本發(fā)明涉及一種鐵鎳基箔帶釬料及其制備的鐵鎳基釬料箔帶，鐵鎳基釬料箔帶可用于不銹鋼釬焊，特別適用于EGR(廢氣再循環(huán))冷卻器以及其它熱交換器，屬于焊接領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著大氣污染的日益嚴(yán)重和人們對環(huán)保意識的不斷提高，汽車排放法規(guī)越來越受到國家和政府的重視。為了達(dá)到新排放法規(guī)，必須采用新技術(shù)和新裝置，對尾氣進(jìn)行凈化處理。EGR冷卻器應(yīng)運(yùn)而生，它可以有效地滿足汽車尾氣凈化處理要求。EGR冷卻器的作用是通過將一部分廢氣在EGR冷卻器中進(jìn)行冷卻，并循環(huán)回到汽缸內(nèi)，用來降低汽缸中的燃燒溫度和氧含量，因而既能明顯降低氮氧化物和煙塵排放，又可節(jié)省油耗。因此EGR冷卻器已成為汽車(尤其是柴油車)必不可少的重要部件。
EGR冷卻器的工作環(huán)境嚴(yán)峻：要求能承受高溫、強(qiáng)壓和酸腐蝕。
EGR冷卻器采用薄壁不銹鋼，由真空釬焊方法制造。
目前，EGR冷卻器大多用鎳基釬料釬焊，其中BNi-5系列鎳基釬料釬焊的接頭耐腐蝕性好，強(qiáng)度和抗氧化性也較高，對不銹鋼母材的反應(yīng)小。其中BNi-5a,BNi-5b可制成箔材，是較好的釬料。但釬料的熔化溫度高，釬焊溫度高達(dá)1175℃以上，導(dǎo)致不銹鋼晶粒長大；而且釬料含鎳量高，價(jià)格貴,因此迫切需要：
1、以鐵代鎳，減少釬料的含鎳量和降低成本；
2、將釬焊溫度降低到1100℃以下；降低能耗和成本，以及不影響不銹鋼母材的性能；
3、良好的釬焊性能，力學(xué)性能和抗腐蝕性；
4、可制成薄帶，方便EGR冷卻器的制造，又可防止釬焊膏中的溶劑和粘結(jié)劑在加熱時(shí)的揮發(fā)對真空造成的污染，以及焊膏爆裂影響潤濕特性。
較早的專利US4410604公開一種FeNiCrSiB釬料合金，釬焊溫度介于1150℃-1200℃之間。專利US4402747公開了一種FeNiCrSiB釬料合金，釬焊溫度達(dá)1180℃。專利US2006/0090820A1公開了一種Fe-Cr-B-Si-Mo(W)釬料合金，該釬料可以制成箔帶，但釬料的液相線溫度高于1145℃，釬焊溫度更高得多。專利US7455811B2和EP2937170A1公開了一種FeNiCrMnMoSiPB和微量元素的釬料合金，可制成粉和釬料箔帶，釬焊溫度為1190℃。專利2008/0006676A1公開了一種FeCrNiSiP釬料合金，制成粉和膏狀使用，釬焊溫度為1176℃。專利US2012/0183807A1和US9193011B2公開了一種FeCrNiCuPSiMn釬料，其商品牌號為F300，釬焊溫度1100℃，但只能制成粉和膏狀。專利US2008/0318082A1和US8951368B2公開了兩類釬料合金；一類是FeNiCrSiBP合金，可制成釬料箔帶，釬焊溫度高于1170℃(商品牌號VZ2099),另一類是FeNiCrMoCuSiBP合金，可制成釬料箔帶，釬焊溫度高于1170℃(商品牌號VZ2106)。專利CN200880128613.6公開一種FeCrNiCuPSiMo釬料合金，成分和F300很接近，釬焊溫度1120℃，該釬料也只能制成粉和膏。專利CN201310541104.9和CN20131054137.9公開兩種FeNiCrSiBCu釬焊合金，釬焊溫度分別為1110-1140℃和1090-1100℃,可制成釬料箔帶；但釬料含硼量高，有向不銹鋼晶間滲入的傾向，對不銹鋼薄板性能有害，而且接頭抗酸能力差。專利CN105215574A公開了一種FeNiCrSiCuPBMoC的釬料合金，釬焊溫度低(1050℃)，但很難制成釬料箔帶。
現(xiàn)有技術(shù)提供的各種鐵基合金不足之處可歸納如下：
1、釬料的釬焊溫度高。根據(jù)美國材料學(xué)會(ASM)不銹鋼手冊的數(shù)據(jù)，鎳鉻不銹鋼在低于1095℃溫度下不發(fā)生晶粒長大現(xiàn)象，而目前的絕大部分鐵基釬料的釬焊溫度均高于此溫度，危害不銹鋼母材性能。
2、很多釬料不能制成釬料箔帶，只能以膏狀使用，焊膏中的有機(jī)物和溶劑在加熱時(shí)揮發(fā)而爆裂，影響潤濕特性，并且影響真空爐的真空度。釬料如制成箔帶，即方便于部件的裝配(尤其是大面積焊接部件)，也可克服使用焊膏的缺點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而設(shè)計(jì)提供的一種鐵鎳基箔帶釬料。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鐵鎳基箔帶釬料，其化學(xué)成分按重量百分比為：20％-37％的Ni,12％-18％的Cr,1.5％-3.5％的Si,4.5％-7％的P,0.3％-1.2％的B,1％-3％的Cu,1％-2％的Mo,0.3％-1％的Zr,余量為Fe。
優(yōu)選的，所述B和Zr的總含量為1％-1.6％。
本發(fā)明還提供一種鐵鎳基箔帶，以上述鐵鎳基箔帶釬料為原料，使用急冷方式，制成0.025-0.04mm薄帶。
本發(fā)明的鐵基釬料具有以下特征：
1、釬焊溫度低于1100℃，最低可達(dá)1050℃，不銹鋼晶粒不會發(fā)生晶粒長大現(xiàn)象，因此不影響不銹鋼的性能，而且可以節(jié)省釬焊時(shí)的能耗。
2、釬料可制成0.025-0.040mm的箔帶。
3、釬焊接頭的強(qiáng)度性能好。
4、釬焊接頭對酸的抗腐蝕性高。
本發(fā)明特別適用于EGR冷卻器等各種熱交換器的制造。
現(xiàn)有技術(shù)的特點(diǎn)：1.或者滿足了釬料的熔點(diǎn)，而犧牲了釬料的釬料箔帶的成型性(如F300釬料)。2.或者是滿足了釬料箔帶的成型性，而犧牲了釬料的低熔點(diǎn)(如VAC2106)。本發(fā)明提出的釬料能解決此矛盾。
釬料的性能和非晶成型性與合金元素有關(guān)。
本發(fā)明是以Fe-Ni-Cr為基體的釬料。Ni可提高釬料的強(qiáng)度和抗腐蝕性，此外Ni又有利于形成箔帶的能力。因此Ni添加量不能小于20重量百分比。
Cr可提高釬料的抗腐蝕性和抗氧化性，但Cr含量超過20重量百分比后，很難制成箔帶。釬料熔化溫度也明顯提高。加Cr量應(yīng)控制在20重量百分比以下。
B、Si、P是釬料的降熔元素，利用在鐵基釬料中添加B、Si、P來降低釬料熔點(diǎn)。尤其是B不但能降低釬料熔點(diǎn)，而且B是促使形成箔帶的重要元素。但含硼量高的釬料合金在釬焊時(shí)發(fā)生向不銹鋼晶間滲入影響，影響不銹鋼性能以及使釬焊接頭抗腐蝕變壞。加硼量應(yīng)小于1.2重量百分比。
Si和P能降低釬料的熔點(diǎn)，但發(fā)現(xiàn)添加3.5重量百分比以上的Si雖能制成箔帶，但釬料脆無使用價(jià)值。添加過多的磷，大于7重量百分比，將使使釬縫發(fā)脆，強(qiáng)度降低。磷對箔帶成型沒有太大影響。
本發(fā)明的關(guān)鍵是添加少量的Zr。Zr是強(qiáng)烈形成非晶箔帶合金的元素，少量的Zr即有助于釬料箔帶的形成。Zr雖然是高熔點(diǎn)元素(熔點(diǎn)1852℃)，但根據(jù)Fe-Zr和Ni-Zr狀態(tài)圖，少量鋯能降低Fe和Ni的熔點(diǎn)。Zr添加量小于1重量百分比對箔帶成型就非常有利。
Mo和Cu是提高釬焊接頭的抗腐蝕性和強(qiáng)度。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
表1列出了本發(fā)明的12個(gè)實(shí)施例的釬料成分及重量百分比組成。
上述釬料實(shí)施例的制造方法如下：
1、選用純度不低于99.5％的高純Fe，Ni，Cr，Cu，Mo元素。釬料中的P，B，Si，Zr等元素以Fe-P，F(xiàn)e-B，F(xiàn)e-Si，F(xiàn)e-Zr中間合金型式加入。采用中間合金的目的是減少這些元素在熔煉過程中的損耗，確保釬料合金成分的正確性。
2、按所述成分配比稱量。
3、采用保護(hù)氣體感應(yīng)加熱熔煉方法，將各元素熔煉成釬料合金錠。
4、在保護(hù)氣體下采用單輥急冷法制作箔帶釬料，鈹銅輥的直徑為300mm，旋轉(zhuǎn)速度介于500-2000rpm之間，熔化釬料的冷卻速度大于105k/s。
采用表1所示的實(shí)施例1-12成分的釬料，制成箔帶，它們在1050-1070℃溫度下完全熔化。因此，在1080℃溫度下保溫20min對SUS304不銹鋼進(jìn)行釬焊，獲得良好的釬焊接頭。304不銹鋼釬焊對接接頭的強(qiáng)度，間隙為0.05mm時(shí)，達(dá)到210-232MPa，不銹鋼對接接頭的抗拉強(qiáng)度數(shù)值穩(wěn)定，并且不隨接頭的間隙增大而降低，這可大大降低對工件裝配的要求。用瑞典公司供應(yīng)的F300鐵基膏狀釬料(性能較好的鐵基釬料，但不能制成箔帶)，釬焊的SUS304不銹鋼對接接頭的抗拉強(qiáng)度(間隙0.05mm)為200-225MPa。其中實(shí)施例3合金成分的釬料在1050℃溫度下真空釬焊。即能獲得良好的不銹鋼釬焊接頭。
對本發(fā)明的實(shí)施例合金進(jìn)行了抗腐蝕性試驗(yàn)，以實(shí)施例合金3、7、8箔帶釬料為例，在1080℃溫度下真空釬焊2mm+2mm厚的SUS304不銹鋼板搭接接頭，然后切成5x5mm2的試樣，浸泡在10％H2SO4,10％HCl和
10％HNO3溶液中，進(jìn)行抗腐蝕試驗(yàn)。本發(fā)明的實(shí)施例3、7、8釬料以及對比例F300釬料的試驗(yàn)結(jié)果例于表2。
表2抗酸試驗(yàn)結(jié)果
試樣結(jié)果表明，各實(shí)施例釬料具有很好的抗酸腐蝕能力，和瑞典公司的F300膏狀釬料相當(dāng)。
表3列出了一些對比例釬料合金的成分和性能。
表3對比例釬料合金成分
對比例1--不能形成箔帶，因含Cr量高。
對比例2--能形成箔帶，但很脆，因含Si量高。
對比例3--不能形成箔帶，因不含Zr。
對比例4--能形成箔帶，但因含磷高，釬焊接頭脆，強(qiáng)度低。
對比例5--能形成箔帶，但釬焊溫度高于1100℃，因含磷量低。
對比例6--能形成箔帶，但釬焊溫度高于1100℃，因含硅量低。
對比例7--箔帶脆，且釬焊接頭強(qiáng)度低，因含鎳量低。
對比例8--能形成箔帶，但B向不銹鋼晶間滲入現(xiàn)象比較嚴(yán)重。
由于對比例釬料的成分范圍已脫離本發(fā)明的成分范圍，對釬料箔帶成型或釬焊接頭性能造成不良影響。
綜合以上所述，本發(fā)明的鐵鎳基箔帶釬料，由于含鎳量低，經(jīng)濟(jì)性好；釬焊溫度低，不影響鎳鉻不銹鋼的性能；釬焊接頭抗拉強(qiáng)度好，并且穩(wěn)定性高；不銹鋼釬焊接頭的抗酸腐蝕性好，特別適用于釬焊EGR冷卻器，也可用于油冷卻器，以及其它的熱交換器等的釬焊。