一种用于不锈钢钎焊的铁基钎料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明是一种用于不锈钢钎焊的新型铁基钎料。
【背景技术】
[0002] 废气再循环冷却器（简称EGR)通过将一部分废气在EGR冷却器中进行冷却，并循 环回到汽缸内，可有效的降低汽车尾气排放的污染物中氮氧化物（NOx)和微粒（PM)含量， 已经成为汽车上不可缺少的重要部件之一。EGR油冷器在特殊的工作环境下需要具有高的 强度、较高的耐腐蚀性和抗氧化性。
[0003] 用纯铜钎料钎焊EGR不锈钢油冷机时，对真空度要求比较低同时可降低生产成 本，以它作钎料时要求接头间隙很小（〇~〇.〇5_)，对零件的加工和装配要求严格。同时铜 容易与高温齿轮油中的酸性物质及活性硫化物接触发生腐蚀反应，最终导致发动机腐蚀失 效。传统所用的镍基钎料能使钎焊接头具有高强度和较高的耐腐蚀性，但是由于Ni的含量 高（至少60% )，镍基钎料的成本约600元\公斤，昂贵的镍提高了热交换器及EGR油冷机 的成本。目前所用的铁基钎料耐腐蚀性能不好，并且大部分铁基钎料具有比较高的熔融温 度，而过高的温度将导致母材不锈钢的过度溶解以及母材晶粒的长大，最终导致接头性能 变坏。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对传统镍基钎料成本高、纯铜钎料腐蚀失效以及铁基钎料钎焊 温度高的特点而设计提供的一种低熔点的铁基钎料。其目的主要是解决现有的用于钎焊不 锈钢EGR油冷器的铁基钎料熔融温度高、耐腐蚀性能不强的问题
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006] 本发明提出来一种用于不锈钢钎焊的新型铁基钎料，其特征在于：用于不锈钢钎 焊的铁基钎料由Ni粉15. 0~25. 0, Cr粉6. 0~17. 0, Si粉2. 0~6. 0, Cu粉L 5~5. 0， P粉5. 0~10. 0, B粉0~L 5, Mo粉L 0~4. 5,石墨粉0~L 0, B和石墨粉的总质量分 数不小于〇. 25,余量为铁粉。
[0007] 本发明的技术解决方案是加入B、C、Mo元素。根据Fe-B、Fe-C相图，加入少量的 B、C可以明显的降低钎料合金的熔点。而Mo可以与母材中的Ni等元素相互作用，引起晶 界的结构、化学成分和能量的变化，使晶粒细化，提高润湿性、接头强度和钎缝的力学性能。
[0008] 该钎料的化学成分及重量百分比为：Ni粉15. 0~25. 0, Cr粉6. 0~17. 0, Si粉 2. 0 ~6. 0，Cu粉 L 5 ~5· 0，P粉 5. 0 ~10. 0，B粉 0 ~I. 5，Mo 粉 I. 0 ~4. 5,石墨粉0 ~ 1. 0, B和石墨粉的总质量分数不小于0. 25,余量为铁。
[0009] 该钎料的化学成分及重量百分比为：Ni粉15. 0~25. 0, Cr粉6. 0~17. 0, Si粉 2. 0 ~6. 0，Cu粉 L 5 ~5· 0，P粉 5. 0 ~10. 0，B粉 0 ~I. 0，M〇 粉 I. 0 ~4. 5,石墨粉0 ~ 1. 0, B和石墨粉的总质量分数不小于0. 25,余量为铁。
[0009] 该钎料的化学成分及重量百分比为：Ni粉15. 0~25. 0, Cr粉6. 0~17. 0, Si粉 2· O ~6. 0，Cu粉 I. 5 ~5· 0，P粉 5· O ~10. 0，B粉 O ~I. 0，M〇 粉 1.0 ~3· 5,石墨粉O ~ 1. 0, B和石墨粉的总质量分数不小于0. 25,余量为铁。
[0010] 该钎料的化学成分及重量百分比为：Ni粉15. 0~25. 0, Cr粉6.0~17. 0, Si 粉2. 0~6. 0, Cu粉L 5~5. 0, P粉5. 0~10. 0, B粉0~L 0, Mo粉I. 0~3. 5,石墨粉 0. 25~1. 0, B和石墨粉的总质量分数不小于0. 25,余量为铁。
[0011] 该铁基钎料的使用形式为膏状、雾化法合金粉状、极冷态箱带状。
[0012] 本发明技术方案的优点是：与传统镍基钎料相比，可明显降低生产成本（铁基 150-300元/公斤；镍基：600元/公斤）。克服了使用纯铜钎料所引起的铜腐蚀失效问题。 由于增加了 B、C元素，本发明钎料熔融温度为1050°C，比瑞典的Hdganiis公司发明的铁基 钎料BraZeLetF300(熔融温度为1080°C )熔融温度低。钎缝组织在金相显微镜下观察可 见，韧性的富FeCrNi相包围着硬脆的富FeCrNiP相。由于Mo元素的作用，钎缝组织结晶 均匀，大多为鱼骨状的亮色与暗色区域交织而成。用该钎料钎焊的搭接接头结构件的抗剪 切强度达到了 71.2MPa。而用F300钎料时，该结构件的抗剪切强度为57. 2MPa。该膏状钎 料在稀硫酸溶液中浸泡96h后失重百分比为16. 65%，带状钎料在同等条件下的失重比为 0. 209%，说明该钎料在10%氏504溶液中具有好的耐腐蚀性能。
【具体实施方式】
[0013] 以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述：
[0014] 表一给出了本发明的8个实施例以及每个实施例中化学成分及质量百分比组成。
[0016] 上述实施例所述的高温钎料按如下工艺路线制备：
[0017] (1)选择纯度为不低于99. 9% (质量百分比）的高纯Fe、Ni、Cr、Si、Cu、B、P、C、 Mo,其中B、P可以以Fe-B、Fe-P合金的形式添加，并按照重量配比称量：
[0018] (2)在氩气保护条件下采用电弧熔炼的方法将此合金熔炼成合金锭。
[0019] (3)采用下述方法之一制备钎料：
[0020] A、采用氩气雾化制粉设备制备合金粉末状钎料；
[0021] B、在氩气保护条件下采用极冷态箱材制备设备制备急冷态箱带钎料。对于单辊法 快速凝固过程，单辊需要以1000~lOOOOr/min的高速度旋转，钎料锭块熔化形成液态后冷 却速率介于103~106K/s之间。
[0022] C、由粉末状钎料通过添加添加剂并乳制、制成具有柔性的薄带状钎料。
[0023] D、由合金锭通过多次高温乳制、热处理的工艺直接制成合金带材。
[0024] E、从合金锭上采用电火花线切割方法切割再正反面机械磨光后使用。
[0025] F、由合金粉、羟基甲基素和乙醇以质量比为20:4 :1的方式加入制成膏状钎料直 接使用。
[0026] 实施例中1号钎料使用F方法制备，选择300目粒度的金属粉，运用机械混粉的方 法混合均匀，由合金粉加羟基甲基素、乙醇以质量比为20:4 :1的方式加入制成焊膏，在待 连接面的一侧放入膏状钎料，完成不锈钢搭接实验装配，装配后直接放入VDW-30多功能真 空扩散焊炉中在l〇〇〇°C保温35min，在1050°C保温30min，随炉冷却至室温。钎焊实验后测 试钎焊接头的抗剪切强度为60. 6MPa，在10%硫酸溶液中的浸泡一周后失重量为17. 56%。
[0027] 2、3、4号实施例的实验方法如1号实施例所示，钎焊实验后测试钎焊接头的抗剪 切强度分别达到了 63. 5MPa、57. 6MPa、58. 8MPa.在10% (质量百分比浓度）硫酸溶液中的 浸泡一周后失重量为18. 31%、16. 65%、17. 77%。
[0028] 实施例中5号钎料使用B方法制备：选择300目粒度的金属粉，运用机械混粉的 方法混合均匀，在氩气保护条件下采用极冷态箱材制备设备制备急冷态箱带钎料。对于单 辊法快速凝固过程，单辊需要以5000r/min的高速度旋转，钎料锭块熔化形成液态后冷却 速率介于l〇5K/s之间。将制成的箱带切成30mmX IOmmX 3mm的尺寸放入304不锈钢板待 焊件，装配后直接放入VDW-30多功能真空扩散焊炉中在1000°C保温35min，在1050°C保温 30min，随炉冷却至室温。钎焊实验后测试钎焊接头的抗剪切强度为64. 9MPa，在10 %硫酸 溶液中的浸泡一周后失重量为〇. 599%。
[0029] 6、7、8号实施例的实验方法如5号实施例所示，钎焊实验后测试钎焊接头的抗剪 切强度分别达到了 71. 2MPa、69. lMPa、68. 7MPa.在10% (质量百分比浓度）硫酸溶液中的 浸泡一周后失重量为〇· 209 %、0· 284 %、0· 304 %。
[0030] 采用表一所示的实施例中的钎料，分别由合金粉、羟基甲基素和乙醇以质量比为 20:4 :1的方式加入制成膏状钎料或者制成极冷箱带使用。
[0031] 本发明钎料在1050°C的钎焊温度下获得了耐腐蚀性能强的钎焊接头，钎焊接头剪 切强度达到了 71. 2MPa。
【主权项】
1. 一种用于不锈钢钎焊的铁基钎料，其特征在于：按照质量百分数计，用于不锈钢钎 焊的含石墨粉的铁基钎料成分为Ni粉15.O~25. 0,Cr粉6.O~17. 0,Si粉2.O~6. 0， Cu粉L5~5. 0，P粉5. 0~10. 0，B粉0~I. 5，Mo粉I. 0~4. 5,石墨粉0~I. 0，B和石 墨粉的总质量分数不小于〇. 25,余量为铁。2. 根据权利要求1所述的铁基钎料，其特征在于：该钎料的化学成分及质量百分比为： Ni粉 15. 0 ~25. 0,Cr粉 6. 0 ~17. 0,Si粉 2. 0 ~6. 0,Cu粉L5 ~5. 0,P粉 5. 0 ~10. 0， B粉0~1. 0,Mo粉I. 0~4. 5,石墨粉0~1. 0,B和石墨粉的总质量分数不小于0. 25,余 量为铁。3. 根据权利要求1所述的铁基钎料，其特征在于：该钎料的化学成分及质量百分比为： Ni粉 15. 0 ~25. 0,Cr粉 6. 0 ~17. 0,Si粉 2. 0 ~6. 0,Cu粉L5 ~5. 0,P粉 5. 0 ~10. 0， B粉0~1. 0,Mo粉I. 0~3. 5,石墨粉0~1. 0,B和石墨粉的总质量分数不小于0. 25,余 量为铁。4. 根据权利要求1所述的铁基钎料，其特征在于：该钎料的化学成分及质量百分比为： Ni粉 15. 0 ~25. 0,Cr粉 6. 0 ~17. 0,Si粉 2. 0 ~6. 0,Cu粉L5 ~5. 0,P粉 5. 0 ~10. 0， B粉0~I. 0，M〇粉I. 0~3. 5,石墨粉0. 25~1. 0,B和石墨粉的总质量分数不小于0. 25， 余量为铁。5. 根据权利要求1所述的铁基钎料，其特征在于：该铁基钎料的使用形式为膏状、雾化 法合金粉状或极冷态箱带状。
【专利摘要】本发明是一种用于不锈钢钎焊的铁基钎料。鉴于传统镍基钎料生产成本比较高，纯铜钎料中的铜容易与高温齿轮油中的酸性物质及活性硫化物接触，发生腐蚀反应造成油冷器腐蚀失效的问题。本发明是解决现有的用于钎焊不锈钢EGR油冷器的铁基钎料熔融温度高、耐腐蚀性能不强的问题。该钎料按质量百分比为：Ni粉15.0～25.0，Cr粉6.0～17.0，Si粉2.0～6.0，Cu粉1.5～5.0，P粉5.0～10.0，B粉0～1.5，Mo粉1.0～4.5，石墨粉0～1.0，B和石墨粉的总质量分数不小于0.25，余量为铁粉。本发明钎料在1050℃的钎焊温度下获得了耐腐蚀性能强的钎焊接头，钎焊接头剪切强度达到了71.2MPa。
【IPC分类】B23K35/30
【公开号】CN105215574
【申请号】CN201510698656
【发明人】李红, 陈卓, 张续, 黄海新
【申请人】北京工业大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年10月25日