[发明专利]一种金属复合用钎料

说明书

本发明属于钎焊材料领域。主要适用于金属复合板或复合带卷的复合过程。

金属复合材料，如普通碳素钢板与不锈钢板、铜板或钛板复合而成的复合板，已得到了较为广泛的应用。金属复合材料的应用主要基于经济和节约资源。例如，要求具备抗腐蚀能力的压力容器，以采用不锈钢制造合适，但成本高；如果采用普通碳素钢与不锈钢复合而得的复合板制造这类压力容器，不锈钢板的厚度仅为整体厚度的2～10％，这样，不仅保持了容器的抗腐蚀性能，而且也大大地降低了成本。另外，象铜、镍和铬之类价格昂贵的耐热、耐腐蚀并能导电的材料是较稀缺的，若使用双层和三层复合材料，则能有助于节省资源。

现有金属复合材料的制造方法主要有两种：一是爆炸复合；一是热轧复合。

爆炸复合是将基层板放在一个平坦的坚固的工作砧上，通常是水泥板上，将复层板以一定的角度放在基层板的上方，将炸药放在复层板上方，为了防止较薄的复层板损坏，常常在炸药和复层板之间垫上一层金属或其它材料的缓冲板。通过炸药爆炸，产生一股极强的冲击力，使复层板对基层板产生极强的斜碰撞，这种碰撞的能量足以使两个板的界面产生冶金连接，即两个板的界面达到原子间的结合，达到具有一定剪切强度的复合材料。爆炸复合的优点是能够制备不同形状的复合材料，如复合平板、复合封头、复合管等等。

热轧复合通常是先将基层板和复层板的复合面用机加工方法加工成适当的平面，保持干净；并将加工的面相对叠加一起，然后焊接周边，抽真空，再密封两个板的界面，防止待复合面的表面氧化；密封后，将叠加在一起的两层叠加板送入加热炉中加热，待保温一定时间后，进行热轧，轧制的轧制力(压下力)和压下量可根据基层板、复层板和最终复合材料的厚度确定；热轧后，叠加板即成为所需的复合板复合材料。

上述两种复合工艺中，均是基层板和复层板在各自所需的条件下，两者直接复合而成，中间没有添加任何钎料，因此，复合材料的结合强度都不够理想。

本发明的目的在于提供一种能够加速复合过程，提高复合材料结合强度的金属复合用钎料。

针对上述目的，本发明所述的金属复合用钎料的化学成分(重量％)为：Cu 42～65％，Ni 13～25％，Zn 15～33％，Sn 3～10％，Pb 1～5％，P 2～4.5％，Si0.4～0.5％，Au 0.0001～0.001％，Ag 0.1～1.0％。

本发明钎料为粉末状态，要求其粒度小于0.010mm。

在金属复合板或复合带卷的复合过程中，需加入的钎料量为0.02～0.2Kg/m²，即每平方米复合面面积需加入0.02～0.2Kg的钎料。

为了满足工艺要求和获得高质量的复合材料或复合带卷，钎料应满足下列几项要求：

(1)应具有良好的湿润性，能充分填满两个界面之间的缝隙；

(2)具有合适的熔点和流动性，加速界面间的原子扩散，保证两者结合牢固。

(3)应具有稳定的和均匀的成分，在高温复合条件下，不会因钎料的熔化而离析，不会强烈挥发或挥发蒸气有毒的的元素。

(4)复合后的界面的机械性能和物理性能应满足整体复合板或复合带卷的技术性能要求。

本发明所述的钎料主要适用于金属复合板或复合带卷的复合过程。

在复合过程中，在基层板和复层板之间均匀地加入钎料，其目的是降低两者界面的熔点，使表层溶于钎料中，使基层板和复层板直接接触，提高相互间的润湿性；在高温下，固态的或熔融态的钎料能降低基层板和复层板界面的熔点，活化界面，加速界面原子的扩散速度，也就是说使基层板与复层板的界面上的原子相互扩散，两者达到原子间结合，从而大大提高复合材料的结合强度。

由上述化学成分可知，本发明钎料是一种主要含有铜及多种元素组成的钎料。

钎料中含有铜使钎料具有良好的润湿性和流动性，而且对于复合板或复合带卷来说，使复合界面还有较高的抗腐蚀性能；其缺点是熔点稍高。为了克服这一缺点，在钎料中加入了能显著降低熔点的合金元素磷、锌、锡、铅和硅。这些元素的加入，不仅降低了钎料的熔点，提高了润湿性，而且加速了界面原子的扩散，加速被复合两者间原子之间的相互扩散，从而使界面达到原子间的结合，显著提高界面的结合强度。

钎料中加入镍能显著提高界面结合强度，但又使钎料的熔点上升；为了抑制熔点的上升，还加入了少量的硅。硅除了能降低钎料熔点外，还能改善其的润湿性，提高钎料在界面的铺展能力，同时还提高界面结合强度。

锡和磷除了降低钎料熔点外，还能提高钎料的流动性和界面结合强度，降低脆性。