[发明专利]一种低熔点复合自钎铝钎料及其制备方法

说明书

 

技术领域

    本发明涉及钎焊材料领域，特指一种低熔点复合自钎铝钎料及其制备方法。

 

背景技术

    目前，铝及铝合金的应用越来越广泛，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，已经成为了全世界制造业的发展方向。但是，高强铝合金的钎焊难题依旧存在，尤其是很多高强铝合金的熔点远低于纯铝，无法使用常规市售铝硅钎料进行钎焊。

    钎焊高强度铝合金的困难及需求，已经引起了相关领域技术人员与企业家的重视，一些新的铝合金钎焊材料相继被开发。例如专利US RE42329E，提出了一种药芯焊丝，以将钎剂填充在金属内芯的方式实现了钎剂与钎料的同步加热与送给，方便了焊工操作。但如果不对该类焊丝中的钎料部分进行改进，钎焊温度仍然非常接近于铝合金（如6061铝合金）的熔点。专利CN 102000924 B，通过熔炼时在合金中加入6~13%的Cu，达到了降低钎焊温度的目的，由于加入Cu之后会形成Al-Cu化合物，严重影响钎料的可加工性能，所以必须添加如Ni、Sr、Ti、Y等多种微量元素改善显微组织及性能。专利CN 101947702 B首先制备了铝硅合金粉末及氟化物钎剂粉末，随后通过冷等静压，真空烧结的方法制得了混合型的铝钎料，该工艺需要在400℃~500℃下进行2~4小时的真空烧结，随后再进行拉拔，对设备要求较高。Zn-Al-Si钎料与目前常规的几种钎料相比，具有较低的钎焊温度及相当的焊接接头性能。然而由于较高的Si元素含量，组织中有大块状的单晶硅或者针状共晶硅出现，不仅需要在前期的熔炼过程中加入微量元素改进（如专利CN 101554687A），在后续加工过程中也需要部分采用热加工的形式进行加工。此外，Zn-Al-Si合金熔炼时，熔炼工艺也要比一般的合金熔炼更严格，否则很容易使得Si元素无法溶入合金基体。

    因此，本发明人对此做进一步研究，研发出一种低熔点复合自钎铝钎料及其制备方法，本案由此产生。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种钎焊温度在520℃~550℃左右、在高强度铝合金表面上润湿性、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-铝管路结构件焊接的新型低熔点复合自钎铝钎料。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种低熔点复合自钎铝钎料，由芯部和外层两部分组成，芯部为铝硅合金，外层由锌粉、助焊剂和粘结剂组成。

进一步，所述的助焊剂为无腐蚀氟铝酸盐助焊剂。

进一步，复合自钎铝钎料的质量百分数含量分别为：铝硅合金40~80%，锌粉5~35%，无腐蚀氟铝酸盐助焊剂8~30%，其余为粘结剂。

进一步，所述芯部中硅的质量百分数含量为5~13%。

进一步，所述芯部中硅与所述锌粉的质量之比为为0.06 ~ 2 : 1。

进一步，采用粘结剂将锌粉、无腐蚀助焊剂包裹在铝硅合金外侧的方法得到复合丝状钎料。

进一步，所述芯部直径为0.6mm~3.2mm，外层厚度为0.1mm~1.2mm，其粉状颗粒大小皆在100目以下。

一种低熔点复合自钎铝钎料制备方法，包括如下步骤：

按比例称取锌粉、助焊剂、粘结剂，并混合均匀成为膏状，然后将膏状混合物包裹在以铝硅合金为芯部的外侧形成外层。

采用上述方案后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

 1、本发明研制的复合焊丝，可对铝及高强铝合金进行钎焊，无需额外添加钎剂，通过粘结剂将氟铝酸盐钎剂复合到焊丝外侧的“药皮”（外层，下同）中，方便了钎焊操作并可有效控制钎剂用量；

2、本发明研制的复合焊丝，通过粘结剂将锌粉添加到铝硅焊丝外侧的“药皮”中，通过较低温度下锌-铝“接触共晶反应”作用来降低钎焊温度，避免了熔炼锌-铝-硅合金时因熔炼工艺要求苛刻造成的合金成分不均匀缺陷。进一步的研究发现，铝硅合金中的硅与所述锌粉的质量之比为0.06 ~ 2 : 1之间时，钎焊效果良好，且钎焊温度较低。如铝硅合金中的硅与所述锌粉的质量之比低于0.06，则作为复合焊丝“骨架”的铝硅合金不够多，钎焊接头强度较低；同时，铝硅合金中的硅与所述锌粉的质量之比高于2时，Zn含量较低，不能有效的促发“接触共晶反应”，达不到降低熔点的效果；