一种镍基非晶钎料带材及其制备方法与流程

1.本技术涉及一种镍基非晶钎料带材及其制备方法，主要适用于在高温下钎焊钢材。


背景技术：

2.高温镍基钎料bni-2因熔化温度低、润湿性及流动性好，前焊接头有较高的高温强度及良好的抗氧化性能和耐腐蚀性能，且其钎焊温度范围与不锈钢及高温合金的热处理制度温度相吻合等特点，特别适合钎焊在高温下工作钢件及高温合金部件。
3.目前常用的bni-2钎料都是先制备成粉状，再与粘结剂调合成膏状或是加工制备成粘带状，加工工序多成本高。在钎焊时粘结剂的挥发会影响钎缝（钎焊缝）的致密性，同时对真空钎焊的真空度产生影响，甚至污染真空钎焊设备。
4.申请内容本技术解决的技术问题是克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种加工工序少成本低，钎焊效果好，真空钎焊时对真空度影响小，污染小的镍基非晶钎料带材及其制备方法。
5.本技术解决上述技术问题所采用的技术方案包括：一种镍基非晶钎料带材，其特征是所述的镍基非晶钎料带材各组分质量百分比为：cr：6%～10%、fe：2.5%～3.5%、si：4%～5%、b：2.5%～3.5%、cu：1%～3%、co：0%～3%、ni：余量。
6.优选地，所述镍基非晶钎料带材各组分质量百分比为：cr：7%～10%、fe：3%～3.5%、si：4%～5%、b：3%～3.5%、cu：1%～3%、co：0%～3%、ni：余量。
7.优选地，所述镍基非晶钎料带材各组分质量百分比为：cr：7%～10%、fe：3%～3.5%、si：4%～5%、b：3%～3.5%、cu：2%～3%、co：1%～2%、ni：余量。
8.本技术相对于现有bni-2组分，添加了少量的cu、co元素，cu和co元素的加入可增强镍基钎料的非晶形成能力；cu元素的加入使镍基钎料的熔点降低，且在钎焊时，促进了液态钎料与母材的相互溶解，增加了镍基固溶体的生成，同时改善b、si元素在钎焊缝中的存在形式，减少了脆性相的生成；co元素的加入可提高钎焊接头的高温性能、冲击韧性，并且改善接头的抗氧化性。
9.本技术解决上述技术问题所采用的技术方案还包括：上述镍基非晶钎料带材的制备方法如下：按镍基非晶钎料带材各元素质量百分比进行备料，使用真空熔炼炉进行合金化熔炼，浇铸成镍基合金铸锭，将上述镍基合金铸锭放入石英坩埚中，石英坩埚抽真空后通入惰性气体，启动石英坩埚并调整功率，当镍基合金铸锭开始表面受热变红时开启冷却辊，最终控制石英坩埚内温度在1100℃～1200℃之间；待镍基合金铸锭全部熔化并有熔液从石英坩埚底部滴落时，开启吹压缩空气装置（在熔液成带过程中，防止带材粘附冷却辊，使带材加快冷却的同时更易脱离冷却辊），逐步下降石英坩埚的高度至冷却辊上方0.2mm～1mm，同时开启石英坩埚上端连接处的惰性气体吹气装置，从而制备出镍基非晶钎料带材。
10.所述合金熔炼过程中，所述镍基合金铸锭应在真空条件下进行熔炼，以确保镍基合金锭的低气体含量以及高纯净度，从而更进一步提高镍基非晶钎料制带的成品率。为了提高抽真空效果，上述“石英坩埚抽真空后通入惰性气体”步骤循环三次，以确保石英坩埚内空气被排空。
11.所述备料是指中间合金和纯金属镍、纯金属铬、纯金属铁、纯金属硅、纯金属铜和纯金属钴的准备；所述中间合金为质量百分比83%～81%镍-17%～19%硼中间合金。
12.所述非晶制带过程中，在镍基合金铸锭刚开始加热时应逐步升温，使石英坩埚受热均匀且升温缓慢，保证石英坩埚的使用寿命及降低安全风险。
13.所述非晶制带过程中，所述石英坩埚底部应粘有对应的喷嘴口，喷嘴口规格依据镍基非晶钎料带材的规格确定。
14.所述非晶制带过程中，所述惰性气体吹气装置可抽真空且可吹惰性气体，如：氩气、氦气等。
15.所述镍基非晶钎料带材的厚度为0.03mm～0.05mm，宽度为5mm～15mm。
16.本技术的镍基非晶钎料带材具有如下有益效果：1）本技术镍基非晶钎料带材可由镍基合金锭直接成型，减少制备过程中的加工工序且更易于加工，节约能耗及成本；2）本技术镍基非晶钎料带材在钎焊过程中，与传统镍基钎料相比，可在更短时间内完成钎焊，有助于钎焊薄小件，减少母材的溶蚀和晶粒的长大；3）本技术镍基非晶钎料带材在钎焊过程中，与镍基膏状钎料相比，非晶带材表面积小，钎料表面氧化物较少，且不含助焊剂和粘结剂，可避免对真空钎焊设备造成的污染。
附图说明
17.图1为本技术实施例镍基非晶钎料制带设备的结构示意图。
18.图中：1：吹压缩空气装置；2：冷却辊；3：合金熔液；4：粘有喷嘴口的石英坩埚；5：可抽真空的惰性气体吹气装置，惰性气体吹气装置先将石英坩埚抽真空，防止非晶钎料氧化；然后在合金熔液从石英坩埚底部滴落时吹惰性气体，保障镍基非晶钎料带材的成型。
具体实施方式
19.下面结合附图并通过实施例对本技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本技术的解释而本技术并不局限于以下实施例。
20.实施例1本实施例的镍基非晶钎料带材制备方法，包括以下步骤：1）配料：合金元素的组分和含量按质量百分比为：cr：8%；fe：3%；si：4.5%；b：3%；cu：1%；ni：余量。
21.2）合金熔炼：使用真空熔炼炉进行合金化熔炼，浇铸成镍基合金铸锭；3）非晶制带：将上述铸锭放入已安装调试好的石英坩埚4中进行高频重熔，重熔前应对石英坩埚4使用惰性气体吹气装置5进行抽真空，再通入惰性气体，如此循环三次以确保石英坩埚4内空气被排空；启动并调整石英坩埚4功率（石英坩埚4功率应逐步增加，下同），当铸锭开始表面受热变红时开启冷却辊2，最终控制石英坩埚4内温度在1100℃～1200
℃之间；待铸锭全部熔化并有合金熔液3从石英坩埚4底部滴落时，开启冷却辊２前方吹压缩空气装置1，缓慢下降石英坩埚4的高度，同时开启石英坩埚4上端连接处的惰性气体吹气装置5，从而制得厚度为0.04mm，宽度为10mm的镍基非晶钎料带材。
22.实施例2本实施例的镍基非晶钎料带材制备方法，包括以下步骤：1）配料：合金元素的组分和含量按质量百分比为：cr：10%；fe：3%；si：4.5%；b：3.3%；cu：3%；ni：余量。
23.2）合金熔炼：使用真空熔炼炉进行合金化熔炼，浇铸成镍基合金铸锭；3）非晶制带：将上述镍基合金铸锭放入已安装调试好的石英坩埚4中进行高频重熔，重熔前应对石英坩埚4使用惰性气体吹气装置5进行抽真空，再通入惰性气体，如此循环三次以确保石英坩埚4内空气被排空；启动并调整石英坩埚4功率，当铸锭开始表面受热变红时开启冷却辊2，最终控制石英坩埚4内温度在1100℃～1200℃之间；待铸锭全部熔化并有合金熔液3从石英坩埚4底部滴落时，开启冷却辊２前方吹压缩空气装置1，缓慢下降石英坩埚4的高度，同时开启石英坩埚4上端连接处的惰性气体吹气装置5，从而制得厚度为0.03mm，宽度为15mm的镍基非晶钎料带材。本实施例中带材表面更为规整、边界齐整、无空洞及斑点等缺陷，且带材规格宽度可更宽泛。
24.实施例3本实施例的镍基非晶钎料带材制备方法，包括以下步骤：1）配料：合金元素的组分和含量按质量百分比为：cr：10%；fe：3.3%；si：4.5%；b：3.3%；cu：3%；co：2%；ni：余量。
25.2）合金熔炼：使用真空熔炼炉进行合金化熔炼，浇铸成镍基合金铸锭；3）非晶制带：将上述镍基合金铸锭放入已安装调试好的石英坩埚4中进行高频重熔，重熔前应对石英坩埚4使用惰性气体吹气装置5进行抽真空，再通入惰性气体，如此循环三次以确保石英坩埚4内空气被排空；启动并调整石英坩埚4功率，当铸锭开始表面受热变红时开启冷却辊4，最终控制石英坩埚4内温度在1120℃～1200℃之间；待铸锭全部熔化并有合金熔液3从石英坩埚4底部滴落时，开启冷却辊２前方吹压缩空气装置1，缓慢下降石英坩埚4的高度，同时开启石英坩埚4上端连接处的惰性气体吹气装置5，从而制得厚度为0.05mm，宽度为10mm的镍基非晶钎料带材。本实施例中带材表面更为光洁明亮、柔韧性好、边界齐整、但厚度稍厚。
26.凡是本技术技术特征和技术方案的简单变形或者组合，应认为落入本技术的保护范围。