[发明专利]一种铝镁合金焊料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝镁合金焊料及其制备方法，属于镁合金焊接材料领域。

背景技术

镁及其镁合金是目前金属结构材料中最轻的一种，具有密度低、比强度高、减振性好、电磁屏蔽性好、导电导热性好、加工性好、热成形性好、易回收等优点而备受青睐。在汽车、电子、电器、交通、航天、航空和国防军事工业领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景。日本研发的一种镁合金钎料In-Mg-Zn-Al(钎料熔化温度范围在449～490℃)中含有大量的贵重金属In(铟)，其中In的质量百分比占到了65％左右，使得钎料成本明显提高。另外日本研发的镁合金钎料Mg-Sn-In-Al(钎料熔化温度范围在457～500℃)中In质量百分比占到了20％左右，钎料成本也较高。授权公告号CN1098743C，发明名称：铝-镁焊料合金、其制造方法和建造焊接结构的方法，其成分(wt.％)：如下:Mg5.0-6.5，Mn,0.4-1.2,Zn0.4-<2,Zr0.05-0.3，Cr最大0.3,Ti最大0.2,Fe最大0.5,Si最大0.5,Cu最大0.25，余量为铝和不可避免的杂质,其极限拉伸强度为296-345MPa，延伸率11.2-16.2。但是强度并不是太高，并且其润湿性和耐腐蚀度不高。

石墨烯是一种由碳原子构成的新型片层纳米材料，碳原子之间通过sp2杂化轨道形成碳-碳共价键。按照片层数可将石墨烯分为单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯。单层石墨烯是构建其它维度碳质材料(0D富勒烯、1D碳纳米管、3D石墨)的基本单元。在2004年，曼彻斯特大学物理系的一些教授通过剥离高定向排列的石墨制备得到单层石墨烯。石墨烯具有众多优异性能，比如：单层石墨烯导热率为5300W/m·K，由于石墨烯的垂直于石墨烯平面的未满的π轨道，使石墨烯具有很高的电子迁移率。同时石墨烯的杨氏模量大于1000GPa，抗拉强度达到13GPa。石墨烯可以用于增强钎料的性能，X.D.Liu等人将GNSs作为增强体制备了GNSs增强复合钎料。制备步骤如下：运用球磨工艺将GNSs和Sn-Ag-Cu钎料进行混合；将混合粉体挤压成形；将挤压后预制块在中温下真空烧结制备得到复合钎料。通过测试，GNSs可以降低钎料与铜基板间接触角、热膨胀系数以及细化钎料微观组织。同时对力学性能测试结果显示GNSs能使钎料强度得到明显提高。但是石墨烯用于铝镁合金钎料的还没有发现。

发明内容

本发明提供一种铝镁合金焊料及其制备方法，解决了现有镁合金焊接材料强度不高、润湿性差等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种铝镁合金焊料，按照重量百分比计，包括Mg5-6，Cr0.08-0.12，Fe0.1-0.2，Si0.1-0.2，Fe+Si＝0.3，Cu0.01-0.05，Zn0.03-0.05，Mn0.1-0.15，Ti0.08-0.12，In0.1-0.2，石墨烯0.01-0.015，余量为Al和不可避免杂质。

优选地：所述的Mg的含量为5％。

优选地：所述的In含量为0.1-0.15％。

优选地：所述的石墨烯的含量为0.001-0.0012％。

本发明也提供了一种铝镁合金焊料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照比例制备除石墨烯以外的原料的合金，将制备的合金粉碎至100-150目备用；

(2)将石墨烯加入酒精，用超声处理；

(3)将超声处理后的石墨烯酒精溶液和合金粉加入高能球磨机，150-200r/min,温度150-200度，研磨10-15min；

(4)将研磨后的石墨烯和合金粉混合物烘干；

(5)烘干后的混合物放入磨具，挤压成型；

(6)将成型后的混合粉在250-300度，烧结3-5h，既得铝镁合金焊料。

优选地：所述的超声处理为；超声波功率150-200W，频率80-100kHz，时间2-3h。

优选地：所述的挤压成型为80-90MPa，保持时间为15-20min。

本发明的有益效果：

Mg：Mg是焊料合金中的主要强化元素，镁含量低于5.0％不能使焊缝达到所需的强度，而Mg加入量超过过高，焊料合金制造焊丝时会非常困难.制造困难原因是在连铸或半连铸及随后的加工过程中，会产生严重的裂纹。为兼顾可制造性和强度，Mg含量为5.0～6.0％，优选：5％。