[发明专利]接合金属部件的方法

说明书

一种使第一金属部件(11)与第二金属部件(12)接合的方法，所述金属部件(11,12)具有高于1000℃的固相线温度。所述方法包括：在第一金属部件(11)的表面(15)上施加熔融抑制组合物(14)，该熔融抑制组合物(14)包括包含磷和硅的用于降低第一金属部件(11)熔融温度的熔融抑制组分；使第二金属部件(12)与熔融抑制组合物(14)在接触点(16)在所述表面(15)上接触；将第一金属部件和第二金属部件(11,12)加热到高于1000℃的温度；并且使第一金属组件(11)的熔融金属层(210)固化，以在接触点(16)得到接合部(25)。本发明还描述熔融抑制组合物和相关产品。

技术领域

本发明涉及用熔融抑制组合物使第一金属部件与第二金属部件接合的方法。本发明还涉及熔融抑制组合物和包括经接合金属部件的产品。

背景技术

现今有不同的接合方法用于接合由金属元素制成的金属部件(金属物体或金属工件)，该金属元素包括不同单质金属和不同金属合金。所述金属部件由于制成它们的金属元素或合金而具有至少1000℃熔融温度，这意味金属部件不能由例如纯铝或不同铝基合金制成。可制成金属部件的金属的一些实例一般为铁基、镍基和钴基合金。

接合此类金属部件的一种一般方法是熔焊，这是其中使具有或不具有另外材料的金属部件中的金属熔融，即，通过熔融和随后再固化形成熔铸产品的方法。

另一种接合方法是钎焊，这是其中首先在要接合的两个金属部件至少之一上施加填焊金属，然后加热到高于其熔点，并通过毛细管作用在金属部件之间分布的金属接合方法。一般通过适合气氛在保护下使填焊金属高于其熔融温度。填焊金属在金属部件上朝向其中形成接合部的接触点流动。

一般在钎焊时施加填焊金属与要接合的金属部件之间的间隙或空隙接触。在加热过程期间，填焊金属熔融，并填充要接合的间隙。在钎焊过程中有三个主要阶段，其中第一阶段被称为物理阶段。物理阶段包括填焊金属的湿润和流动。第二阶段一般在特定接合温度进行。在此阶段，有伴随显著传质的固体-液体相互作用。在此阶段，紧邻液体填焊金属的小体积金属部件溶解，或与填焊金属反应。同时，来自液相的少量元素渗入固体金属部件。接合部面积中组分的这种再分布导致填焊金属组成变化，有时填焊金属开始固化。最后阶段与第二阶段重叠，其特征是形成最终接合部微结构和在固化和冷却接合部期间的进程。邻接液体填焊金属的金属部件体积很小，即，接合部在最大程度上由填焊金属形成。在钎焊时，一般接合部中至少95%金属来自填焊金属。

接合两个金属部件(母材料)的另一种方法是瞬时液相扩散焊接(TLP焊接)，其中在来自中间层的熔融抑制元素在焊接温度移入金属部件的晶格和晶粒间界时发生扩散。然后，固态扩散过程使焊接界面的组成变化，且不同的中间层在比母材料更低的温度熔融。因此，液体薄层沿界面铺展，以在比任一个金属部件熔点更低的温度形成接合部。焊接温度降低导致熔融物固化，随后，通过保持焊接温度一段时间，可使该相扩散开，进入金属部件。

接合方法，例如熔焊、钎焊和TLP焊接，成功接合金属部件。然而，熔焊有其限制，因为可能很昂贵，或甚至在难以进入时不可能产生大量接合部。钎焊也有其限制，例如在于可能难以适当施加或甚至决定最适合的填焊金属。TLP焊接在接合不同材料时有利，但也有其限制。例如，经常难以发现适合的中间层，且在要填充大间隙或要形成相对大的接合部时，该方法确实不适合产生接合部。

接合金属部件的其它方法可见于以下专利文件：US2009-305078A1、US2006/060296A1、US6264761B1、US2007/164088A1和US2012/183807A1。

因此，在选择特定接合方法时涉及很多因素。也至关紧要的因素是接合金属部件的接合部的成本、生产率、安全性、过程速度和性质及接合后金属部件本身的性质。即使前述方法有它们的优点，但仍需要用一种接合方法作为目前方法的补充，特别是如果考虑例如成本、生产率、安全和过程速度等因素。

发明概述