[发明专利]一种镍基无硼钎料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金钎料，尤其是涉及一种镍基无硼钎料及其制备方法。

背景技术

镍基钎料具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化及高温强度高等特点，通常用于不锈钢和多种高温合金的钎焊，在机械、化工、石油、航空、航天、能源和原子能等工业领域中得到了广泛的应用(周玉林.镍基钎料粉末的应用与发展[J].粉末冶金技术.1985,02)。

现今，国内外已有的标准镍基钎料普遍含有硅(Si)、硼(B)等降熔元素，尤其是硼元素，在实际钎焊过程中，很容易在接头处析出脆性相，导致接头变脆(熊华平，赵海生，潘晖等.一种高温钎焊用铁镍基钎料[P].CN 201310541371.6)。同时，硼元素的热中子俘获界面大，对中子的吸收能力强，而在有关原子能工业，许多要求低吸收中子的应用实例中不能加入硼元素(秦优琼，孙磊，于治水.一种用于钎焊不锈钢的钎料及其制备方法[P].CN 201310606142.8)。因此，开发镍基无硼钎焊材料显得十分重要。

然而，硼元素是镍基钎料中非常重要的元素，它在钎料中起着降低熔点、提高其润湿性和流动性等焊接工艺性能的作用(张启运，庄鸿寿.钎焊手册[M].1998)。没有硼元素，将导致钎焊温度升高，工艺性能恶化，因而在研制镍基无硼钎料时，关键技术就是如何降低钎料熔点，同时又保持良好的工艺性能。

专利CN200810204175.9公开一种不锈钢真空钎焊用钎料及其制备方法，不含硼的镍基非晶钎料的成分为单质铁(33～37wt％)、硅(8～12wt％)、余量为镍。该专利制备方法是将各原材料电弧熔炼均匀，然后通过真空甩带技术获得非晶态薄带。该专利利用硅降低钎料熔点，增加流动性；利用铁的固溶来提高强度；制成非晶态使成分更均匀、增强流动性和润湿性。该专利存在的主要缺点是：①该钎料的熔点达到1158℃，这样会使钎焊温度高于大多数不锈钢和镍基高温合金的固溶处理温度1150～1200℃，导致母材性能受损(吴晶，唐欣，廖高兵.一种钎焊高温合金用无硼钎料及其焊接工艺[P].CN 201410337590.7)。②制成非晶薄带，成形尺寸收到限制，另外使工艺复杂化。

专利CN200410042563.3公开一种含钯镍基多元合金高温钎焊料，镍基无硼钎料的成分为单质钯(20～30wt％)、金(15～25wt％)、铁(10～20wt％)、钴(2～8wt％)、钨(0.5～6wt％)、余量为镍。该发明利用钯降低钎料熔点、改善钎料流动性、提高钎料熔点；利用金形成低熔点固溶体，降低钎料熔点、提高钎料的润湿性；利用其他合金元素提高钎料强度。该专利中添加了大量的钯和金，这大大地提高了其生产成本。

专利CN 93118738公开一种Ni-P-Cu系镍基钎焊料，含磷的镍基钎料的成分为单质磷(10～14wt％)、铜(5～20wt％)、余量为镍。其制备方法是将原材料在中频感应炉中通电加热熔炼均匀，然后进行气体雾化制粉，获得粉末状钎料。该发明利用磷、铜降低钎料熔点、提高润湿性。该专利制备工艺复杂，质量难以保证；并且添加了较多的磷，使钎料很脆，难以制成块状和薄带状。

发明内容

本发明的目的在于提供不含硼元素、熔点较低、工艺性能良好、成本较低的一种镍基无硼钎料及其制备方法。

所述镍基无硼钎料按质量百分比的组成为：Zr 5％～13％、Si 4％～12％、Co 5％～20％、Ti 0％～7％、Ge 0％～5％，余量为Ni。

所述镍基无硼钎料的制备方法，包括以下步骤：

1)将全部原料放入电弧熔炼炉中，在氩气保护气氛下加大电流至150～250A，使全部原料熔炼均匀，得铸态合金；

2)在氩气气氛中，将熔炼得到的铸态合金进行均质化退火，即得到所述镍基无硼钎料。

在步骤2)中，所述均质化退火的条件可在800℃进行均质化退火7天。

本发明制备的镍基无硼钎料可制成块状和薄带。

与现有的镍基钎料相比，本发明具有以下优点：

1.本发明制备的镍基钎料，不含硼元素，同时具有较低的熔化温度和优良的焊接工艺性能。

2.本发明的镍基无硼钎料熔化温度较低，在1050～1100℃之间。