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电镀产品的真空钎焊
发布时间:2022-11-16

根据本文,制造电镀产品1的方法包括钢2中的支撑部件和防腐金属涂层3,其特征在于它包括至少一个受控气氛钎焊操作,使用至少一种钎焊材料4,以这样的方式在支撑2的至少一个定义部分和涂层3的至少一个定义部分之间建立机械联系。所述定义的零件称为粘接面。支撑和涂层之间的联系可以通过几个粘合表面建立。在钎焊操作之前,对粘接表面或表面进行有利的预处理,特别是这样,以消除表面氧化物。例如,可以进行选自化学、电化学、物理化学和机械处理(如化学酸洗、电化学酸洗、机加工或砂光)的至少一种处理。这些治疗可以组合使用。为了增强粘接的强度,本发明的方法还可以包括沉积至少一层能够改善钎焊材料的接结。沉积可以通过化学手段、电解手段或气相(化学气相沉积或物理气相沉积)进行。所述层通常是金属的,例如钛或铜。沉积可以在支撑部分2、金属涂层3或两者上进行。沉积在钎焊操作之前进行。
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钎焊操作通常包括将所述定义的部件组合在一起,以获得优先选择的间距D,以避免在钎焊操作期间在粘接表面之间形成气泡或粘合缺陷。间距 D 通常小于 0.1 mm。间距D的适当值可以通过在支撑和涂层上施加电镀压力来获得。受控气氛可以是真空(至少部分)或惰性气体(例如稀有气体(通常是氩气或氦气)或氮气或其混合物)。

在受控气氛下的钎焊优选为真空钎焊。优选真空度相当高,也就是说,腔室中的残余压力小于10<-4>毫巴,并且通常由10<-4>和10<-5>毫巴组成。该实施例可以避免组件元件的污染和/或受控气氛的气体可能造成的污染(例如,在钎焊温度下可能削弱金属涂层(通常通过工业惰性气体中可能含有的氧气的作用))。

在本文的优选实施例中,所述气调钎焊操作包括:

在钢支撑部分2和防腐涂层3之间[敏感词]至少一种钎焊材料4,以形成初始组件5;

可能,在所述初始组件5上施加电镀压力;

将初始组件引入到可控气氛室中,例如真空室,10设置有加热装置11等电阻;

 控制腔室10中的气氛(并因此接近所述组件),例如在所述腔室中形成真空或用惰性气体替换所述腔室中的气氛;

将所述组件5加热至至少等于所述钎焊材料4的钎焊温度。

钎焊温度通常等于钎焊材料的熔融温度,使得材料熔化并与与其接触的元件(钢支撑部分和/或防腐涂层)产生紧密结合。

钎焊材料优选在支撑部分和防腐涂层之间均匀分布,以获得均匀的粘合层并增加这两个元件之间的接触面。

将钎焊材料4置于支撑部分2和防腐涂层3之间可以分两个阶段进行。具体地,所述[敏感词]可以包括:

 将钎焊材料4沉积在支撑部分2上,在所谓的“粘接”表面的位置;

 将防腐涂层3定位在支撑部件2上,以这样的方式形成所述初始组件5。

在某些情况下,首先将钎焊材料4沉积在防腐涂层3上,与所谓的“粘合”表面齐平,然后将支撑部分2定位在防腐涂层上,以形成所述初始组件5的方式,可能是有利的。

有利地,可以在所述再加热之前和/或期间对所述组件施加机械电镀压力。施加该电镀压力,使支撑部分和防腐涂层相互拧紧,以压缩钎焊材料。

优选地,所述防腐金属涂层3为钛、钛、钽、钽、锆的合金或锆的合金。

钎焊材料4可以是易熔合金(通常是共晶合金)或易熔金属。所述材料4可以含有助焊剂。有利的是,钎焊材料可以在与其接触的元件中扩散,这使得可以确保所述元件之间非常牢固的结合。钎焊材料通常为粉末、片材或网状。申请人在其试验中指出,网格具有有效补偿粘合表面之间间距D的任何可能变化的优点。

当涂层3为钽或钽合金时,钎焊材料4通常由镍、铬、硅或硼或其混合物或合金组成,例如含有镍和硼的BNi型合金(根据ASTM分类),例如Ni-14Cr-3B--4.5Si-4Fe、Ni-7Cr3B-4.5Si-3Fe或Ni-2B-3.5Si-1.5Fe。在这些情况下,钎焊温度通常位于1000°C和1050°C之间。钎焊材料4还可以是含有锂、铜、铝、锌和/或锡的银基材料(例如合金或混合物)。

当涂层3是钛或钛的合金时,钎焊材料4通常是含有锂、铜、铝、锌和/或锡的银基材料(如合金或混合物),或具有钛基的合金,如TiNi、TiZrBe、48Ti-48Zr-4Be或43Ti-43Zr-12Ni-2Be。

当涂层3为锆或锆的合金时,钎焊材料4通常是以锆、铜或镍为基底的合金,如Zr-5Be、Cu-20Pd-3In、Ni-20Pd-10Si、Ni-30Ge-13Cr或Ni-6P。钎焊材料4还可以是含有锂、铜、铝、锌和/或锡的银基材料(例如合金或混合物)。

钢支撑件和防腐涂层可以采用板的形式。这些可以事先切割的元件通常是扁平的,但它们也可以是圆形、半圆柱形或其他形状。元件也可以在通过钎焊粘合之前成型。也可以使用适当形状的防腐金属涂层对化学装置元件进行钎焊。

使用的钢一般是碳钢,[敏感词]是铬钢。使用热膨胀系数接近防腐涂层的钢是特别有利的,也就是说,有利地,所述钢的热膨胀系数与防腐涂层的膨胀系数之间的差异小于20%,优选低于10%。更准确地说,所述钢的热膨胀系数等于所述涂层的热膨胀系数±20%,优选±10%。

例子

试验 1

制造装配零件的试验是通过使用碳钢板和钽防腐涂层进行真空钎焊进行的。钎焊材料是ASTM分类的BNi合金,具有镍基,含有硼,铬和硅。

在这些试验中观察到的抗剥离性值介于通过爆炸覆层生产的装配零件上获得的值与在滚花生产的装配零件上获得的值之间。

申请人指出,钽料在钽元件中的扩散深度约为10至20μm,因此钽涂层的耐腐蚀性不受这种扩散的影响。

试验 2

还通过使用碳钢板和钽或钛防腐涂层进行真空钎焊来制造装配零件。钎焊材料具有银和铜底座。

弯曲和冲孔测试(曲率半径在30毫米和100毫米之间变化)显示钎焊粘结没有断裂或退相干,其相对硬度较低(110 Hv)。此外,钛板(尺寸为1 m*1 m)的压延以等于150 mm的曲率半径完成,而不会降低粘合质量(即使在微观尺度上)。

进一步注意的是,钎焊材料4在防腐涂层3中的扩散深度低于60μm,因此耐腐蚀性不受这种扩散的影响。

优点:通过本发明方法获得的电镀产品具有高横向导热性的优点,这要归功于支撑部分和防腐涂层在粘合表面的大部分上紧密结合,而情况并非如此,例如,通过滚花获得的粘合仅产生粘合带。横向导热性在包括热传递装置的化学装置中特别有利,例如用于冷却或加热的交换器

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