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铝与钛的钎焊方法
发布时间:2022-11-28

众所周知,铝部件可以使用助焊剂和焊料钎焊在一起。钛因其重量轻和强度低而可用于汽车零件,尤其是飞机。钛对腐蚀性化学品具有耐受性,因此可以应用于化学反应装置、管路或用于输送腐蚀性化学介质。在可能的情况下,用铝代替一部分钛的原因是铝比钛便宜得多。例如,通过连接钛和铝部件,它们可以以复合材料的形式应用,例如作为“夹层”材料。

铝部件与其他铝部件的钎焊助焊剂是已知的。助焊剂用于提供干净的表面,从而允许在铝部件之间形成牢固的接头。

铝也可以与钛连接。公开了一种使用铝丝作为填料进行焊接将铝与钛连接的方法。因为钛的熔点在1670°C左右,而铝的熔点在660°C左右,钛侧的温度保持在2000°C以下,焊缝中间的温度[敏感词]为1500°C。

本文的问题是提供一种技术上简单可靠的方法来连接由铝或铝合金制成的零件和由钛或钛合金制成的零件。这一目的通过本文的方法实现。提供了一种在基于碱金属氟铝酸盐的助焊剂存在下连接铝或铝合金和钛或钛合金的方法。
本文中的术语“碱金属”优选表示钾和铯,特别是钾或钾和铯的组合。术语“氟铝酸盐”表示四氟铝酸盐、五氟铝酸盐、两者及其水合物的组合。非常优选的助焊剂由四氟铝酸钾、五氟铝酸二钾、其各自的水合物或其混合物组成。特别优选四氟铝酸钾和五氟铝酸二钾的混合物。在该混合物中,相应的氟铝酸盐可以部分或完全以水合物的形式存在。在本发明方法中非常合适的四氟铝酸钾和五氟铝酸二钾的混合物

助焊剂可以包含改善钎焊接头或金属部件表面性能的添加剂。例如,可包含,432,221中所述的氟锌酸钾。氟锌酸钾本身的行为类似于助焊剂,并通过形成锌保护层来改善钎焊表面。可以包含如880,746中所述的氟锡酸钾或铯助焊剂。氟锡酸钾或氟锡酸铯也表现得像助焊剂,在钎焊接头上形成保护性锡层。

该助焊剂可包含US 4,670,067中所述的氟铝酸铯。氟铝酸铯(例如,可以以四氟铝酸铯、五氟铝酸二铯、六氟铝酸三铯或其任何组合的形式存在)的量变化很大。例如,它可以构成通量的100%。优选地,氟铝酸铯的含量较低,例如等于或低于设定为100重量%的总通量重量%的10%。使用含有氟铝酸钾和氟铝酸铯的助焊剂的优点是,可以钎焊含有超过0.2%(重量)的镁的铝合金。

助焊剂还可以包含进一步的添加剂,这些添加剂可改善钎焊过程或接头金属部件的表面性能。

助焊剂还可以包含非腐蚀性添加剂,例如WO 2005/092563中描述的那些。这些添加剂可以通过共沉淀或机械混合掺入助焊剂中,从而改善表面质量或助焊剂流动。所述添加剂包括金属阳离子的金属2.到5。元素周期体系的主要族,特别是锶、铟、锡、锑、铋、锆、铌、铈、钇或镧,例如K 2 ZrF 6 或K 2 TiF 6。如果它们通过机械混合引入助焊剂中,则优选以相应的氟化物的形式施加它们的金属阳离子。对于共沉淀,优选地,氧化铝三水合物在金属化合物存在的添加剂(例如氧化物、卤化物、硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硼酸盐或六氟硅酸盐)存在下与氢氟酸反应。与HF反应后,进行与碱金属氢氧化物,特别是氢氧化钾的水溶液沉淀的步骤。同样在这里,铯的存在可以提高钎焊过程的镁耐受性。

助焊剂可以以常规方式应用于要钎焊的零件。例如,它可以以粉末形式以干燥形式应用。干式应用可以静电支撑。或者,助焊剂可以以助焊剂组合物的形式施加,其包含溶剂,任选地也包括粘合剂或增稠剂。例如,助焊剂组合物是水悬浮液或作为有机溶剂中的悬浮液,例如在单、二或三元脂肪醇中,例如甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇或甘油,或在醚中,例如在二丁醚中,或亚烷基二醚或三醚中,例如乙二醇二烷基醚,特别是乙二醇二甲醚中。水性悬浮液是优选的。

如果包含增稠剂,则增稠剂可以是具有附加羟基的部分醚。2-丁氧基乙醇是一种非常合适的增稠剂。

助焊剂组合物还可以包含粘合剂。可以使用任何已知的粘合剂。例如,EP-A-1287941中公开的聚合物粘合剂非常合适,例如聚氨酯、树脂、邻苯二甲酸盐、丙烯酸酯、乙烯基树脂、环氧树脂、硝化纤维素和聚烯烃。助焊剂组合物还可以包含触变剂,例如如EP-A-1287941、 至中所述的明胶、果胶、丙烯酸酯或聚氨酯。助焊剂组合物甚至可以作为糊状物应用,有或没有填充金属或填充合金。助焊剂或助焊剂组合物可以以常规方式应用于铝和/或钛部件。如前所述,助焊剂可以以干燥形式施加,优选静电。助焊剂悬浮液可以喷涂到零件上,也可以通过喷漆。

优选以等于或大于0.01g/m 2的量施用助焊剂 。更优选地,施用量等于或大于0.1g/m 2。特别优选地,施用量等于或大于2 g/m 2。

优选地,施用量等于或低于50g/m 2。如果施用助焊剂组合物(例如,用水或有机溶剂的组合物,或糊剂),则以使得达到上述助焊剂负载的量施用组合 物。

如上所述,钎焊优选在焊料金属或金属合金存在下进行。焊料金属可以包含在助焊剂或助焊剂组合物中,例如以粉末形式。或者,可以将焊料金属或焊料金属合金电镀在要连接的零件中的一个或两个上。

钎焊可以在惰性气体气氛中进行,例如,在由氮气、氦气或氩气或其混合物组成的气氛中。优选地,它在氩气气氛中进行。高度纯化的氩气特别适合。假设二氧化碳和氩气的混合物也应该起作用。在另一个非常合适的实施方案中,它是在真空下进行的。真空钎焊的优点是钎焊温度可能更低。

钎焊在高于助焊剂和填充金属熔点的温度下进行,并且温度高到足以形成坚固的接头。优选地,钎焊温度等于或高于550°C,非常优选等于或高于570°C。 优选地,钎焊温度低于或等于680°C,特别优选等于或低于650°C。 在真空钎焊的情况下,与存在气体的钎焊相比,温度可能更低。

通常,该工艺可用于将任何钛或钛合金零件连接到铝或铝合金的任何部分,无论此类连接零件的目的是什么。用铝代替部分钛的一个优点是铝比钛便宜得多。该工艺特别适用于制造设计用于运输腐蚀性介质的设备,因为钛非常耐用。它还可用于制造由铝或铝合金翅片和钛制成的管子组成的热交换器。

本文工艺的优点在于能够以简单可靠的方式在铝和钛之间生产接头。

本文的另一方面涉及由铝(包括铝合金)部件和钛(包括钛合金)部件制成的组装部件,其中铝和钛部件通过在碱金属氟铝酸盐存在下钎焊而相互连接。这些零件可根据上述工艺获得。术语“组装部件”包括用于建造机器、车辆或建筑物的夹层结构。例如,由铝和钛制成的零件可用于造船业、海上工业、太空运输系统以及应用于医疗保健行业的设备和机械。例如,由铝和钛制成的部件可用于热交换器的结构,例如用于空调,例如用于冷冻机等固定式制冷,尤其是用于移动空调。铝和钛的钎焊部件也可用于与腐蚀性化学品接触的目的,例如化学物质的储罐、管道或化学工业中使用的设备,例如化学反应的反应器。以下实施例进一步解释本发明而不打算对其进行限制。

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