[发明专利]高气密性中温铝钎料

说明书

技术领域

一种含Sr、Si、Ti、Cu、P的Zn-Al钎料，配合市售CsF-AlF₃钎剂或KF-AlF₃钎剂，用于铝-铝结构件的钎焊，属于金属材料类的焊接材料。

背景技术

目前，在家电行业、制冷行业、五金行业，由于铜的使用量巨大，电解铜价格的上扬，使得家电行业电冰箱、空调器行业零部件、整机制造厂商“以铝代铜”的需求随着家电行业“产能过剩”的加剧和“产品价格战”的不断升级，越来越迫切。此外，在许多行业，采用3系（如3003铝合金）、6系（如6061铝合金）高强铝合金，制造全铝结构零部件，以替代铜质结构，也是全世界制造业的发展方向。但是，高强铝合金的焊接难题越来越多，迫切需要研发新的焊接材料去解决。

由于铝的热交换效果与铜非常接近，高强铝合金的加工性能、加工能力都有了很大的改进，所以铝替代铜应用的领域越来越广泛。近年来，在国内外家用空调、冷柜、汽车空调、汽车散热器的发展过程中，许多成功的经验、失败的教训，对高强度铝合金焊接的困难和需求，已经引起了相关领域技术人员与企业家的重视。汽车空调系统运行条件远比家用空调恶劣，在汽车空调中，高效紧凑的换热器(平行流式，层叠式)的采用；汽车空调系统中从压缩机、换热器、阀体到管路基本上全部采用铝材，这就要求铝合金强度足够高，重量亦轻，耐腐蚀性能好，因此，为满足上述要求而研发、采用的新型铝合金的焊接问题，同时也成了制约新型铝合金材料、新型铝合金结构应用的“关键技术”之一。此外，在大量使用铝合金的热交换器的“管-管连接”时，由于工作时，管路内部的制冷剂是在“有压力”的情况下发生“汽-液转换”的，因此，对铝合金管路特别是铝合金钎缝的“气密性”提出更高的要求。由于现有的Al-Si系钎料（如4047、4043等），虽然其气密性满足要求，但是其自身的熔点较高（固相线温度577℃，液相线温度在600℃以上），与3系、6系高强铝合金的熔点非常接近，钎焊非常困难。Zn-Al钎料虽然其熔点可低至400℃左右（如98Zn-2Al的固相线温度为381℃，液相线温度约为410℃），但是Zn-Al钎料钎缝的气密性较差，实验室的“泄漏率”就高达16%，根本无法满足热交换器生产厂每天几十万个钎焊接头的大规模生产要求。本项发明高气密性中温铝钎料，即是在这种技术背景下完成的。

发明内容

本项发明的目的是提供一种熔点在480℃~520℃左右、在高强度铝合金表面以及在铜-铝合金上润湿性、渗透性优良、钎缝的力学性能良好、钎缝气密性好，可以适用于多种牌号铝合金铝-铝管路结构件的焊接的新型中温铝钎料。

为此，本项发明的一种含Sr、Si、Ti、Cu、P的Zn-Al钎料，其化学成分按质量百分数是：0.01%~0.1%的Sr，1.5%~6.5%的Si，0.001%~0.01%的Ti，0.001%~0.01%的Cu，0.0001%~0.001%的P，36.0%~65.0%的Zn，余量为Al的高气密性中温铝钎料，即满足了上述要求。采用氧-丙烷火焰钎焊方式钎焊3003铝合金管-管结构（套接），使用“药芯焊丝”或丝状钎料配合CsF-AlF₃钎剂，钎焊接头经水压试验（水压为18MPa、保压30分钟），钎缝无泄漏。钎焊接头在水压试验中最大承受压力可达到21 MPa（在铝管部位开裂）。

本发明的“高气密性中温铝钎料”， 使用市售的锌锭、铝锭、金属Ti、工业硅、铝锶合金、磷铜合金，采用常规冶炼方式按设计成分配比，冶炼时加入经优化筛选确定的“覆盖剂”或采用“惰性气体”保护冶炼、浇铸，再通过挤压、拉拔，即得到所需要的钎料丝材；或通过多道轧制工序，制备成所需厚度、宽度的薄带。加入钎剂，可制成“药芯焊丝”。本发明产品可配合市售CsF-AlF₃钎剂或KF-AlF₃钎剂，可用于多种牌号铝合金铝-铝结构件的钎焊。

为了达到改进现有Zn-Al合金钎料虽然熔点较低熔化温度区间一般为380℃～420℃），但气密性差；Al-Si系钎料（如4047、4043等），虽然其气密性好，但是熔点较高（固相线温度577℃，液相线温度在600℃以上）的难题，经过大量“筛选试验”，最后确定了以Zn-Al钎料为基体，加入微（适）量的Sr、Si、Ti、Cu、P元素，从而将新发明的钎料熔化温度区间控制在480℃～520℃范围，低于Al-Si系钎料的熔化温度80℃左右，利用多元微量元素的“微合金化”作用，提高新发明钎料的气密性。经过“成分优化”和试验分析，确定了“高气密性中温铝钎料”的最佳质量百分数配比。

具体实施方式