用于铜焊或焊接操作的丝制造技术

本发明专利技术提供用于铜焊或焊接操作的丝，该丝包括：金属材料的细长主体；通道，所述通道具有沿着所述细长主体的长度形成的开口，所述开口的宽度为所述细长主体的截面的主轴线的约30％-70％；焊剂，所述焊剂位于所述通道内并沿着所述细长主体的长度的至少一部分，所述焊剂的表面露出；其中，所述焊剂包括焊剂溶液和焊剂粉末，焊剂溶液包括溶剂、溶解于所述溶剂中的颗粒状聚合物或珠子状聚合物，和焊剂粉末添加到所述聚合物溶液中，并且其中，所述焊剂溶液在施加到所述细长主体时填充所述通道并且所述焊剂溶液随着其施加到所述细长主体而烘干至足够的硬度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及铜焊材料和铜焊焊剂，且更明确地，涉及涂有焊剂或者以焊剂为核心的铜焊材料。
技术介绍
已知多种用于接合金属部件的方法，包括机械结合、粘接、焊接、熔接和铜焊。尽管铜焊、焊接和熔接是类似的，但是存在重要的不同。通常在较低温度(低于450摄氏度)执行焊接，但是不产生坚固的接缝。熔接是高温过程，其中将待接合的两个金属实际熔化并熔 合在一起。铜焊是一种将两片金属与第三、熔融的填充材料接合的方法。熔接和铜焊的接缝通常至少和接合的金属一样坚固。熔接过程优选地用于受益于或要求高度定位、精确定点加热的应用。铜焊在更困难的应用中尤其有用，诸如较大区域的接合、线性接合和具有不同熔点的金属或合金。在铜焊中，将待接合的部件聚集以使得存在小间隙，其啮合表面之间的所谓的“接缝间隙”。将这些部件加热(或者至少在建议的接缝的区域中加热)到铜焊材料的熔点之上但是在待接合的部件的熔点之下的温度(或者，在两个或两个以上部分由不同金属或合金制成的情况下，低于待接合部件中的任何部件的较低或最低熔点的温度)。可以通过焊枪、熔炉、感应或者可以用于接合部件的任何其他加热方法来提供热量。在接合期间，铜焊材料熔化，从而弄湿待接合部件的表面，且通过毛细管作用将该材料拉至或保持在接缝间隙中。在冷却时，铜焊材料凝固，从而在接合的部件的表面之间形成冶金接合。可以将铜焊用以接合金属与金属、合金与合金、金属与合金、金属与陶瓷、合金与陶瓷或者陶瓷与陶瓷。可以在铜焊之前用金属或者合金来涂覆陶瓷部件。铜焊材料经常在高于425摄氏度之上的温度熔化。铜焊材料可以包括一或多个碱金属、或者其共晶化合物或合金，诸如招、铜、金、钼、银、锡、磷、钮、镍、猛、锌、镉、铬、硼、娃、铁、碳、硫、钛、错、鹤、钴、钥、铌、硒、铅、钯、铋、铍、锂和铟；也可以使用其他金属、金属合金或矿物。铜焊材料可以称为“铜焊填充物”或者“填充金属”。在这个申请案中，本文中将用作铜焊材料的任何或所有材料、元素、化合物或混合物称为“铜焊材料”。此项技术中熟知的是，必须在涂覆铜焊材料之前制备待接合部件的表面，以使得铜焊材料粘着到待接合的表面上。当通过铜焊来接合部件或表面时，优选的是铜焊材料与部件表面的接缝区域都没有会降低铜焊接缝的强度的氧化膜。此可以通过在还原气氛中(诸如，在熔炉中)执行铜焊操作来进行。然而，当在空气中进行铜焊时，使用焊剂混合物或焊剂化合物(称为“焊剂”、“铜焊焊剂”或“焊剂盖”)来消除现存氧化物或者抑制氧化膜形成在铜焊材料或待接合部件的表面上。因此，焊剂必须能够在预先选定的铜焊温度去除金属氧化物同时保持基本上相对于铜焊材料为惰性的。由于焊剂通常为起反应的(例如，能够去除氧化物)，所以应该在铜焊材料的熔化温度或接近该温度将焊剂转换成其熔融状态。首先将焊剂涂覆到待接合的部件的表面并且随后将其激活以通过在接缝上或周围施加热量来去除氧化物和清洁表面。尽管焊剂的主要目的在于消除和抑制铜焊材料和待接合部件的表面的至少选定区域的氧化(氧化物的形成)，但是焊剂在铜焊材料的熔点之下的温度也必须熔化和流动，弄湿部件和铜焊材料的表面，通过熔融的铜焊材料来促进部件的湿化，并且能够被熔融的铜焊材料所替代。焊剂通常包括硼酸盐(包括但不限于氟硼酸盐)的共晶化合物、氟化物(包括但不限于氟氢化物)、氯化物或其盐，以及碱金属中的一或多个，且在性质上通常为高度腐蚀性和吸湿性以使得焊剂充分清洁待接合的表面。此项技术中已知非吸湿性和非腐蚀性焊剂混合物。已知焊剂包括美国专利6，395，223,6, 227，210,5, 781，846和4，301，211中所描述的焊剂，这些专利中的每个专利结合于此作为参考。可以将液体、固体、粉末、浆或糊形式的焊剂涂覆到铜焊材料或待接合的部件。 使用多种方法来将焊剂涂覆到接缝区域和待接合部件的外表面。通常，将焊剂涂覆到待铜焊的表面并且加热这些表面以运行焊剂熔化、流动和覆盖表面。此对于当部件为冷时将要涂覆到接缝区域的粉末或糊形式的铜焊焊剂而言是熟知的。随后加热接缝区域直到达到铜焊温度，并随后涂覆铜焊材料。使用多种方法来将铜焊材料涂覆到接缝，包括(但不限于)将铜焊材料(以杆、丝、条、盘、片、鞘或其他形状因数的形式)插入到接缝间隙的全部或一部分中，此时来自相邻部件的热量开始加热并藉此熔化铜焊材料。或者，通过熔化铜焊材料的末端部分来将铜焊材料放置在接缝间隙的口处。以“铜焊杆”或“铜焊丝”形式的丝性铜焊材料是此项技术中熟知的，且包括诸如片或条的非圆形丝性形式。铜焊杆是通常为约20英寸或更小的固定长度铜焊材料。丝性铜焊材料可以形成为圆形或类似圆形形状(例如，卵圆形、椭圆形、六角形、半圆形或“U”)、松开带卷、平面形状(例如，盘)、圆锥形、鞍形、碗形或其他常规形状。铜焊丝是连续长度的铜焊材料。为了此申请案的目的，“连续长度”意味着比约二十英寸大的长度。裸铜焊杆和裸铜焊丝都不含有焊剂核心或焊剂涂敷。由于许多焊剂和用以涂覆焊剂的多种方法所产生的剩余或过量焊剂的腐蚀性、吸湿性性质，在许多应用中必须或要求从接合的部分中去除任何剩余焊剂或焊剂剩余物，以防止或限制接合部件的腐蚀。由于额外的清洁步骤，剩余焊剂的去除增加总的产品成本以及处理清洁过程所产生的废物的成本。已经开发出涂有焊剂的铜焊杆和以焊剂为核心的丝来消除将焊剂涂覆到接缝和去除并处理剩余焊剂的个别步骤，藉此减少制造的成本。涂有焊剂的铜焊材料具有预先涂覆到铜焊材料的外部或暴露表面的焊剂。以焊剂为核心的铜焊材料具有预先涂覆到内表面(诸如铜焊材料内的通道、核心、凹槽或其他凹型或洞)上的焊剂。涂有焊剂和以焊剂为核心的铜焊杆或丝可以通过首先将铜焊焊剂混合物(例如)与水或有机溶剂或液体或半液体粘合剂混合以形成焊剂糊混合物、固体焊剂混合物或焊剂粉末混合物(诸如，通过碾磨、碾碎或磨碎固体焊剂)来制成。经常使用的粘合剂包括丙烯酸树脂(例如，I-甲氧基-2-丙醇-乙酸)和合成橡胶化合物(例如，丁基聚丁二烯、聚异戊二烯、丁二烯苯乙烯和聚异丁烯)。可以使用挤压过程来将焊剂糊涂覆到铜焊材料以将所要厚度的焊剂糊混合物的同心涂层挤压到铜焊杆上，且随后烘烤被涂敷的杆以使焊剂涂层变硬。或者，可以在铜焊材料内的核心、凹口、凹槽、孔、裂缝、洞或其他凹入区域内放置焊剂糊或粉末，以形成铜焊材料型，例如，以焊剂为核心的丝或铜焊材料的外壳，如Omni技术公司所拥有的美国专利5，781，846和6，395，223中所描述。在以焊剂为核心和涂有焊剂的铜焊材料中，加热待接合的部件表面并使以焊剂为核心的铜焊材料型与被加热的表面接触，从而使得焊剂熔化并流动且藉此使得铜焊材料熔化好流动。在此项技术中当前还不知道连续长度的以焊剂为核心的铜焊材料。在许多铜焊应用中，在有限的实际空间中执行铜焊过程，且通常必须或要求使丝性铜焊材料弯曲、卷曲、形成角度或变形(或者，具有预先形成为弯曲或变形形状的铜焊材料)，以使得可以相对于接缝间隙和待接合的部件大约地放置。以上述方式制成的当前可用的涂有焊剂和以焊剂为核心的铜焊杆或丝的缺点在于焊剂相对易碎。因此，当使已知的涂有焊剂和以焊剂为核心的铜焊材料卷曲、弯曲或变形时(例如，在运输、储存、处理或使用期间)，焊剂涂层或焊剂核心容易破碎、破裂、脱落或碎裂，以使得其变为不连续焊剂且焊剂涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铜焊或焊接操作的丝，该丝包括：金属材料的细长主体；通道，所述通道具有沿着所述细长主体的长度形成的开口，所述开口的宽度为所述细长主体的横截面的主轴线的约30％？70％；焊剂，所述焊剂位于所述通道内并沿着所述细长主体的长度的至少一部分，所述焊剂的表面露出；其中，所述焊剂包括焊剂溶液和焊剂粉末，焊剂溶液包括溶剂、溶解于所述溶剂中的颗粒状聚合物或珠粒状聚合物，所述焊剂粉末添加到聚合物溶液中，并且，所述焊剂溶液在涂覆到所述细长主体时填充所述通道并且所述焊剂溶液随着其涂覆到所述细长主体而烘干至足够的硬度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·茱利恩·盖格诺恩，大卫·韦恩·乔丹，迈克尔·安东尼·拉普萨，丹尼尔·詹姆士·乔希克，乔治·拿破仑·马丁，
申请(专利权)人：沃尔弗林管件公司，奥姆尼技术公司，
类型：发明
国别省市：