【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钎焊填充金属，特别是涉及含有钛、铜和镍的钎焊填充金属。这类填充金属可用来钎焊钛基制品。除了纯粹的机械方法外，现有技术还提供了三种连接钛基制品的方法，即焊接、钎焊和扩散接合。第四种方法，即液相界面扩散接合法，可被认为是钎焊和扩散接合方法的综合。焊接、钎焊和液相界面扩散接合方法，都是采用填充金属来连接制品的接头。美国专利第3，652，237号介绍了一种用来钎焊钛基制品的钎焊填充金属成分。将填充物制成一种具有(按重量百分数计)含Ti-15Ni-15Cu为主要成分的箔片。该填充物具有一种复合结构，其特征在于由一层或多层每层由铜和镍及外国包有一层钛的薄片所组成。该箔片存在两个严重的问题第一，当填充金属熔化时，该液体必然会渗入箔片表面上和每一制品接合表面上的氧化钛层。这种氧化物的障碍物是形成较佳接头的障碍。第二，人们发现接合面间的间隙必须较窄，以避免钎焊缝中产生空隙和裂缝。这种空隙和裂缝显然是由于液态填充金属未能充分地进入被连接的制品间的间隙而引起的。美国专利第4，026，677号、4，034，454号和4，034，906号介绍了其他铜钎焊箔片。一般，这些箔片为Ti-50Zr箔片，具有一层Cu，或具有Cu和Be层。由于Be的毒性，其应用受到了限制。Ti-Zr-Cu箔片的低熔点则影响了其若干应用。美国专利第3，683，488号个绍了用于将蜂窝结构连接到一面板的各类钎焊合金。将诸如Au、Ni、Ag和Cu的金属层电镀于蜂窝室壁上。尽管，在蜂窝结构上电镀是很困难，但是工程师们已找到了更为有效的钎焊方法。用于钛的液相界面扩散接合的填充金属一直是很多专利的主题，例如见...
【技术保护点】
一种钎焊填充金属主要由镍、铜和钛或钛基合金组成，其中镍和铜的组合含量约在３９～５１的重量百分比之间，并且镍的重量百分比大于铜的重量百分比。
【技术特征摘要】
US 1986-2-18 830,779书中，“填充金属”这一术语是用来描述单相及多相材料。钛或者可以是元素钛(工业纯)，或者可以是诸如Ti-6Al-4V的钛基合金。为了制造呈箔片状的填充金属，可以采用“航空与航天材料规格”(Aerospace Materaiol Specifications)即(AMS)4900、4901或4902中所述的工业纯箔片。为了制造呈线材状的填充金属，可以采用AMS4951中所述的工业纯线材。为了制造呈粉末状的填充金属，可以采用非合金钛粉末或如Ti-6Al-4V(AMS 4998)的合金钛粉末。本专业人员认为，选用何种形式的填充金属，取决于所钎焊的接头的设计构形。在采用钎焊箔片的应用中，箔片的规定厚度约为0.005～0.010厘米。在采用钎焊线材的应用中，线材的规定厚度约为0.050～0.125厘米。在采用钎焊粉末的应用中，规定的粉末筛号泰勒筛系列(Tyler Sieve Series)(按重量计)80目90%(最小)、200目为5%(最大)。当将粉末制成带材、软线材或糊材(如在这里作为参考的美国专利3，293，072号和4，546，047号中所述)时，载体或胶结剂应不含钎剂，而能挥发，不致会有害地影响接头(例如，能挥发而不留下任何残余物)。同样可将粉末热喷涂或粘接到工件上。当用箔片填充金属钎焊工件时，将填充金属置于工件的接合面之间。一般将线材填充金属邻置于接合面。可将粉末或者置于接合面之间，或者邻置于接合面。说明书和权利要求书中所使用的“…之间”，是指置于接合面之间或邻置于接合面。图1a～1b是表示多相(夹层)填充金属的剖面示意图。如图1中所示，呈箔片状的填充金属10包括一个中心钛基箔片12，一层邻接于钛箔片12的铜层，一层邻接于铜层14的镍层16。图1b表示呈线材状和粉末状的填充金属18。填充物18包括一介中心钛基线材或粉末颗粒20(视情况而定)，围绕中心20的铜层22，和围绕铜层22的镍层24。(为简化起见，以环状剖面图表示线材和粉末颗粒。本发明不限于这一种形状，还包括其他形状。)在本发明的最佳实施方案中，最理想的是将镍作为“外”层，因为它提供了一层易于加工和易于保持清洁的表面，从而延长了填充物的贮藏寿命。可采用现有技术中已知的电镀技术或无电沉积技术来镀镍层和铜层。无电沉积技术可用来将镍镀敷到镀有铜的钛基粉末颗粒上。在这种无电沉积技术中，镍层成分多半含有若干磷，一般存在于无电镍镀槽中。然而，这类磷似乎不大会影响粉末的钎焊性能。亦可采用如喷镀或化学气相沉积的物理或化学沉积法镀上镍和铜层。在本发明的另外一个实施方案中，有数量不一定相等的的多层铜和镍围绕着中心钛部分。不一定要按分离层的形式来镀敷镍层和铜层，而可按一种合金来进行沉积。然而，为便于应用，最好是采用分离层。当然，应该理解到，尽管按上述方式制造的夹层结构是较为理想的，但还可用其他方法来制造本发明的填充金属。例如，可将填充金属制造成单相合金。这类合金多半最易于制成粉末。例如，可以采用用诸如快速凝固(RSR)处理的方法以及现有技术中的其他方法，制造合金粉末。尽管不是实施本发明的最佳方法，但可将钛、镍和铜的粉末颗粒置于所连接的制品的接合面或邻置于所连接的制品的接合面，钛、镍和铜的各自的量必须能达到下面将要详述的本发明成分的要求。或者，可以使用镀镍的钛粉和铜粉。另一可采用的方法是用镀镍的钛粉末和镀铜的钛粉末。其他可采用的方法将是显而易见的。正如上面第一个例子的情况一样，每一种组元的量必须保证达到本发明成分的要求。本发明的钎焊填充金属的最佳夹层结构与背景技术中所介绍的Ti-Cu-Ag-Ni液相界面扩散接合界层(美国专利3，981，429号)和Ti-Cu-Ni钎焊界层(美国专利3，652，237号)不同。Ti-Cu-Ag-Ni界层极薄(约15微米)，一旦熔化，仅能向被连接的部件间的间隙提供一小部分液体。结果这种间隙必须极小，这样，一般就会阻碍在连接的部件中用这类填充物，因为连接的部件不易达到紧密的装配。此外，本专利以及有关Ti-Cu-Ni界层的专利都仅仅介绍了在界层中使用相等数量的镍和铜的情况。然而，如下所述，当镍的量超过铜的量时，钎焊接头的质量就会有显著的提高。图2表示用来钎焊AMS 4911T型接头试样的各种填充金属的成分。除了“现有技术”材料(具有Ti-Cu-Ti夹层次序的Ti-15Cu-15Ni组成，美国专利第3，652，237号)外，所有的填充金属都是箔材，其特点都具有一个钛心部分以及相邻的铜层和镍层，即为Ni-Cu-Ti-Cu-Ni的夹层结构。现有技术中的材料厚约为0.005厘米，而其他材料厚约为0.009厘米。在这些其他材料中，中心钛部分厚约为0.005厘米，每一面的单个铜层和镍层的厚度约为0.001厘米。经过1小时的955℃的真空钎焊以后，冷却至925℃并保温1小时。表观检验和金相检验表明，仅仅在图2标有“发明成分”的阴影区域内的成分才能保证得到无孔隙或裂缝的钎焊接头。同样，也仅仅是这些填充金属成分才在零部件间的不连续点中流动，并且充分地填充不连续点。此外，在这些接头中，没有观察到有残余物(即非合金的)铜存在。相比之下，阴影区域之外的成分产生了不完全的接头，即存在着裂缝和孔隙。在这些成分中，观察到有会降低性能的残余铜存在。一旦熔化，图中左下部分(以及“发明成分”外)的成分便迅速扩散入被连接的部件内，因此，接合面间几乎没有液态金属在流动，以形成一种连续的接头。所以，这类成分不大可能有效地用来钎焊部件，因为这种钎焊部件不易达到紧密的结合。图中左上部分和右下部分的成分(与左下部分的成分相比)在接合面间提供了较多的液体，但仍不足以形成一种连续的接头。图中右上部分的成分...
【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华约瑟夫瑞安，
申请(专利权)人：联合工艺公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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