不同鋼種材料或鐵基合金材料的物體通常通過(guò)釬焊或用鎳基或銅基釬焊材料進(jìn)行釬焊。下文使用術(shù)語(yǔ)釬焊，但應(yīng)理解該術(shù)語(yǔ)還包括焊接。釬焊是一種連接金屬部件的過(guò)程，但釬焊也可用于密封物體或涂層物體。釬焊溫度低于基材的原始固相線溫度。在材料釬焊過(guò)程中，釬焊材料在熱處理過(guò)程中完全或部分熔化。

 傳統(tǒng)的鐵基材料的釬焊是通過(guò)鎳基或銅基釬焊材料進(jìn)行的，并且這些釬焊材料會(huì)引起腐蝕，例如由于電極電位的差異。當(dāng)釬焊物體暴露在化學(xué)腐蝕性環(huán)境中時(shí)，腐蝕問(wèn)題會(huì)加劇。由于法規(guī)的原因，鎳基或銅基釬焊材料的使用在許多食品應(yīng)用中也可能受到限制。

一個(gè)問(wèn)題是涂層或釬焊材料的熔融溫度范圍。在選擇釬焊材料或涂層材料時(shí)，考慮因素基于合金和基材的固相線或液相線溫度。最近，鐵基釬焊材料已被開(kāi)發(fā)用于傳統(tǒng)不銹鋼的釬焊對(duì)象。這些鐵基釬焊材料功能良好，但是當(dāng)釬焊溫度范圍很寬時(shí)，所獲得的產(chǎn)品就有發(fā)生缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。干凈的元素具有尖銳的熔點(diǎn)，但合金在每個(gè)定義的合金中都包含許多不同的元素，因此通常具有較寬的熔化間隔。

在開(kāi)發(fā)釬焊材料時(shí)存在許多重要的性能。其中之一是釬焊溫度。高釬焊溫度通常與高機(jī)械強(qiáng)度或其他對(duì)釬焊接頭很重要的特性有關(guān)，但它也有一些缺點(diǎn)。高溫可能會(huì)降低基材的性能，例如晶粒生長(zhǎng)、材料中相的形成、通過(guò)元素從填料擴(kuò)散到基材而從釬焊填料到基材的大量沖擊以及基材性能的其他變化。高溫也可能增加基材侵蝕的風(fēng)險(xiǎn)。成本也與高溫有關(guān)，因?yàn)樾枰嗟哪芰枯斎牒透嘿F的熔爐。高溫也使?fàn)t子磨損更大，這增加了成本。開(kāi)發(fā)鐵基釬焊材料的正常方法是使用Si和/或B作為熔點(diǎn)抑制劑。硼對(duì)熔點(diǎn)有相當(dāng)大的影響，但也有很多缺點(diǎn)，如容易形成硼化鉻。因此，不要使用過(guò)多的硼非常重要。硼化鉻的形成減少了基材中鉻的含量，從而降低了基材的耐腐蝕性和其他性能。因此，當(dāng)鉻是合金的元素之一時(shí)，通常沒(méi)有或非常少量的硼是最佳選擇。硅也用于降低熔點(diǎn);然而，硅本身作為熔點(diǎn)抑制劑，與例如B相比沒(méi)有那么大的影響。因此，如果單獨(dú)使用硅作為熔點(diǎn)降低，則必須使用相當(dāng)大量的硅。硅也可能形成自殺，為什么大量硅可能會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題。一種可用作熔點(diǎn)抑制劑的元素是磷。如果只有釬焊溫度很重要，磷可能是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，因?yàn)樗鼘?duì)熔點(diǎn)有很大的影響。然而，含有大量磷的釬焊接頭通常非常脆弱，因此強(qiáng)度相當(dāng)?shù)汀Ａ坠怏w還可以形成磷化物，例如磷化鐵，這些磷化物很脆弱，會(huì)降低釬焊填料和基材的強(qiáng)度。令人驚訝的是，當(dāng)與包含Si和P的新型混合物進(jìn)行合金化時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一種新型的鐵基釬焊填料，其熔化間隔低，沒(méi)有Si和P添加劑的負(fù)面影響或非常低。該合金還具有另一個(gè)令人驚訝的積極特性 - 熔化間隔窄，這在釬焊時(shí)非常積極。原因是希望釬焊填料中的所有元素幾乎同時(shí)熔化。另一個(gè)積極的性質(zhì)是本發(fā)明的填料對(duì)表面潤(rùn)濕性非常好并且具有很大的流動(dòng)性

本文涉及一種鐵基釬焊材料，其合金基本上含有15-30重量%的合金，在此重量%、鉻（Cr）、0-5.0重量%錳（Mn）、9-30重量%鎳（Ni）、0-4.0重量%鉬（Mo）、0-1.0重量%氮（N）、1.0-7.0重量%硅（Si）， 0至0.2wt硼（B），1.0至7.0wt%磷（P），任選0.0至2.5wt%選自釩（V），鈦（Ti），鎢（W），鋁（Al），鈮（Nb），鉿（Hf）和鉭（Ta）組成的組中的每種元素的0.0至2.5wt%;合金與Fe平衡，少量不可避免的污染元素;其中Si和P的量對(duì)降低熔點(diǎn)溫度有效。

根據(jù)本文的一個(gè)替代方面，所述元素中的任何一種都可以選自碳（C）、釩（V）、鈦（Ti）、鎢（W）、鋁（Al）、鈮（Nb）、鉿（Hf）和鉭（Ta）組成的組，并且其量在約0至1.5重量%的范圍內(nèi)。所述污染元素可以是碳（C）、氧（O）和硫（S）中的任意一種。根據(jù)另一種選擇，錳可以存在于合金中，其量在0.1至5.0wt%錳的范圍內(nèi)。根據(jù)另一種選擇，錳可能存在于合金中，其量在0.1至4.5重量%的范圍內(nèi)。根據(jù)另一種備選方案，合金可含有約18至約26重量%范圍內(nèi)的鉻或約9.0至約20重量%范圍內(nèi)的鎳或約0.5至約3.5重量%范圍內(nèi)的鉬或其組合。根據(jù)另一種選擇，該合金可含有約9.0至約18.0重量%范圍內(nèi)的鎳。根據(jù)進(jìn)一步的替代方案，合金可含有約2.0至約6.0重量%范圍內(nèi)的硅或約0至約0.1重量%范圍內(nèi)的硼或約2.0至約6.0重量%范圍內(nèi)的磷或其組合。該合金可含有約2.5至約6.0重量%范圍內(nèi)的硅和約3.5至約6.0重量%范圍內(nèi)的磷，所述釬焊材料可包括主要由以下合金組成的合金：16-18重量%鉻（Cr）;1.5 至 2.0 wt % 錳 （Mn）;11 至 17 wt % 鎳 （Ni）;1.5 至 2.5 wt % 鉬 （Mo）;0 至 1.0 wt % 氮 （N）;3.0 至 5.0 wt % 硅 （Si）;0 至 0.2 wt % 硼 （B）;4.0 至 5.5 wt % 磷 （P）;任選的0.0至2.5重量%選自釩（V）、鈦（Ti）、鎢（W）、鋁（Al）、鈮（Nb）、鉿（Hf）和鉭（Ta）組成的組中的一種或多種元素的每種;合金與Fe平衡，少量不可避免的污染元素;其中Si和P的量對(duì)降低熔點(diǎn)溫度有效，鐵基釬焊材料包括基本上由以下鐵基合金組成的：（i）16至21重量%的鉻（Cr）;（ii） 0.5 至 2.0 wt % 錳 （Mn）;（iii） 11至17重量%鎳（Ni）;（iv） 0.5至2.1重量%鉬（Mo）;（v） 0 至 1.0 wt % 氮 （N）;（六） 3.8 至 5.0 wt % 硅 （Si）;（七） 0至0.2重量%硼（B）;（八） 4.8至5.3重量%磷（P）;其中Si和P的量對(duì)降低熔點(diǎn)溫度有效。合金可以具有固相線溫度和75°C或更低的液相線溫度，并且合金可以通過(guò)氣體霧化，水霧化或熔融紡絲中的至少一種生產(chǎn)，一種不銹鋼制品的釬焊方法包括：提供一種釬焊材料。釬焊材料包括主要由以下部分組成的鐵基合金：（i） 16 至 21 wt % 鉻 （Cr）;（ii） 0.5 至 2.0 wt % 錳 （Mn）;（iii） 11至17重量%鎳（Ni）;（iv） 0.5至2.1重量%鉬（Mo）;（v） 0 至 1.0 wt % 氮 （N）;（六） 3.8 至 5.0 wt % 硅 （Si）;（七） 0至0.2重量%硼（B）;（八） 4.8至5.3重量%磷（P）;其中Si和P的量對(duì)降低熔點(diǎn)溫度有效。該方法還包括：（i）將釬焊材料涂在不銹鋼部件上;（三） 組裝零件;（iv）在非氧化性氣氛、還原性氣氛、真空或其組合中加熱步驟（ii）或步驟（iii）中的部件，溫度至少為250°C至少10分鐘，然后將部件加熱至低于1080°C的溫度至少10分鐘， 然后將零件加熱到低于約1200°C的溫度至少5分鐘，將步驟（iv）中的部件在非氧化性氣氛、還原性氣氛、真空中或其組合中加熱，溫度至少為250°C.至少10分鐘，然后將部件加熱至溫度低于1080°C至少30分鐘， 然后將零件加熱到大約 1100°C 的溫度少于 720 分鐘，然后冷卻零件。釬焊制品可以通過(guò)上述方法獲得，并且制品可以是板式換熱器。合金可以通過(guò)氣體霧化或水霧化或熔融紡絲制造。

如上所述，釬焊溫度優(yōu)選低于待釬焊零件材料的原始固相線溫度。釬焊循環(huán)涉及釬焊材料的熔化和凝固。對(duì)于非常特殊的材料，熔化溫度和凝固溫度可能是相同的，但通常的情況是材料在熔化的溫度范圍內(nèi)熔化，并在另一個(gè)凝固溫度范圍內(nèi)凝固。固相線態(tài)和液相線態(tài)之間的溫度范圍在此定義為固相線態(tài)和液相線態(tài)之間的溫差，并以°C為單位進(jìn)行測(cè)量。本發(fā)明的釬焊材料的一個(gè)組合物范圍具有固相態(tài)和液相線態(tài)之間的溫差，其根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)替代方面為200°C或更低。根據(jù)釬焊材料的另一種替代成分范圍，該合金在固相線溫度和液相線溫度之間具有150°C或更低的差。根據(jù)釬焊材料的另一種替代成分范圍，合金在固相線溫度和液相線溫度之間具有100°C或更低的差。根據(jù)釬焊材料的另一種替代成分范圍，合金的固相線溫度和液相線溫度之間的差異為75°C或更低。根據(jù)釬焊材料的另一種替代成分范圍，該合金在固相線溫度和液相線溫度之間具有50°C或更低的差異。根據(jù)釬焊材料的另一種替代組成范圍，該合金的固相線溫度與液相線溫度之間的差異為45°C或更低。

所述鐵基釬焊材料可以制造為糊狀物。本發(fā)明的鐵基釬焊膏可包括鐵基釬焊材料和水性粘結(jié)劑體系或有機(jī)粘結(jié)劑體系。粘合劑體系可包括溶劑，其可以是親水的或疏水的，即水基或油基。油基粘合劑可以是聚合物，例如聚（met）丙烯酸酯等，也可以是生物聚合物，例如纖維素衍生物，淀粉，蠟等。根據(jù)另一種備選方案，本發(fā)明的鐵基釬焊膏可包括鐵基釬焊材料和水性粘合劑系統(tǒng)或基于溶劑如水、油或其組合的有機(jī)粘合劑系統(tǒng)。膏體中所含的合金可以是粉末、顆粒等形式。

真空釬焊還涉及一種不銹鋼制品的釬焊方法，包括以下步驟：步驟（i）釬焊材料涂在不銹鋼部件上;步驟（ii）可選地組裝零件;步驟（iii）在非氧化性氣氛、還原性氣氛、真空中或其組合中將步驟（i）或步驟（ii）中的部件加熱至至少250°C的溫度至少10分鐘，然后將部件加熱至低于1080°C的溫度至少10分鐘， 將零件加熱至低于約1200°C的溫度至少5分鐘，然后冷卻零件;任選地重復(fù)步驟（i）、步驟（ii）和步驟（iii）中的一個(gè)或多個(gè)。不同的釬焊產(chǎn)品需要不同的釬焊程序;有些產(chǎn)品只需通過(guò)步驟（i），步驟（ii）和步驟（iii）即可釬焊，但其他產(chǎn)品更復(fù)雜，步驟（i），步驟（ii）和步驟（iii）中的一個(gè)或多個(gè)需要重復(fù)步驟（iv）所示。

根據(jù)本發(fā)明的替代方案，該方法還可以包括將步驟（iii）中的部件在非氧化氣氛、還原氣氛、真空中或其組合中加熱，溫度至少為250°C至少10分鐘，然后將部件加熱至低于1080°C的溫度至少30分鐘， 然后將零件加熱至約1100°C的溫度少于720分鐘，然后冷卻零件。

一種替代方法，在冷卻部件之前，可將部件加熱至超過(guò)約1100°C的溫度少于360分鐘。另一種替代方法，在冷卻部件之前，可將部件加熱至超過(guò)約1100°C的溫度少于180分鐘。

1：該方法還可以包括將步驟中的部件在約1040°C至約1190°C范圍內(nèi)的溫度下釬焊少于30分鐘。

2：該方法還可以包括將步驟中的部件在約1040°C至約1190°C范圍內(nèi)的溫度下釬焊少于20分鐘。

3：該方法還可以包括將步驟中的部件在約1040°C至約1190°C范圍內(nèi)的溫度下釬焊至少1分鐘。

4：該方法還可以包括在約1100°C至約1180°C范圍內(nèi)的溫度范圍內(nèi)將部件釬焊至少1分鐘。

該方法還可以包括將步驟（iii）中的部件預(yù)熱至低于1050°C的溫度，然后再加熱至高于1100°C的溫度至少5分鐘。然后在高于950°C的溫度下對(duì)零件進(jìn)行熱處理至少20分鐘，這可以在釬焊循環(huán)中進(jìn)行，也可以在釬焊后進(jìn)行，例如在第二個(gè)加熱源處。

根據(jù)另一種備選方案，釬焊材料可以作為粉末噴涂在表面上，其連接起來(lái)，例如通過(guò)噴槍噴槍、滾動(dòng)、刷涂、熱噴涂，例如高速氧燃料（HVOF）等，或者表面、接頭等可以通過(guò)熔體涂覆。

鐵基釬焊填料可以借助毛細(xì)管力破壞器應(yīng)用于平面或大表面。毛細(xì)管斷力器可以是凹槽、跡線、路徑、通道、“v”形或“U”形軌道或路徑等形式，也可以是網(wǎng)狀等。鐵基釬焊填料可以施加到毛細(xì)管力斷路器中，即進(jìn)入凹槽、跡線、路徑、通道、“V”形或“U”形軌道、路徑、網(wǎng)等，或者釬焊填料可以施加在毛細(xì)管力斷路器附近。在加熱過(guò)程中，施加的鐵基釬焊填充材料將流向毛細(xì)管力可能斷裂的區(qū)域，并將彼此相鄰的表面釬焊在一起。因此，釬焊區(qū)域在平面之間提供釬焊、密封或緊密縫隙、接頭等，否則很難均勻釬焊。毛細(xì)管力破壞器還可以釬焊具有大縫隙的表面、具有奇怪形狀的零件等。

當(dāng)釬焊材料被施加在靠近毛細(xì)管力斷路器的兩個(gè)部件之間時(shí)，流動(dòng)的粘性釬焊材料將停止流動(dòng)運(yùn)動(dòng)并設(shè)置在毛細(xì)管力斷路器的邊緣。反應(yīng)器通道可用作毛細(xì)管力斷路器。具有反應(yīng)器通道的板與釬焊材料一起施加，并且將阻隔板等與反應(yīng)器通道板接觸。流動(dòng)的釬焊材料將停止并設(shè)置在反應(yīng)器通道的邊界處，這將反應(yīng)器板密封在阻擋板上，而不會(huì)用固定的釬焊材料填充反應(yīng)器通道。

 釬焊材料可以在兩個(gè)邊界表面之間流動(dòng)多遠(yuǎn)部分取決于釬焊材料的凝固時(shí)間和表面之間的距離，以及釬焊材料的量。由于釬焊材料“粘”在每個(gè)要釬焊的表面上，因此表面之間的中間空間變小。隨著中間空間變小，同時(shí)釬焊材料凝固，釬焊材料在兩者之間流動(dòng)也變得更加困難。所需量的釬焊材料供應(yīng)給接觸點(diǎn)，這些接觸點(diǎn)將以任何描述或其他方式釬焊在一起。釬焊材料可能覆蓋的區(qū)域可能比接觸點(diǎn)稍大。接觸接頭點(diǎn)的直徑可能至少為 0.5 mm。由于釬焊過(guò)程是金屬工藝，并且用于釬焊的相應(yīng)表面采用金屬材料的形式，因此在釬焊過(guò)程中，鐵基釬焊材料會(huì)擴(kuò)散到邊界表面，這些表面將被釬焊在一起。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，兩個(gè)連接表面之間的接縫或接縫在釬焊過(guò)程中或多或少會(huì)“消失”。釬焊接縫與金屬零件的表面將成為一個(gè)整體，合金的材料成分只有很小的變化。

在釬焊過(guò)程中，釬焊材料將通過(guò)毛細(xì)管力遷移到要通過(guò)釬焊連接的區(qū)域。本文的釬焊材料具有良好的潤(rùn)濕性和良好的流動(dòng)性，這將導(dǎo)致釬焊區(qū)域周圍的殘余合金會(huì)很小。根據(jù)一種替代方案，釬焊后的殘余合金在應(yīng)用表面上的厚度將小于0.1毫米。