用于硬釬焊的合金的制作方法

用于硬釬焊的合金的制作方法
【專利摘要】本發明涉及用于硬釬焊的合金。該合金包含：18wt％至29wt％的銀、12wt％至30wt％的鋅、0.2wt％至5wt％的錳、0.001wt％至5wt％的鎳、0.001wt％至5wt％的銦；任選的0.001wt％至6wt％的錫、0.001wt％至4wt％的鐵、0.001wt％至3wt％的硅、0.001wt％至2wt％的鉻、0.001wt％至2wt％的磷；以及任選的量低于1wt％的其他元素，其中達到100wt％所必需的剩余百分比由銅構成。該合金可以用于將燒結硬金屬的部件接合到其他鐵或鋼的部件，例如用于切割工具。
【專利說明】用于硬釬焊的合金

【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于硬釬焊的合金，具體地涉及用于將燒結硬金屬的部件接合到其他 鐵或鋼的部件的合金。該合金可以應用于切割工具領域。

【背景技術】
[0002] 銅焊在于借助于焊接金屬在不需要使待組裝工件熔化的情況下連接金屬工件。焊 接金屬通過毛細作用在待組裝工件之間滲透。
[0003] 特別地在如下情況下使用銅焊：
[0004]-必須將工件加熱至僅有限范圍；
[0005] -接合處由難以焊接的材料構成；
[0006] -工件具有不同的性質并且不可能將他們焊接。
[0007] 根據焊接金屬的熔化溫度可以使用不同的加熱裝置。
[0008] 可以使用與用于氧乙炔焊（氣焊）的裝置相似的裝置并且通過電加熱（特別是用 于電子領域的應用的硬釬焊）以及在真空爐中或者在可控的氣氛中進行銅焊，以獲得具有 更高和更可控品質的接頭。
[0009] 獲得銅焊所利用的物理現象為毛細管滲透作用和浸潤性。
[0010] 毛細管滲透作用通過在待接合部件之間建立合適的空的間隔來獲得；相反，浸潤 性利用液體金屬的性能以小接觸角停留在表面上。
[0011] 硬釬焊的特征在于：與硬銅焊（strong brazing)相比使用具有較高烙化溫度的 焊接材料；并且在任意情況下該溫度都低于接合處的材料的熔化溫度。接合處的制備經常 與氣焊所需要的制備相似。
[0012] 該過程不基于毛細管吸引，而主要基于焊接合金在基礎材料的晶粒間結構中的擴 散。
[0013] 銅焊合金一般為由兩種金屬組成的共晶化合物。
[0014] 目前使用具有高銀含量的硬釬焊合金用于將燒結硬金屬的部件接合到其他鐵或 鋼的部件。
[0015] 典型的合金包含約49wt%的銀，外加銅和鋅作為主要組分。
[0016] 高銀含量因涉及原材料的高成本而是不利的。
[0017] 在已知技術中，僅存在幾種具有相對低銀含量的銅焊合金，例如在專利GB 1462661和US 2,777,767中描述的以及在國際專利申請W02011/0533506A1中描述的銅焊 合金。


【發明內容】

[0018] 本發明的目的為提供用于硬釬焊的合金，該合金與已知合金相比具有顯著減少的 銀含量，并且同時使得燒結硬金屬的部件與其他鐵或鋼的部件的硬釬焊具有良好結果。
[0019] 上述目的通過如第一項權利要求所限定的用于硬釬焊的合金實現。
[0020] 下面指出的百分比應該總是理解為重量百分比。
[0021] 雖然根據本發明的硬釬焊合金具有低的銀含量，但是關于將燒結硬金屬的部件特 別是包含鐵和鈷的硬金屬部件與其他鐵或鋼的部件接合的能力，根據本發明的硬釬焊合金 提供了令人滿意的特性。
[0022] 該合金在以下切割工具的生產中是特別有用的：在該切割工具中需要將燒結硬金 屬接合到鋼或鐵的部分，特別地為了引入切割裝置，例如金剛石。
[0023] 所提出的合金具有粘附到待連接的金屬化合物的最佳能力，以及在硬釬焊過程期 間最佳的浸潤特性，并且可以利用與適用于本領域已知的具有高銀含量的合金相同的硬釬 焊技術來使用所提出的合金，確保了最終部件的優異機械特性。
[0024] 作為可替代的實施方案，在該合金中銦可以用錫代替，然而獲得稍微不太滿意的 結果。
[0025] 在此，下文中描述了在一般性配方內對應于優化的組成的根據本發明的合金的優 選變化方案，使得可以從第一項權利要求所限定的基礎合金出發，進一步提高與硬釬焊相 關的特性以及與粘附到燒結硬金屬與鐵和鋼相關的特性。
[0026] 有利地，該合金包含以下元素中至少之一 ：0. 001%至6%的錫、0. 001%至4%的 鐵、0. 001 %至3%的硅、0. 001 %至2%的鉻、以及0. 001 %至2%的磷。該合金優選包含以 上列出的所有元素。
[0027] 根據本發明的一個優選變化方案，該合金基本上由以下組成：18%至29%的 銀、12%至30%的鋅、0.2%至5%的錳、0. 001 %至5%的鎳、0. 001 %至5%的銦；任選的 0? 001 %至 6% 的錫、0? 001 %至 4% 的鐵、0? 001 %至 3% 的硅、0? 001 %至 2% 的鉻、0? 001% 至2%的磷，其中達到100%所必需的剩余百分比由銅構成。
[0028] 在最終合金中沒有其他元素存在的情況下，可以獲得用于上述應用的優異的硬釬 焊裝置。
[0029] 表達"基本上由......組成"意味著允許痕量的其他元素，但是將被認為是雜質或者 在生產合金期間使用然而在生產期間幾乎完全消失的痕量的輔助化合物。
[0030] 根據本發明的一個優選變化方案，所述合金包含22%至26%的銀、20%至28%的 鋅、1 %至2%的錳、1 %至2%的鎳、1 %至2%的銦。
[0031] 最佳結果可以用根據本發明的以下合金獲得，所述合金優選地包含約24%的銀、 約24%的鋅、1 %至2%的錳、1 %至2%的鎳、1 %至2%的銦。
[0032] 有利地，所述合金包含量低于0. 5%的以下元素：錫、鐵、硅、鉻和磷。
[0033] 根據本發明的一個有利的變化方案，所述合金基本上由以下組成：約24%的銀、 約24 %的鋅、1 %至2 %的錳、1 %至2 %的鎳、1 %至2 %的銦，其中達到100 %所必需的剩余 百分比由銅構成。
[0034] 根據本發明的合金優選地為硬釬焊合金。
[0035] 根據本發明的合金具有硬釬焊合金需要的所有特性。
[0036] 本發明的一個重要方面涉及作為本發明的主題的該合金的用途，該合金用于通過 硬釬焊將燒結硬金屬（優選包含鐵和鈷）的部件接合到其他鐵或鋼的部件。由于根據本發 明的合金在硬釬焊過程期間最佳的浸潤特性，以及由于根據本發明的合金的針對指定材料 的最佳粘附特性和總體上的機械特性，根據本發明的合金的配方特別地適用于上述特定用 途。在切割工具領域中加入這些材料是尤為必要的。
[0037] 因此根據本發明的又一方面還涉及切割工具，切割工具的由不同金屬制成的部件 使用根據本發明的合金接合。優選地，該不同金屬為燒結硬金屬（例如，包含鐵和鈷的金 屬）、以及鐵或鋼。
[0038]有利地，切割金剛石被引入不同的金屬之間。
[0039]本發明實現了提供一種用于硬釬焊的合金的目的，該合金具有低銀含量而同時提 供相當滿意的硬釬焊特性和粘附特性，該合金適合于工業應用。相對有限的銀的百分比使 得原料的成本顯著降低。
[0040]在從屬權利要求中描述了本發明的其他變化方案。
[0041]在實際應用中，可以對作為本發明的主題的合金、合金的用途以及切割工具進行 本文沒有描述的其他修改和變化。如果所述的修改方案或變化方案落入所附權利要求的范 圍內，那么所述修改方案或變化方案應認為均受到本專利的保護。

【具體實施方式】
[0042]本發明的優選實施方案的描述
[0043]根據本領域已知的用于生產硬釬焊合金的方法進行合金的生產。例如，可以將各 種熔化的金屬混合；還可以考慮將各個組分添加到基礎母合金。
[0044] 如上述所限定的合金可以利用本領域已知的硬釬焊技術來使用（為簡潔起見未 在下文中描述），并且可以以本領域已知的形式使用，例如線、桿、條、環、片、粉末、膏、預制 品和復合物的形式。
[0045] 以下表1示出了根據本發明的合金的實施例，該實施例提供了當將包含鐵和鈷的 燒結硬鐵接合到鋼時的最佳硬釬焊性能：
[0046]表1
[0047]

【權利要求】
1. 用于硬釬焊的合金，所述合金包含：18wt%至29wt%的銀、12wt%至30wt%的鋅、 0.2界1:(%至5￥1:(%的猛、0.001￥1:(%至5￥1: (%的鎳、0.001￥1:(%至5￥1:(%的銦；任選的0.001￥1: (% 至6?1:(%的錫、0.001￥1:(%至4￥1:(%的鐵、0.001￥1: (%至3￥1:(%的娃、0.001￥1:(%至2￥1:(%的絡、 0. OOlwt%至2wt%的磷；以及任選的量低于lwt%的其他元素，其中達到lOOwt%所必需的 剩余百分比由銅構成。
2. 根據權利要求1所述的合金，其特征在于，所述合金包含以下元素中至少之一： 0· OOlwt % 至 6wt % 的錫、0· OOlwt % 至 4wt % 的鐵、0· OOlwt % 至 3wt % 的娃、0· OOlwt % 至 2界1:(%的鉻、0.001￥1:(%至2￥1:(%的磷。
3. 根據權利要求1或2所述的合金，其特征在于，所述合金基本上由以下組成： 18wt % 至 29wt % 的銀、12wt % 至 30wt % 的鋒、0· 2wt % 至 5wt % 的猛、0· OOlwt % 至 5wt % 的鎳、CL OOlwt %至5wt %的銦；任選的0· OOlwt %至6wt %的錫、0· OOlwt %至4wt %的鐵、 0· OOlwt %至3wt %的娃、0· OOlwt %至2wt %的絡以及0· OOlwt %至2wt %的憐，其中達到 IOOwt %所必需的剩余百分比由銅構成。
4. 根據前述權利要求中任一項所述的合金，其特征在于，所述合金包含22wt %至 26界1:(%的銀、2〇￥1:(%至28￥1:(%的鋅、1￥1: (%至2￥1:(%的猛、1￥1:(%至2￥1:(%的鎳、1￥1: (%至2￥1:(% 的銦。
5. 根據權利要求4所述的合金，其特征在于，所述合金包含約24wt %的銀和約24wt % 的鋅。
6. 根據權利要求5所述的合金，其特征在于，所述合金包含量低于0. 5wt %的元素錫、 鐵、硅、鉻和磷。
7. 根據權利要求5所述的合金，其特征在于，所述合金基本上由以下組成：約24wt%的 銀、約24wt%的鋅、lwt%至2wt%的猛、lwt%至2wt%的鎳、lwt%至2wt%的銦，其中達到 IOOwt %所必需的剩余百分比由銅構成。
8. 根據前述權利要求中任一項所述的合金，其特征在于，所述合金為硬釬焊合金。
9. 一種根據前述權利要求中任一項所述的合金的用途，所述合金用于通過硬釬焊將優 選包含鐵和鈷的燒結硬金屬的部件接合到其他鐵或鋼的部件。
10. -種切割工具，其中不同金屬的部件使用根據權利要求1至8中任一項所述的合金 接合。
【文檔編號】C22C30/04GK104321450SQ201380026412
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2013年5月21日 優先權日:2012年5月23日
【發明者】貝尼托·博代利尼 申請人:勒戈爾集團股份公司