专利名称：一种金属复合用助焊剂的制作方法
技术领域：
本发明属于焊接材料领域。主要适用于金属复合板或复合带卷的复合过程。
金属复合板，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。金属复合板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。
现有金属复合板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，这种碰撞的能量足之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适当的平直，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、复层板和最终复合板的厚度确定；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，中间没有加任何助焊剂。
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助焊剂。
本发明所述的助焊剂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助焊剂，其目的是降低两者界面的熔点，使表层溶于助焊剂中，相当于在两者的表面产生“清理”作用，使基层板和复层板以纯净的表面直接接触，与助焊剂也直接接触，提高相互间的润湿性；在高温下，固态的或熔融态的助焊剂，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，从而大大提高复合体的结合强度。
两者界面的结合形式有固溶体型结合、金属间化合物型结合和共晶型结合。
为了满足工艺要求和获得高质量的复合板或复合带卷，助焊剂应满足下列几顶要求(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，不会因助焊剂的熔化而离析，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。
针对上述要求，本发明所述的金属复合用助焊剂的化学成分(重量％)为Cu42～65％，Ni13～25％，Zn15～33％，Sn3～10％，Pb1～5％，P2～4.5％，Si0.4～0.5％，Au0.0001～0.001％，Ag0.1～1.0％。
由上述化学成分可知，本发明助焊剂是一种含有多种元素的铜基助焊剂。
铜基助熔剂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，其复合界面还有较高的抗腐蚀性能；其缺点是熔点较高。为了克服这缺点，在助焊剂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，不仅降低了助焊剂的熔点，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。
助焊剂中加入镍能显著提高界面结合强度，但又使助焊剂的熔点上升；为了抑熔点的上升，还加入了少量的硅。硅除了能降低助焊剂熔点外，还能改善其的润湿性，提高助焊剂在界面的铺展能力，同时还提高界面结合强度。
锡和磷除了降低助焊剂熔点外，还能提高助焊剂的流动性和界面结合强度，降低脆性。
加入少量金和银的目的是为了提高复合板或复合带卷复合界面的抗腐蚀能力。银还进一步降低助焊剂的熔点，改善助焊剂的塑性和润湿性，银还提高界面的结合强度，减少脆性。
本发明生产方法简单。首先将按化学成分配比配备好的合金料在感应炉中冶炼，冶炼好的钢水直接铸入铸模中，脱模后，将其铸件破碎，进一步研磨、过筛，制成粒度小于0.010mm的细粉，即成为本发明助焊剂制品。
在复合板或复合带卷的复合过程中，采用本发明所述的助焊剂，可活化复合界面的原子的相互运动，加速复合过程，提高复合界面的结合强度。该助焊剂的用量为0.02～0.2Kg/m2，即每平方米复合面面积需加入0.02～0.2Kg的助焊剂。
实施例根据本发明所述的金属复合用助熔剂的化学成分范围，制备了三批助焊剂。首先备料，然后分先后在50Kg直空感应炉中进行冶炼；冶炼后浇铸成棒材，棒材在车床上加工成屑，然后再研磨和过筛，即制成助焊剂制品。三批助焊剂制品的具体化学成分如表1所示。
三批助焊剂分别用于三批复合带材中。三批复合带材的基层带、复层带的品种及尺寸如表2所示。复合后对复合带进行了性能测试，其结果如表3所示。
表1实施例助焊剂的化学成分(重量％) 表2实施例助焊剂用于复合带及剂量
表3实施例复合后复合带性能
权利要求
1.一种金属复合用助焊剂，其特征在于化学成分(重量％)为Cu42～65％，Ni13～25％，Zn15～33％，Sn3～10％，Pb1～5％，P2～4.5％，Si0.4～0.5％，Au0.0001～0.001％，Ag0.1～1.0％。
2.根据权利要求1所述的助焊剂，其特征在于该助焊剂的粒度小于0.010mm。
全文摘要
本发明为一种金属复合用助焊剂，属于焊接材料领域。其化学成分(重量％)为Cu42～65％，Ni13～25％，Zn15～33％，Sn3～10％，Pb1～5％，P2～4.5％，Si0.4～0.5％，Au0.0001～0.001％，Ag0.1～1.0％。该助焊剂主要适用于金属复合板或复合带卷的复合过程。其主要作用是降低基层板和复层板界面的熔点，提高相互间的润湿性，活化界面，加速界面原子扩散，使两者间达到原子间结合，从而大大提高复合体的结合强度。
文档编号B23K35/30GK1116148SQ9410802
公开日1996年2月7日 申请日期1994年8月4日 优先权日1994年8月4日
发明者孟庆连 申请人:孟庆连