[发明专利]钎焊金属表面的方法及所用涂层混合物

说明书

本发明涉及一种采用钎焊把铝与金属表面，如铝、铜、黄铜或钢表面连接的方法和所用的涂层混合物。

已知为了连接铝件，一般把铝钎焊合金放在要连接的部件表面之间或相邻之处，加热钎焊合金和以适当装配形式相连的表面，达到使钎焊合金熔化，同时上述部件保持不熔的温度(钎焊温度)。接着冷却钎焊合金形成一条焊缝或连接部件表面的焊接线。为了保证在加热阶段中仅使钎焊合金有选择地熔化，一般选择钎焊合金的熔点比部件金属的熔点至少低30-40℃。一个推荐的铝钎焊合金的例子是Al-Si低共熔混合物，其熔点大约为577℃。

通常的实施惯例是以一个铝钎焊合金层在至少一个要连接的表面上预先形成，这样的预包层物，一般称为钎焊层，是比较昂贵的。并且在许多情况下宁可提供非涂层形式的钎焊合金，例如是以合适的液体或糊状粘合剂为载体的粉末或颗粒形式的钎焊合金，提供到或紧靠到连接表面的一面或两面上。

在美国专利文献3,971,501(Cooke)中描述了一种把铝表面用铝钎焊合金相连的方法，该铝钎焊合金是粉末状，将其与一种粉末焊剂混合后涂在要连接的表面。然后干燥该涂层并且加热该表面到钎焊温度，直到钎焊完成。这一工艺，与其它已知系统一样，都利用了一种钎焊合金。

虽然无焊剂的钎焊工艺已被发明，但它们的用途是相当有限的，原因是为成功实践这样的工艺所需的特殊条件和设备所引起的经济上和其他方面的顾虑。所以，在钎焊铝工艺中使用焊剂是必要的，有助于消除通常存在于连接位置上暴露金属表面上的氧化物，以及在加热过程中促使熔化的钎焊合金流动。做为焊剂的材料必须能够起这样的作用，焊剂溶解或消除在钎焊温度上的金属氧化物，同时在这样的温度上相对于铝保持基本上是惰性的。因为焊剂一般仅在至少部分熔化时产生反应，铝钎焊焊剂做为实用的材料是在钎焊温度下部分或全部熔化，例如在不十分高和最好低于577℃的温度范围内。

市场上提供的钎焊铝的焊剂材料普遍为氯化物盐，在某些情况下添加少量的氟化物。最近用于钎焊铝的很成功的焊剂是商标为NOCOLOK^R的焊料，其基本成分为氟铝酸钾。

本发明的目的是提供一种钎焊连接铝表面以及连接铝与象铜、黄铜或钢这样的其他表面的改进方法，钎焊时不需要在被焊接表面上预先形成一个钎焊合金涂层。本发明的另一目的是提供一种用于钎焊连接铝表面与铝、铜、黄铜或钢表面的涂层混合物。

本发明提供一种用熔点比被连接表面金属熔点低的钎焊合金，把铝表面与铝、铜、黄铜或钢表面连接的方法，其中使钎焊合金置于欲连接表面之间或附近，使该钎焊合金和连接的表面加热至钎焊温度，并使该钎焊组件冷却，该方法的特征在于：a)于至少一种欲连接的金属表面上，涂一种能除去该金属表面上生成的氧化物层的金属和钎焊焊剂的混合物，并于600℃以下熔化该混合物，该混合物中的该金属适合于与至少一种表面金属形成可钎焊的易熔合金；b)加热该表面和该涂层至钎焊焊剂和可钎焊的易熔合金的熔点之上，以除去欲连接表面的氧化物膜，使该混合物中的该金属熔解于无氧化物的金属表面中，并形成钎焊合金层和形成钎焊组件，和c)冷却该钎焊组件，在两个表面之间形成固化的钎焊连接部。

本发明还提供一种用于连接铝表面与铝、铜、黄铜或钢表面的涂层混合物，连接方法是把钎焊合金置于欲连接表面之间或附近，加热钎焊合金和连接表面至钎焊温度，及冷却钎焊组件，该涂层混合物的特征在于：(i)一种能与至少一种所说表面金属原地形成可钎焊的易熔合金的金属；和(ii)能从所说金属表面除去氧化物层的钎焊焊剂。

上述涂层混合物可以是干燥的粉状物，糊状物或稀浆，最好用易挥发的液体载体，可以是水基的或象酒精等有机化合物。

涂层混合物的优选金属混合物是硅，但其它象铜或锗也可使用。在本说明书和相应的权利要求书中，“金属”一词指的是元素形式的金属，象可以非合金形式购到的，它可以包括不影响其性质的小量杂质。主要的要求是涂层混合物中的金属成份在钎焊温度下能熔化在铝或其它要连接的金属中，并在原位与金属形成一钎焊合金层。

涂层混合物还包括焊剂和在焊剂和易熔合金的熔点以下温度可挥发的粘合剂。