[发明专利]一种Mn-Cu合金与Fe-Cr基合金钎焊用的钎料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Mn‑Cu合金与Fe‑Cr基合金钎焊用的钎料及其制备方法，该钎料包括以下质量百分比的组分：铜54～60％，锰30～35％，镍5～10％，锡5～10％。制备该钎料时先将配方量的镍、铜、锰和锡置于高频炉中，升温使金属熔化，保温2～3h后，进行浇注，得铸锭；然后将冷却至室温的铸锭加热至700～750℃，保温8～10h后将铸锭置于流动的冷却液中淬火至室温；最后清除铸锭表面的淬硬和氧化层，并将铸锭切割成薄片，将薄片置于无水乙醇中并进行超声清洗，捞出沥干后得钎料成品。采用本发明中的钎料，可以有效解决Mn‑Cu合金和Fe‑Cr基合金钎焊难的技术问题。

技术领域

本发明属于钎焊材料技术领域，具体涉及一种Mn-Cu合金与Fe-Cr基合金钎焊用的钎料及其制备方法。

背景技术

在军事装备、精密仪器、汽车车辆等领域中，减振降噪需求越发迫切，而最直接的减振降噪方式就是提高材料本身的阻尼特性。Mn-Cu合金、Fe-Cr基合金因拥有高阻尼和优异的机械性能，被广泛应用于有减振降噪需求的构件中。两者均有各自的特性，由于阻尼机制的原因，Mn-Cu合金的阻尼性能随着承受应力的增加而增大，但只有在低于100℃以下时才具有高阻尼特性；Fe-Cr基合金在高于500℃的使用条件下仍具有高阻尼性能，但当其承受应变达到一定值时，阻尼急剧下降。因此，将两种阻尼材料以叠层的方式连接到一起，可以提高他们的综合性能进而拓宽应用领域。

但是，Mn-Cu合金、Fe-Cr基合金的物理性能如热膨胀系数、热导率、熔点等差异较大，需要寻求一种合适的连接方法。钎焊，是连接异种材料、解决前述困难的理想选择，而钎料是实现良好钎焊的基础和关键。目前应用较多的银基钎料可以满足此温度需求，但其价格昂贵且对Fe-Cr基一侧润湿性较差以至于不能形成足够强度的接头；铜基钎料也被应用于钎焊铜和不锈钢，但当前使用的铜基钎料的熔点偏高，不能满足温度要求。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种Mn-Cu合金与Fe-Cr基合金钎焊用的钎料，以解决Mn-Cu合金和Fe-Cr基合金钎焊难的技术问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种Mn-Cu合金与Fe-Cr基合金钎焊用的钎料，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：

铜54～60％，锰30～35％，镍5～10％，锡5～10％。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，钎料，包括以下质量百分比的组分：铜55％，锰34％，镍6％，锡5％。

进一步，钎料，包括以下质量百分比的组分：铜50％，锰35％，镍5％，锡10％。

Mn-Cu阻尼合金的熔点约为900℃，其固相点约为880℃，Fe-Cr基合金的熔点约为1400℃，但其敏化区间为600～800℃。钎焊时，钎料的液相点需要至少低于母材固相点20～30℃，且应避开母材的敏化区间，因此需要研发的钎料熔点约为800～860℃。

考虑到润湿性，通过二元合金相图可知，锰和镍元素能够同时与铁和铜形成固溶体(能够形成固溶体的元素之间有良好的亲和性、润湿性)，而且锰在高温下可以生成保护性氧化物，提高耐蚀性能；镍不仅耐腐蚀性能好，而且能与铜和锰无限固溶，既可提高钎料的耐腐蚀性能，又可改善钎料的加工性能，易于钎接。由铜-锰二元合金相图可知，锰的质量分数为34％左右时，铜-锰二元合金有最低的熔点且固-液区间最窄(固液区间窄的合金有良好的流动性)，但此时的熔点仍然为871℃；加入镍元素，可以提高钎料本身的耐热性、耐腐蚀性、流动性、机械性能以及在不锈钢表面的润湿性，根据铜-镍-锰的三元相图可知，当镍含量超过10％后，钎料熔点会超过1000℃，因此将镍的含量控制在10％以下。