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鋁與(yǔ)鈦的釺焊(hàn)方法
Release date:2022-11-28

眾所周知,鋁部件可以使用助焊劑和焊料釺焊在一起。鈦因其重量輕(qīng)和強度低而可用於汽車零件,尤其是飛(fēi)機。鈦對腐蝕性化學品具有(yǒu)耐受性,因此可以應用於化學反應裝置、管路(lù)或用於輸送(sòng)腐蝕(shí)性化學介質。在可能的情況下,用鋁代替一部分鈦的原因是鋁比鈦便宜得多。例如,通過連接鈦和鋁部(bù)件,它們可以以複合材料的(de)形式應用,例如作為“夾層”材料。

鋁部件與其他鋁部(bù)件的釺焊助焊劑(jì)是已知的。助焊(hàn)劑用於提(tí)供幹淨的表麵,從而允許在(zài)鋁(lǚ)部件之間形成牢固的接頭。

鋁也可以與鈦連(lián)接。公開了一種使(shǐ)用鋁絲作(zuò)為填料進行焊接將鋁與鈦連接(jiē)的方法。因為鈦的熔點在1670°C左右,而鋁的熔點在660°C左右,鈦側的溫度保持在2000°C以下,焊縫中間的溫度[敏感詞]為1500°C。

本文的問題是提供一(yī)種技術上簡單可靠的方法來連接由鋁或鋁合金製成的零件和由鈦(tài)或(huò)鈦(tài)合金製成的零件。這一目的通過本文的方法實現。提供了一種在基於堿金屬氟鋁酸鹽的助焊劑存在下連接鋁(lǚ)或鋁合金和鈦或鈦合(hé)金的方法。
本文中(zhōng)的術語“堿金(jīn)屬”優選表示鉀和銫,特別是鉀或鉀和銫的組合。術語“氟鋁酸鹽”表(biǎo)示(shì)四氟鋁酸鹽、五氟鋁酸鹽、兩者及其水合物的組合。非常優選的助(zhù)焊劑由四氟鋁酸(suān)鉀、五氟鋁酸二(èr)鉀、其各(gè)自的水合物或其混合物組成。特別(bié)優選四氟鋁酸(suān)鉀和五氟鋁酸二鉀的(de)混合物。在該混合物中,相應的氟鋁酸鹽可以部分或完全以水合物的形式(shì)存在。在本發明方法中非常合適的四氟鋁酸(suān)鉀和五氟鋁酸(suān)二鉀的(de)混合物

助焊劑(jì)可(kě)以包含(hán)改善釺焊接頭或(huò)金屬部件表麵性能的添(tiān)加劑。例如,可包含,432,221中(zhōng)所述的氟鋅酸鉀。氟(fú)鋅酸鉀本身的行為類似於助焊劑(jì),並通過形成(chéng)鋅保護層來改善釺焊表麵。可以包含如880,746中所述的氟錫酸鉀或(huò)銫助焊劑。氟(fú)錫酸鉀或氟錫酸銫也表現得像(xiàng)助焊劑,在釺焊接頭上形成保護(hù)性錫層。

該助焊劑可包含US 4,670,067中所述的氟鋁酸銫。氟鋁酸銫(例如,可以以四氟鋁酸銫、五氟鋁酸二銫、六氟鋁酸三銫或其任何組合的形式存在)的量變化很大。例如,它可(kě)以構成通量的100%。優選地,氟鋁酸銫的含量較低,例如(rú)等於(yú)或(huò)低於設定為100重量%的總通量重量%的10%。使用含有氟鋁酸鉀和氟鋁酸銫的助焊劑的優點(diǎn)是,可(kě)以釺焊含有超過0.2%(重量)的鎂的鋁合金。

助焊劑還可以包含進一步的添加劑,這(zhè)些(xiē)添加劑可改善釺焊過程或接頭(tóu)金屬部件(jiàn)的表麵性能。

助焊劑還(hái)可以包含非腐蝕性添加劑,例如WO 2005/092563中描述(shù)的那(nà)些。這些(xiē)添加劑可以通過共沉澱或機械混合摻入助焊(hàn)劑中,從而改善表麵質量或助焊(hàn)劑流動。所述添加劑包(bāo)括金屬陽離(lí)子的金屬2.到5。元素周期體係的主要族,特別是鍶、銦、錫、銻、鉍(bì)、鋯(gào)、铌、鈰、釔或鑭,例如K 2 ZrF 6 或K 2 TiF 6。如(rú)果它們通過機械混(hún)合引入(rù)助焊劑中,則優選以(yǐ)相應的氟化物的形式施加(jiā)它們的金屬(shǔ)陽離子。對於共沉澱,優選地,氧化鋁三水合物在(zài)金屬(shǔ)化合物存在的添加劑(例如氧化(huà)物、鹵(lǔ)化物、硝酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽或六氟矽(guī)酸鹽)存(cún)在下與氫氟酸反應。與HF反應後,進行與堿金屬氫氧(yǎng)化(huà)物,特(tè)別是氫氧化鉀的水溶液沉澱的步驟(zhòu)。同樣在(zài)這裏,銫的存在可以提高釺焊過程的鎂耐受性。

助焊劑可以以常規方式應用於要釺焊的零件。例如,它可(kě)以以粉末形式以幹燥(zào)形(xíng)式應用。幹式應用可以靜電支撐。或者,助焊劑可以以助焊劑組合物的形式施加,其包含溶劑,任選地也包括粘合劑或增稠劑。例如,助焊劑(jì)組合(hé)物是水(shuǐ)懸浮(fú)液或作為(wéi)有機溶劑中的懸浮液,例如在單、二或三元脂肪醇(chún)中,例如甲醇(chún)、乙醇、異(yì)丙醇、乙二醇或甘油,或在醚(mí)中,例如在二丁醚中,或亞烷基二醚或三醚中,例(lì)如乙二醇二烷基醚,特別是(shì)乙二醇二(èr)甲醚(mí)中。水性(xìng)懸浮(fú)液是優選的。

如果包含增稠劑,則增稠劑可以是具有附加羥基的部分醚。2-丁氧基乙醇是一種非(fēi)常合(hé)適的增稠劑。

助焊劑組合物還可以包含粘合(hé)劑。可以使用任(rèn)何已知的粘合劑。例如,EP-A-1287941中公開的(de)聚合物粘合劑非(fēi)常合適,例如聚氨酯、樹(shù)脂、鄰苯(běn)二甲酸鹽、丙烯(xī)酸(suān)酯、乙烯基樹脂、環氧樹脂、硝化纖維素(sù)和聚烯烴。助焊劑組合物還可以包含觸變劑,例如(rú)如EP-A-1287941、 至中所述的明膠、果膠、丙烯酸酯或聚(jù)氨酯。助(zhù)焊(hàn)劑組合物甚至可以作為糊(hú)狀物應用,有或(huò)沒(méi)有填充金屬或填充合金。助焊劑或助焊劑組(zǔ)合物(wù)可以(yǐ)以常(cháng)規方式應用於鋁和/或鈦部件。如前所述,助焊劑可以以幹燥形式施加,優選靜電。助焊劑懸浮液可以噴塗(tú)到零件上,也可以通過噴漆。

優(yōu)選(xuǎn)以等於或大於0.01g/m 2的量施用助焊劑 。更優選地,施用量等於或大於0.1g/m 2。特別優選地,施用量等於或大於2 g/m 2。

優選(xuǎn)地,施用量等於或(huò)低於50g/m 2。如果施用助(zhù)焊劑組合(hé)物(例如,用水或(huò)有機溶劑(jì)的組合物,或(huò)糊劑(jì)),則以使得達到(dào)上述助焊劑負載的量施用組合 物。

如上所述,釺焊(hàn)優選在焊料金屬或金屬合金存在下進行。焊料金屬可以包含在助焊(hàn)劑或助焊劑組(zǔ)合物中(zhōng),例如以粉末形式。或者,可以將焊料金屬或焊料(liào)金屬合金電鍍在要連接的零(líng)件(jiàn)中的一個或兩個上。

釺焊可以在惰性氣體氣氛中進行,例如,在由氮氣、氦氣(qì)或氬氣或其混合物組(zǔ)成的氣(qì)氛中。優選地(dì),它(tā)在氬氣氣氛中進行。高度純化的氬氣特別適合。假設二氧(yǎng)化碳和氬氣的混合物也應該起作用。在另一個非常合適的實施方(fāng)案中,它(tā)是在真空下進行的。真空釺焊的優(yōu)點(diǎn)是釺焊(hàn)溫度可能更低。

釺焊在高於助焊(hàn)劑和(hé)填充金(jīn)屬熔點的溫度下進行(háng),並且溫度高到足以形成堅固的接頭。優選地,釺焊(hàn)溫度等於或(huò)高於550°C,非常優選等於或(huò)高於570°C。 優選地,釺焊(hàn)溫度低於或等於680°C,特別優選等於或低於650°C。 在真(zhēn)空釺焊的情(qíng)況下,與存在氣體的(de)釺焊相比,溫(wēn)度(dù)可能更低。

通常,該工(gōng)藝可(kě)用於將(jiāng)任(rèn)何鈦或鈦合金零件連接到鋁或鋁合金的任何部分,無論此類連接零件的目的是什麽。用鋁代替部分鈦的一個優點是鋁比鈦便宜得多。該(gāi)工(gōng)藝特別適用於製造設計用於運輸腐蝕性介質的設備,因為鈦非常耐用。它還可用於製造由鋁或鋁(lǚ)合金翅片和鈦製成的管子(zǐ)組成的熱(rè)交換器。

本文工藝的優(yōu)點在於能(néng)夠以簡單可靠的方式在鋁和鈦之間生產接頭。

本文的另(lìng)一方麵涉及由(yóu)鋁(包括鋁合金)部件(jiàn)和鈦(包括鈦合金)部件製成的組裝部件,其中鋁和鈦(tài)部(bù)件通(tōng)過在堿金屬氟鋁酸鹽存在下釺焊而相互連接。這些零件可根據上述工藝獲得(dé)。術語“組裝部件”包括用(yòng)於建(jiàn)造機(jī)器、車輛或建築物的夾層結構。例如(rú),由鋁和鈦製成的零件可用於造船業、海(hǎi)上工(gōng)業、太空運(yùn)輸係(xì)統以及應用於醫療保健(jiàn)行業的設備和機械。例如,由鋁和鈦製成的部件可用於熱交換(huàn)器的結構,例如用於(yú)空調,例如用於(yú)冷凍機等固定式製冷,尤其是用於移動空調。鋁和鈦的釺(qiān)焊部件也可用於與腐蝕性(xìng)化學品接觸的(de)目(mù)的,例如化學物質的儲(chǔ)罐、管道或化學工業中使用的設(shè)備,例如化學反應的反應器(qì)。以(yǐ)下實施例進一步解釋本發明而(ér)不打(dǎ)算(suàn)對(duì)其進行限(xiàn)製。

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