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Hastelloy®和
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硬焊和软焊

钎焊

铜焊是指一组连接工艺,通过在液态金属高于840°F(450°C)且低于母材固态金属的情况下将材料加热至铜焊温度,从而产生材料的聚结。即不熔化母材。液相线,或熔点,is the lowest temperature at which a metal or an alloy is completely liquid,固溶体是金属或合金完全固态的最高温度。钎焊的特点是在接头紧密配合的结合面之间分布有钎焊填充金属。通过加热,the brazing filler metal flows by capillary action,and is melted and re-solidified to form a metallurgical bond between the surfaces at the joint.  Furnace brazing is the usual method of brazing Ni-/Co-base 188bet金宝搏手机客户端下载alloys,especially when high-temperature brazing filler metals are employed,接下来的信息将集中在熔炉钎焊上。

成功钎焊镍/钴基合金的关键是:188bet金宝搏手机客户端下载

  • 彻底清洁和准备基底金属表面
  • 适用于预期用途的适当填充金属选择
  • 在钎焊过程中,正确装配和不受约束
  • Proper atmospheric protection during brazing
  • 尽量减少热暴露,以避免基底金属中的二次沉淀。

母材表面处理

所有形式的污染,如灰尘,油漆,墨水,chemical residues,氧化物,钎焊前,必须清除零件表面的氧化皮。否则,熔化的铜焊材料将难以“润湿”和沿母材表面流动。表面必须用溶剂擦洗或脱脂,然后用机械清洗或酸洗。坚硬的表面氧化物和氧化皮可能需要研磨。清洁后,应尽快使用干净的手套组装零件,以防后续污染。重要的是,在进行铜焊之前,应在整个组件上使用适当的清洁技术,不仅仅是表面被钎焊。

Some high-temperature 188bet金宝搏手机客户端下载alloys may benefit from the application of a thin nickel flashing layer before brazing,尤其是那些铝和钛含量较高的合金。188bet金宝搏手机客户端下载该层通常通过电镀来应用;electroless nickel deposits using nickel-phosphorus 188bet金宝搏手机客户端下载alloys are not recommended.通常使用最大厚度约为0.001 in(0.025 mm)的泛水层,取决于特定的母材合金和特定的接头几何结构。

钎料选择

为预期用途选择合适的钎焊填充金属取决于许多因素,包括部件设计,base metal alloy(s),和使用环金宝搏app境。钎焊填充金属通常根据化学成分进行分类。哈氏合金®和Haynes®合金可使用多种镍成功钎焊,188bet金宝搏手机客户端下载金宝搏app钴-银,铜,以及金基填充金属;表4列出了一些可能的钎焊填充金属。钎焊填充金属的确切合金含量决定了液相线和固相线之间的温度范围,即the melting temperature range.  The magnitude of the melting temperature range indicates the potential filling capability,and a brazing filler metal with a larger melting range is generally more capable of filling a larger joint clearance.  If the brazing filler metal melts at a specific temperature,它被称为共晶填充金属。eutectic filler metals have less filling capability and require tight joint clearances.  Examples of eutectic filler metals are the AWS A5.8 BAg-8,BAu-4,以及BCU-1分类。

填充金属通常被用作与液体粘结剂混合的粉末。钎焊金属粉末也可与水基凝胶悬浮剂混合生产糊状物。填料金属也可用作箔和带。应尽可能将钎料填充到接头区域上,如非J上的飞溅物。点表面会严重降低该位置的环境阻力,尤其是当其暴露在高于钎焊填充金属熔点的工作温度下时。因为大多数钎焊金宝搏app填充金属不具有与镍基耐腐蚀合金相同的耐腐蚀性水平,188bet金宝搏手机客户端下载it is preferable that brazing is used for joining only when the brazed joint will be isolated from the corrosive environment.

镍基钎焊填充金属可用于高达2000°F(1093°C)的高温应用场合。它们通常添加硼,金宝搏app硅,and manganese to depress the melting range and accommodate brazing at various temperatures.  The boron-containing brazing filler metals are used for aerospace and other applications subject to high temperature and stress conditions.  However,它们容易形成易碎的硼化物。这些钎焊填充金属也可能含有铬,以提供更多的抗氧化接头。

钴基钎料通常有助于实现与钴基合金的相容性。188bet金宝搏手机客户端下载获得良好的高温强度和抗氧化性。

银基钎料已成功用于钎焊镍基耐腐蚀合金,用于温度低于约400华氏度(204摄氏度)的应用场合。它们以良好的流动特性和易用性而闻名。含有低温成分的钎料,188bet金宝搏手机客户端下载金宝搏app比如锌和锡,由于在达到钎焊温度之前会蒸发,因此很难进行炉内钎焊。大多数含银填充金属的炉内钎焊应在氩气氛中进行。应注意,大多数镍基合金在暴露于富银熔化成分时会发生应力腐蚀开裂。188bet金宝搏手机客户端下载因此,在使用银基填充金属的钎焊过程中,基底金属必须无应力。这种液态金属脆裂形式在钎焊温度下会发生灾难性的开裂。

Copper-based brazing filler metals tend to alloy rapidly with Ni-base 188bet金宝搏手机客户端下载alloys,提高液相线,降低流动性。它们应尽可能靠近接头,组件应迅速加热至铜焊温度。铜基铜焊填充金属仅建议用于工作温度低于950°F(510°C)的连接部件。含大量磷的铜基铜焊填充金属应谨慎使用,因为它们容易形成镍。键合线处的磷化物促进脆断。铜基填充金属不应用于钎焊钴基合金。188bet金宝搏手机客户端下载金宝搏app

金基钎料主要用于连接较薄的母材,因为它们与母材的相互作用较低。当主要关注良好的接头延展性和/或抗氧化和耐腐蚀性时,它们也很有用。

For more detailed information on different brazing filler metal classifications,please refer to:AWS A5.8M/A5.8,Specification for Filler Metals for Brazing and Braze Welding,美国焊接学会也有许多商业上可买到的专用钎焊填充金属和合金成分。建议在为特定的贱金属合金或应用选择填充金属时咨询钎焊填充金属制造商。

Fit-Up and Fixturing

Since most brazing 188bet金宝搏手机客户端下载alloys flow under the force of capillary action,正确装配正在进行钎焊的零件至关重要。为了促进熔化的钎焊填充金属在接头区域均匀流动,必须在钎焊温度下保持0.001至0.005 in(0.025至0.125 mm)的接头间隙。钎焊过程中施加在钎焊接头上的过度外部应力或应变可能导致开裂,尤其是涉及到钎剂时。如果可能,部件应在退火状态下进行铜焊(即不是冷加工)。

使用合适的接头夹具也很有帮助。用于炉内钎焊的夹具必须具有良好的尺寸稳定性和一般较低的热质量,以便于快速冷却。金属夹具在反复热循环中保持精密公差的能力有限,热质量相对较高。因此,石墨和陶瓷夹具通常更适合用于高温炉钎焊应用。石墨已广泛用于真空和惰性气体炉钎焊。and provides excellent results.然而,graphite should not be used for fixturing in hydrogen furnace brazing without a suitable protective coating,因为它会与氢发生反应,可能会对被钎焊的零件进行渗碳。也使用陶瓷,but typically for smaller fixtures.

保护性大气和通量

除了铜焊前的适当清洁程序外,control of furnace environment and purity of the brazing atmosphere is vitally important to ensure proper flow characteristics of the brazing filler metal.  Since most Ni-/Co-base 188bet金宝搏手机客户端下载alloys are designed to form tenacious oxide films,如果不严格控制气氛,这些相同的氧化膜会在钎焊过程中产生问题。氧化气体种类,由于炉内任何来源的氧气会在接头区域产生表面污染,因此需要炉内环境中的可还原氧化物。镍基钎焊填充金属,例如,通常与真空结合使用,高纯氩,or hydrogen (reducing) furnace atmospheres.炉子和固定装置的内部应保持清洁,不存在任何类型的可还原氧化物沉积。and outside atmospheric leak rates should be kept as low as possible.  A high atmospheric leak rate through a vacuum furnace could easily cause a thin oxide film to form on the base metal surfaces being brazed.  The presence of a surface oxide film impedes the flow of the brazing filler metal,and often results in a poor brazed joint.  Flux-based brazing operations can be carried out by using an induction coil heating source,或者在有还原气氛的熔炉中。

钎剂用于保护和帮助润湿基底金属表面。钎剂通常是在低于钎料熔化温度的情况下熔化的氟化物和硼酸盐的混合物。标准钎剂可用于大多数镍/钴基合金。某些钎剂使用时可能需要特殊配方。填充金属或含有铝和钛的贱金属合金。有许多变量影响最合适焊剂的选择,188bet金宝搏手机客户端下载包括母材,filler metal,钎焊时间and joint design.  To be effective,在整个钎焊温度范围内,钎剂必须保持活性。首次考虑使用特定钎剂时,应征求钎剂供应商的建议。钎焊后必须去除钎剂,尤其是在有腐蚀性或高温环境的铜焊部件上。可能需要研磨或喷砂以去除任何顽固的助焊剂残留物。

Effect of Brazing Thermal Cycles

The thermal cycles associated with brazing can have deleterious effects upon the microstructure and properties of 金宝搏appHAYNES® and HASTELLOY® 188bet金宝搏手机客户端下载alloys.  Thermal cycle exposure during brazing includes both the time at the selected brazing temperature,以及从高温加热和冷却所需的时间。应注意确保各自的钎焊热循环不会在组件中产生有害的二次相沉淀。因此,应控制与铜焊操作相关的热循环,以尽量减少暴露在约1000至1800华氏度(538至982摄氏度)的温度范围内,其中大多数镍基/钴基合金倾向于沉淀二次相。188bet金宝搏手机客户端下载对于耐腐蚀合金,188bet金宝搏手机客户端下载这种二次沉淀会严重影响其在使用中的耐腐蚀性。从钎焊温度开始的正常冷却速度,金宝搏app尤其是在真空炉钎焊中,通常速度太慢,无法防止大多数镍/钴基合金中的碳化物沉淀。真空环境中的冷却速度可以通过用氩或氦填充熔炉来提高。在基底金属合金的溶液退火温度范围内进行钎188bet金宝搏手机客户端下载焊,有可能出现正常和异常的谷物生长,这可能会损害服务性能。金宝搏app

表4:Hastelloy®和Haynes®合金的一些可能的钎焊填充金属188bet金宝搏手机客户端下载金宝搏app

名称/规格 Nominal Composition (wt.%) 液相线-固相线 Brazing Temperature Range
AWS A5.8 国际标准化组织17672 AMS
BAG-1 Ag 345 四千七百六十九 45Ag-15Cu-16Zn-24Cd 1125-1145°F
(607~618°C)
1145-1400°F
(620~760°C)
BAG-2 Ag 335 4768 35Ag-26Cu-21ZN-18CD型 1125-1295°F
(607~702°C)
1295-1550°F
(700~840°C)
BAg-3 Ag 351 四千七百七十一 50Ag-15.5Cu-15.5Zn-16Cd-3Ni 1170~1270°F
(632-688°C)
1270~1500°F
(690-815°C)
BAg-4 Ag 440 ---- 40Ag-30Cu-28Zn-2Ni 1240-1435°F
(671-779°C)
1435-1650°F
(780-900°C)
BAG-8 Ag 272 ---- 72AG-28铜 1435华氏度(779摄氏度) 1435-1650°F
(780-900°C)
BAU-4 Au 827 四千七百八十七 AU-18Ni 1740华氏度(949摄氏度) 1740-1840°F
(950-1005°C)
BAu-5 Au 300 四千七百八十五 AU-36Ni-34 2075-2130°F
(1135-1166°C)
2130—2250°F
(1165-1230°C)
BAU-6 Au 700 四千七百八十六 AU-22Ni-8PD 1845-1915°F
(1007~1046°C)
1915-2050°F
(1045-1120°C)
BCU-1 Cu 141 ---- 铜-0.075P-0.02Pb 1981°F(1083°C) 2000~2100°F
(1095-1150°C)
BN-1 倪600 四千七百七十五 镍-14Cr-3.1b-4.5Si-4.5Fe-0.75C 1790-1900°F
(97~1038°C)
1950-2200°F
(1065-120°C)
BNI-1A 倪610 四千七百七十六 镍-14Cr-3.1b-4.5Si-4.5Fe-0.06C 1790-1970°F
(97~1077°C)
1970~2200°F
(1080-1205°C)
BNI-2 Ni 620 4777 镍-7Cr-3.1b-4.5Si-3Fe-0.06C 1780-1830°F
(91-99°C)
1850-2150°F
(1010-1180°C)
BN-3 Ni 630 四千七百七十八 镍-3.1B-4.5Si-0.5Fe-0.06C 1800~1900°F
(982-1038°C)
1850-2150°F
(1010-1180°C)
BN-4 倪631 4779 镍-1.9B-3.5Si-1.5Fe-0.06C 1800—1950°F
(982-1066°C)
1850-2150°F
(1010-1180°C)
BNi-5 Ni 650 四千七百八十二 镍-19Cr-0.03B-10.1Si-0.06C 1975-2075°F
(1079-1135°C)
2100-2200°F
(1150~120°C)
BN-6 倪700 ---- Ni-11P-0.06C 1610华氏度(877摄氏度) 1700~2000°F
(930~1095°C)
BN-7 Ni 710 ---- Ni-14Cr-0.02B-0.1Si-0.2Fe-0.06C-10P 1630°F(888°C) 1700~2000°F
(930~1095°C)
BCO-1 CO 1 四千七百八十三 钴-19Cr-17Ni-0.8b-8Si-1Fe-4W-0.4c 2050-2100°F
(1120-1149°C)
2100-2250°F
(1150~1230°C)

软钎焊

锡焊是指一组连接工艺,其通过在焊锡填充金属(其液相线低于840°F(450°C))和低于母材固相线的情况下将材料加热至锡焊温度而产生聚结,即不熔化母材。镍/钴基合金可成功焊接,188bet金宝搏手机客户端下载尽管合金中铬含量较188bet金宝搏手机客户端下载高,铝,钛可能更难焊接。焊接的许多注意事项与先前概述的哈氏合金和Haynes合金的钎焊类似。188bet金宝搏手机客户端下载金宝搏app

常用的焊接填充金属由铅和锡的混合物组成。大多数常用的填充金属可用于焊接镍/钴基合金。锡含量较高的焊接填充金属可提供最佳的润湿性,188bet金宝搏手机客户端下载例如60 wt.%TiN-40%重量。%铅或50 wt.% tin-50 wt.%铅成分。如果优先考虑颜色匹配,某些填充金属,例如95 wt.% tin-5 wt.%锑成分,may be best.  However,the soldered joint may eventually oxidize and become noticeable if there is exposure to elevated temperatures.

焊接填充金属可用于密封接头,但不应期望提供机械强度强的接头或承载结构荷载。机械强度需要通过另一种加固方式提供,such as lock seaming,铆接,点焊,或螺栓连接。对于沉淀强化合金,188bet金宝搏手机客户端下载焊接应在合金经过时效硬化热处理后进行。焊接所涉及的相对较低温度不应软化或削弱沉淀强化合金。任何焊接,brazing,或其他热处理操作也应在焊接前进行。镍/钴基合金在与铅和其他低熔点金属接触时容易发生液态金属脆化。但在正常焊接温度下不会发生这种情况,188bet金宝搏手机客户端下载应避免焊接接头过热。

焊接大多数含铬的镍/钴基合金时,通常需要含有盐酸的焊剂。松香基焊剂通常无效。因为大多数焊剂残留物吸收水分并具有高度腐蚀性,188bet金宝搏手机客户端下载焊接后应将其从工件上彻底清除。用水或碱性水溶液冲洗可有效清除大部分残留物;however,在有油或油脂的情况下,清洗前必须除去材料上的油脂。

Joint designs that will be inaccessible for cleaning after soldering,比如长的搭接接头,装配前应涂上焊接填充金属。这通常是用焊接所用的相同填充金属合金进行的。工件可浸入焊接填充金属的熔池中,或表面可涂上助焊剂并加热,以使焊接填充金属覆盖接头。预涂也可以通过镀锡来实现。

目视检查通常足以评估焊接接头的质量。焊接金属应光滑且连续;块状物或其他视觉上的不连续表明热量不足。孔最可能是由污染或过热引起的,并可能导致泄漏。有密封要求的焊接接头应进行压力测试。

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