[发明专利]用于钎焊奥氏体不锈钢物品的钎焊材料及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钎焊材料，包含：

硅(Si)；

锰(Mn)；

硼(B)和

铁(Fe)。

此外，本发明涉及根据上述钎焊材料将不锈钢物品钎焊在一起的应用。

最后，本发明涉及一种热交换器，该热交换器由根据本发明的钎焊材料钎焊的奥氏体不锈钢的板制成。

背景技术

钎焊是一种通过熔化比待连接物品的材料熔点低的金属或合金来连接物品的常用和公知方法。常见的钎焊实例为通过铜磷钎焊材料连接铜物品以及通过铜钎焊材料连接不锈钢物品。钎焊材料的重要特征在于，钎焊材料比待连接的材料熔点低，熔化的钎焊材料与待钎焊的材料之间的润湿性好，脆性相保持在最小值，不会夹带太多到基材中并削弱基材或者使基材熔点降低而导致基材在钎焊循环期间熔化或使钎焊材料的重要元素从基材迁移到钎焊材料中而因此改变基材性质。例如，若镍(Ni)从基材迁移到钎焊材料，会存在基材在钎焊后不是奥氏体的风险。

此外，钎焊材料的成本是个问题——至少部分地，使用银(Ag)作为钎焊材料并不罕见，并且基于对银(Ag)的价格的普遍认识，不难理解省去银(Ag)会使钎焊材料的价格(prize)有很大区别。其它常见的钎焊材料是镍和镍基合金，其也是相对昂贵的。

钎焊式热交换器已被长期使用；这种热交换器通常包括多个热交换板，其设置有脊(ridges)和凹槽的压制图案，适于在形成板间流动通道时使板彼此间保持距离，用于介质的热交换。所述板会在相邻板的脊和凹槽之间的交叉点处彼此接触，且为了保持板在一起，所述板在这些交叉点处彼此钎焊。

热交换板的常用材料为奥氏体不锈钢，例如316或304不锈钢，且常用的钎焊材料为铜。所述热交换板通常于真空或受控气氛下在炉子中钎焊。铜钎焊不锈钢板是连接热交换器板的非常有效和可靠方法，但在一些应用中，铜钎焊是不够的。例如，铜对一些化学品(如氨)敏感，若自来水用热交换器加热，铜离子可能溶解在自来水中，尤其是当待加热的水包含盐时。

在过去十年左右期间，钎焊板式热交换器的一些制造商已开发出用于连接热交换器板的铁(Fe)基钎焊材料。然而，迄今为止，铁(Fe)基钎焊板式换热器遭受多个问题，例如，纤焊接头不牢固，由于侵蚀基材或其元素(通过熔点降低剂(depressant)从钎焊材料扩散到基材中)而使基材“烧穿”。熔点降低剂的这种迁移或扩散到基材中会降低其熔点，并且可能因此部分溶解基材并导致例如热交换器板的烧穿。

在本领域，通过尝试降低熔点来解决“烧穿”问题，可使用较低的钎焊温度，导致“烧穿”减少。然而，“烧穿”仍然是个问题。因此，不容易造成“烧穿”同时仍具有足够熔点的钎焊材料会是可取的。

EP 1 347 859中公开了根据现有技术的铁(Fe)基钎焊材料的一种实例。EP 1 347 859所公开的钎焊材料(这些钎焊材料包含大量的硅(Si)(在1190℃的温度下熔化的钎焊材料至少为10％))的试验显示由于熔点降低剂溶解而形成脆性镍硅化物和侵蚀基材的严重问题，即硅(Si)进入基材并因此熔化基材。

在US 4 410 604中发现了铁(Fe)基钎焊材料的另一种实例——在该文中，公开了模仿(mimicking)待钎焊的基材的钎焊材料，除了添加量为1.91-4％的硅(Si)和硼(B)来降低钎焊材料的液相线温度。

本发明的目的在于提供一种铁(Fe)基钎焊材料，从而解决或至少减轻已知钎焊材料的以上问题。

本发明的目的还在于通过提供一种用根据本发明的钎焊材料的钎焊方法来解决或至少减轻以上问题。

发明内容

本发明通过一种钎焊材料解决或至少减轻以上或其它问题，该钎焊材料包含：

钼(Mo)1.6-2.6％；

镍(Ni)12.5-14.5％；

铬(Cr)18.0-20.0％；

硅(Si)6.8-8.2％；

Mn 4.0-5.8％；

硼(B)0.6-1.2％；

余量为铁和少量其它元素，其中这些元素中每种元素的百分比低于0.1％，所有百分比以重量计。

为了获得良好的耐腐蚀性，同时保持钎焊材料的成本在可接受水平，钼(Mo)的含量可以为1.9-2.2％。

为了保持钎焊材料的成本可接受并同时模仿待钎焊材料的成分，镍(Ni)的百分比可以为13.1-13.3％。