manufacture
CN108474098B (zh) 2015-11-10 2021-08-31 思高博塔公司 氧化控制的双丝电弧喷涂材料
US20170203380A1 (en) * 2016-01-20 2017-07-20 Indium Corporation Capillary block
US10052724B2 (en) * 2016-03-02 2018-08-21 General Electric Company Braze composition, brazing process, and brazed article
CA3017642A1 (en) 2016-03-22 2017-09-28 Scoperta, Inc. Fully readable thermal spray coating
CN106392028B (zh) * 2016-06-21 2018-07-13 北京工业大学 一种铁基钎料的超薄带连铸制备方法
US11939646B2 (en) 2018-10-26 2024-03-26 Oerlikon Metco (Us) Inc. Corrosion and wear resistant nickel based alloys
WO2021086581A1 (en) * 2019-11-01 2021-05-06 Oerlikon Metco (Us) Inc. Low melting iron based braze filler metals for heat exchanger applications
EP4065301A4 (en) * 2019-11-26 2023-12-13 Oerlikon Metco (US) Inc. LOW MELTING POINT NICKEL-MANGANESE-SILICON BRAZING FILLER METALS FOR HEAT EXCHANGER APPLICATIONS
CN113579550B (zh) * 2021-08-12 2024-01-30 郑州机械研究所有限公司 一种不锈钢无钎剂钎焊用钎料膏及其制备方法、铜锰镍钴钎料和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002098600A1 (en) * 2001-06-05 2002-12-12 Alfa Laval Corporate Ab Brazing material and brazed product manufactured therewith
CN1571860A (zh) * 2001-10-16 2005-01-26 Ati资产公司 双联不锈钢
EP1875984A2 (en) * 2006-07-06 2008-01-09 Sulzer Metco (US) Inc. Iron-based braze filler metal for high-temperature applications
CN101144130A (zh) * 2006-08-08 2008-03-19 亨廷顿冶金公司 用于焊接的焊接合金和物件、焊件以及生产焊件的方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR797800A (fr) * 1935-02-02 1936-05-04 Train de roulement pour avions, notamment pour planeurs
US2762706A (en) * 1954-10-19 1956-09-11 Coast Metals Inc Low melting point alloys
SU199651A1 (ru) * 1965-12-04 1967-07-13 Всесоюзный заочный машиностроительный институт Высокотемпературной пайки стали
US4218248A (en) * 1978-04-21 1980-08-19 Scm Corporation Process for the manufacture of metal joining paste
JPS58148094A (ja) * 1982-02-25 1983-09-03 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk ろう材
US4444587A (en) * 1983-02-03 1984-04-24 Huntington Alloys, Inc. Brazing alloy
JPS62227598A (ja) * 1986-03-28 1987-10-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 固相接合用Ｆｅ基合金薄帯
JP2545447B2 (ja) * 1988-07-01 1996-10-16 住友電気工業株式会社 鉄系焼結部品のロ―付接合方法
IL118089A (en) * 1995-05-22 2001-06-14 Allied Signal Inc Nickel-chrome solder alloys
JP2000218390A (ja) * 1999-01-27 2000-08-08 Usui Internatl Ind Co Ltd Ｅｇｒシステム構成部品用のろう材および該ろう材を用いてろう付けされたｅｇｒクーラ
SE523855C2 (sv) * 2000-11-10 2004-05-25 Alfa Laval Corp Ab Järnbaserat lodmaterial för sammanfogning av elememt och lödd produkt framställd härmed
JP3354922B2 (ja) * 2000-11-15 2002-12-09 福田金属箔粉工業株式会社 Ｎｉ基耐熱ろう材
JP4690156B2 (ja) * 2005-09-15 2011-06-01 福田金属箔粉工業株式会社 Ｎｉろう材合金
SE531988C2 (sv) * 2006-11-17 2009-09-22 Alfa Laval Corp Ab Lodmaterial samt förfarande för lödning med detta material
SE530724C2 (sv) * 2006-11-17 2008-08-26 Alfa Laval Corp Ab Lodmaterial, förfarande för att löda med detta lodmaterial, lött föremål framställt med förfarandet samt lodpasata innefattande lodmaterialet

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002098600A1 (en) * 2001-06-05 2002-12-12 Alfa Laval Corporate Ab Brazing material and brazed product manufactured therewith
CN1571860A (zh) * 2001-10-16 2005-01-26 Ati资产公司 双联不锈钢
EP1875984A2 (en) * 2006-07-06 2008-01-09 Sulzer Metco (US) Inc. Iron-based braze filler metal for high-temperature applications
CN101144130A (zh) * 2006-08-08 2008-03-19 亨廷顿冶金公司 用于焊接的焊接合金和物件、焊件以及生产焊件的方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011515223A (ja) 2011-05-19
ES2376276T3 (es) 2012-03-12
KR101625956B1 (ko) 2016-05-31
WO2009116931A1 (en) 2009-09-24
RU2496626C2 (ru) 2013-10-27
CA2717344C (en) 2019-06-04
MX2010010204A (es) 2010-12-21
EP2271460B1 (en) 2011-11-16
EP2271460A1 (en) 2011-01-12
KR20100135771A (ko) 2010-12-27
PL2271460T3 (pl) 2012-05-31
DK2271460T3 (da) 2012-02-06
TW201000246A (en) 2010-01-01
JP5642061B2 (ja) 2014-12-17
TWI355309B (en) 2012-01-01
BRPI0910231B1 (pt) 2017-05-30
RU2010142491A (ru) 2012-04-27
PT2271460E (pt) 2012-02-14
BRPI0910231A2 (pt) 2015-09-29
US9193011B2 (en) 2015-11-24
CN101977724A (zh) 2011-02-16
ATE533591T1 (de) 2011-12-15
CA2717344A1 (en) 2009-09-24
US20110014491A1 (en) 2011-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101977724B (zh) 铁-铬基钎料金属
CN102574249B (zh) 铁-铬基钎料
CN101100023A (zh) 用于高温应用的铁基硬钎焊焊料
JP6121519B2 (ja) ろう付け合金積層体
CN107223079A (zh) 适于钎焊超级奥氏体钢的具有高熔程的镍基合金
US20170203394A1 (en) Brazed object and process for brazing two or more parts
SE529913C2 (sv) Förfarande för lödning av föremål av rostfritt stål, förfarande för lödning av värmeväxlare av rostfritt stål samt lött föremål samt lödd värmeväxlare
CN117483892A (zh) 一种不锈钢材料和/或紫铜金属材料间隙钎焊方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant