[发明专利]焊丝及其制备方法、用途和焊接方法

说明书

本发明公开了一种焊丝及其制备方法、用途和焊接方法。该焊丝包括外皮和药芯；以外皮总质量为基准，所述外皮中含有80wt％以上的铝元素和2～20wt％的硅元素；以药芯总质量为基准，所述药芯中含有30～60wt％氟化物钎剂，15～40wt％锌元素，15～35wt％锡元素，5～20wt％镍元素，0.5～5wt％锆元素和0.5～3wt％稀土元素；其中，稀土元素以其相对应的稀土氧化物的质量计。该焊丝能够提高含铝金属/钢异种金属材料焊接接头的强度。

技术领域

本发明涉及一种焊丝及其制备方法、用途和焊接方法。

背景技术

铝及铝合金具有比强度高、密度小的优点，能够降低结构件的重量。钢铁合金具有强度高、塑韧性好、可加工性好、价格低廉等优点。这使得含铝金属/钢异种金属材料的连接构件在汽车工业、冶金、工程装备等行业得到广泛应用。但是由于含铝金属和钢的熔点、热导率、膨胀系数以及密度相差较大，使得焊接过程中极易产生温度不均和膨胀不一致的现象，造成焊接后接头存在较大的残余应力，产生焊接裂纹等缺陷，并且在焊接过程中会产生硬脆金属化合物，严重影响焊接接头力学性能，尤其是熔-钎焊工艺中更难控制硬脆金属化合物层的形成。因此，急需提供一种能够提高含铝金属/钢异种金属材料焊接接头强度的焊丝。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种焊丝，该焊丝能够提高含铝金属/钢异种金属材料焊接接头强度的焊丝。本发明的另一个目的在于提供上述焊丝的制备方法。本发明的再一个目的在于提供一种焊丝的用途。本发明的又一个目的在于提供一种焊接方法。

一方面，本发明提供了一种焊丝，包括外皮和药芯；

以外皮总质量为基准，所述外皮中含有80wt％以上的铝元素和2～20wt％的硅元素；

以药芯总质量为基准，所述药芯中含有30～60wt％氟化物钎剂，15～40wt％锌元素，15～35wt％锡元素，5～20wt％镍元素，0.5～5wt％锆元素和0.5～3wt％稀土元素；其中，稀土元素以其相对应的氧化物的质量计。

本发明的焊丝包括外皮和药芯。在某些实施方式中，焊丝由外皮和药芯组成。药芯填充于外皮形成的空腔内。药芯的质量为焊丝质量的15～40wt％；优选为27～35wt％。

根据本发明的焊丝，优选地，所述药芯的质量为焊丝质量的15～40wt％。

本发明的外皮中含有铝元素和硅元素。以外皮总质量为基准，铝元素的含量为80wt％以上；优选为85～95wt％。硅元素的含量为2～20wt％；优选为4～15wt％。这样能够降低硬脆金属化合物层的厚度，改善熔池流动性。

外皮中还可以含有铁元素、铜元素、锰元素、镁元素、锌元素、钛元素中的一种或多种。在某些实施方式中，外皮由铝元素、硅元素、铁元素、铜元素、锰元素、镁元素、锌元素和钛元素组成。在另一些实施方式中，外皮由铝元素、硅元素、铁元素、铜元素、锰元素、镁元素和锌元素组成。以外皮总质量为基准，铁元素的含量可以为0.1～1wt％；优选为0.25～0.8wt％。铜元素的含量可以为0.05～0.7wt％；优选为0.1～0.5wt％。锰元素的含量可以为0.01～0.3wt％；优选为0.03～0.2wt％。镁元素的含量可以为0.01～0.3wt％；优选为0.03～0.15wt％。锌元素的含量可以为0.05～0.5wt％；优选为0.08～0.35wt％。钛元素的含量可以为0.05～0.5wt％；优选为0.1～0.3wt％。

根据本发明的一个实施方式，外皮由4043铝带或4047铝带形成。

药芯中含有氟化物钎剂，锌元素，锡元素，镍元素，锆元素和稀土元素。在某些实施方式中，药芯由氟化物钎剂，锌元素，锡元素，镍元素，锆元素和稀土元素组成。

根据本发明的焊丝，优选地，所述氟化物钎剂包含KAlF₄和K₃AlF₆。