钎焊是一种借助钎焊和加热连接金属零件的工艺。钎焊填充金属的熔化温度必须低于基材的熔化温度，但高于450°C。如果钎焊填充金属的钎焊温度低于450°C，则连接过程称为焊接。用于钎焊不锈钢最常用的钎焊填充金属是基于铜或镍的。在考虑成本优势时，铜基钎焊填充金属是首选，而镍基钎焊填充金属在高腐蚀和高强度应用中是必需的。例如，铜基钎焊填充金属通常用于区域供热和自来水装置的热交换器的钎焊。

具有高铬含量的镍基钎料金属因其在暴露于腐蚀性环境中的高耐腐蚀性而被使用。镍基钎焊填充金属也可用于高工作温度应用和/或应用中需要高强度的应用。暴露在腐蚀性和高工作温度下的典型应用是汽车柴油发动机中的废气再循环（EGR）冷却器。用于这些应用的钎焊填充金属必须具有某些性能才能适合使用，例如;耐腐蚀，耐高温氧化，基材润湿性好，钎焊时不引起基材脆化。

 有几种不同类型的镍基钎料钎料标准。许多这些镍基钎焊填充金属用于钎焊热交换器。BNi-2 由 Ni-7Cr-3B-4，5Si-3Fe 组成，用于在高温应用中生产高强度接头。然而，硼的存在是一个缺点，因为当硼扩散到基材中时，它可能会导致基材脆化。其它含硼的镍基钎料金属具有同样的缺点。

 为克服硼的缺点，其他镍基钎料被开发出来。BNi-5（Ni-19Cr-10Si）由于铬含量高，具有很高的耐腐蚀性。这种合金的钎焊温度相当高（1150-1200°C）。其他无硼镍基钎焊填充金属是BNi-6（Ni-10P）和BNi7（Ni-14Cr-10P）。由于磷含量高，这些钎焊填充金属的钎焊温度较低;10 重量%。高磷含量（10wt%）可能形成钎焊接头而没有所需的强度，因为存在形成含磷脆性相的风险。

 人们认识到，钎焊填充材料的主要成分的组成可以有利于与不锈钢基材的组成相似。不锈钢牌号的例子是具有Fe-17 Cr-13，5 Ni-2，2 Mo的典型成分的316L和具有Fe-18，8 Cr-11，2 Ni的典型成分的304L。根据定义，所有不锈钢都含有至少 11% 的铬，很少有不锈钢含有超过 30% 的铬。铬含量高于11%是形成保护性氧化铬层所必需的，这使钢具有耐腐蚀特性。铬含量越高，耐腐蚀性越好，但含量高于35%可能会导致接头强度下降。因此铬含量应在11-35重量%之间，优选20-30重量%。

为降低合金的熔点，加入熔点抑制剂。众所周知，硅、硼和磷都是有效的熔点抑制剂。在磷含量约为10wt%时，该系统的熔点最低为1100°C。Fe-Si体系的熔点为1380°C，Si含量为10wt%，Si含量约为19wt%时的最低熔点约为1210°C。 磷和硅的含量分别超过10wt%，因为脆性相形成的风险太高。在美国专利号6，696，017和6，203，754中提到Si+P含量应保持在9至11.5wt%之间，如果合金的Si和P总含量高于11.5wt%，则合金变脆，强度降低。

令人惊奇的是，发现铜在钎焊操作期间减少了硅和磷向基材的扩散。还可以防止磷在基材的晶界析出，这意味着也避免了基材的脆化。此外，这意味着Si和P的总量更高，可以与Cu结合使用，以增加钎焊接头的强度。因此，在需要高强度的情况下，最好保持高磷和硅含量。因此，含铜钎焊材料中Si和P的总量可能高达20重量%。

 因此，当Si等于或小于6重量%时，P应高于8重量%，如果P小于或等于8重量%，则Si应高于6重量%。此外，Si+P必须高于10wt%，通常Si + P将高于14wt%。

 还意外地发现，铜的存在对钎焊接头在10% H 2 SO 4中的耐腐蚀性有积极的影响 。据信需要2wt%铜才能获得铜的积极作用。本发明所涵盖的钎焊填充金属的铜含量应保持在20wt%以下，以免在化学上与要钎焊的基材有太大差异。因此铜含量应在2-20重量%之间，优选5-15重量%。

 Fe—B体系在硼含量约为4重量%时具有最小熔点为1174°C。然而，硼的缺点是会导致钎焊部件脆化。硼是一种间隙，由于其直径小，它可以迅速扩散到基材的晶格中并形成脆性的CrB相。由于硼的扩散，合金的重熔温度增加，这在某些情况下是理想的效果。10-30 wt %的锰与硅和碳一起将在铁基体系中降低熔化温度超过200°C.其次，锰在钎焊循环中几乎完全蒸发，这将允许重新熔化温度上升，但没有形成任何脆性相的风险，如CrB。

 镍稳定奥氏体，其增强合金的抗氧化性。镍还增加了钎焊接头的韧性。从Cr-Fe-Ni的三相图中可以看出，镍也具有熔点降低作用。根据ASM专业手册《不锈钢》，Cr-Fe-Ni系统在30wt %铬和20wt %Ni的情况下，熔点约为1470°C。与本文相关的钎焊填充金属的镍含量应保持在30重量%以下，以最大限度地降低钎焊填充金属的成本。

本发明的钎料金属钎料为粉末形式，可通过气体或水雾化生产。钎焊填充金属可以粉末形式使用，也可以通过常规方法转化为糊状、胶带、箔或其他形式。根据应用技术的不同，需要不同的粒度分布，但钎焊填充金属粉末的平均粒度为10-100μm。

 所述钎料金属钎焊适用于真空炉采用真空钎焊（<10 −3托）。钎焊填充金属的熔点低于1100°C，并在1120°C的钎焊温度下产生接头，具有高强度和良好的耐腐蚀性，没有任何观察到的晶粒生长。

 将钎焊填充金属以糊状、胶带、箔或其它形式放置在待连接的基材表面之间的间隙或间隙处。在加热过程中，钎焊填充金属熔化，在毛细管力作用下，熔化的钎焊填充金属润湿基材表面并流入间隙。在冷却过程中，它形成一个坚固的钎焊接头。由于钎焊填充金属作用于毛细管力，因此钎焊填充金属在要钎焊的基材上的润湿至关重要。本发明覆盖的钎焊填充金属在不锈钢基材上具有优异的润湿性。钎焊填充金属还具有良好的间隙宽度公差，能够钎焊500μm以上的间隙。

 用本文的钎焊填充金属钎焊接头具有由Cr—P富相和Ni—Fe—Si—Cu富相的均匀混合组成的微观结构。令人惊讶的是，发现硅和磷的扩散受到钎焊填充金属中铜的存在的限制。Cu的存在也阻止了磷在基材晶界处的析出。不含铜的钎焊填充金属在基材中具有较宽的扩散区，并且在晶界处还存在磷析出，可能导致基材脆化。

以两种铁钎焊填充金属为参考物质;Fe24Cr20Ni10Cu7P5Si5Mn（称为Ref 1）和Fe29Cr18Ni7Si6P（称为Ref 2）。

 Ref 1是一种铁基钎料，BrazeLet™ F300，由Höganäs AB生产。

另外，通过水雾化法制备了三种不同的钎料金属钎料。

表1示出了所生产的钎焊填充金属的实际组成。每种成分的量以重量百分比表示。“bal”（平衡）一词表示熔体中的剩余材料由Fe组成。根据本发明，填充金属粉末包含至少20重量%的Fe，并且其余组分在指示的限度内进行调整，以便加起来高达100重量%。微量元素是由生产方法引起的不可避免的杂质的结果，微量元素的存在量很小，以至于它们不会影响钎焊填充材料的性能。微量元素的总量通常小于1 wt %。