CN1006046B

CN1006046B - 空气热交换器用钎焊材料及钎剂

Info

Publication number: CN1006046B
Application number: CN87106949.0A
Authority: CN
Inventors: 唐仁辉; 余强中; 童康年; 胡建时
Original assignee: SHANGHAI MATERIALS INST COMMISSION ON MACHINE BUILDING
Current assignee: SHANGHAI MATERIALS INST COMMISSION ON MACHINE BUILDING
Priority date: 1987-10-20
Filing date: 1987-10-20
Publication date: 1989-12-13
Also published as: CN87106949A

Abstract

空气热交换器用的一种含铝的锌基合金钎料及钎剂，其重量百分组成是Ｎｎ９１－９３％，Ａｌ３．５－５．５％．Ｓｎ３．５－４．５％，钎料熔点３７２℃，焊缝强度高，钎焊工艺性好，合金元素资源丰富，本钎料价格仅为纯锡钎料的１／１０，与本钎料配套使用的钎剂是ＺｎＣｌ_２、ＮＨ₄Ｃｌ和ＫＣｌ的饱和水溶液。

Description

空气热交换器用钎焊材料及钎剂

本发明是关于铜或铜合金，特别是空气热交换器用的一种含铝的锌基合金钎料和钎剂。

空气热交换器散热管一般是用铜或铜合金制造的，传统上使用锡或铅-锡合金做钎料。由于锡资源国内外十分短缺，影响生产正常进行。EP-0169656Al公布了一种用于铜或铜合金，特别是散热器钎焊的含铝锌基合金钎料及与其共同使用的含ZnCl₂和NH₄Cl的钎剂，但其成份比较复杂，熔点较高，流动性不够，钎料成份中虽不含有Sn，但钎剂中却含有SnCl₂0.1-10%，SnCl₂的价格比Sn昂贵。

本发明的目的在于提供一种用于铜或铜合金，特别是空气热交换器的含铝的锌基合金钎料和钎剂，要求合金元素资源丰富，价格便宜，熔点不高于400℃，钎焊工艺性好，焊缝强度高。

本发明空气热交换器用的一种含铝锌基合金钎料，由Zn、Al、Sn元素组成，合金元素的重量百分比是Zn91-93%，Al3.5-5.5%，Sn3.5-4.5%。合金中，Zn、Sn元素对Cu的亲和力强，以提高焊缝强度，Al元素能降低合金熔点。Al元素含量控制在3.5-5.5%，接近共晶成分。Sn元素含量3.5-4.5%是合理的，既最大限度降低了Sn含量，同时又满足了钎焊工艺要求，保证有足够的焊缝强度。

本发明钎料的熔点是372℃，粘度小，活性强，表面张力小，所以工艺性好。合金成份中不含有毒元素Li、Pb等，不含贵重金属In、Ag等。空气热交换器螺旋绕片式散热管焊缝状态复杂，翅片与管子基本上是线状接触，要求钎焊强度高，钎料工艺性好，本发明钎料完全可以满足空气热交换器散热管钎焊的技术要求，焊缝强度20-27.16Kgf，导热系数0.227，与国内现用的几种钎料性能对比如表1所示。

表1

表1数据说明，本发明钎料其熔点比纯锡熔点高140℃，比Pb-Sn合金钎料熔点高190℃，使用本发明钎料钎焊的散热管可以在比较高的温度下工作，导热系数大，传热性能好，提高了空气热交换器整机的技术指标。

一般来说，钎剂与钎料是配套使用的，不同的钎料需要使用不同的钎剂。空气热交换器散热管浸镀之前，一般油污较多，这些油污和表面氧化物无法清除干净。与本发明钎料配套使用的钎剂由ZnCl₂、NH₄Cl和KCl的饱和水溶液组成。其重量百分比是：ZnCl₂55-65%，NH₄Cl13-23%，KCl17-27%。其中，ZnCl₂具有清除散热管表面油污及氧化膜、并抑制工件再次氧化的作用，改善钎料润湿性，NH₄Cl能提高钎剂活性，KCl降低钎剂内聚力，增加流动性。本发明钎剂与含铝的锌基合金钎料搭配，具有最为合适的熔点、润湿性，在400℃左右钎焊能非常有效地实现。

本发明钎料及钎剂的制造方法。

钎料的熔炼工艺如下：

原材料：精锌锭含锌99.995%，特1号金属铝含铝99.7%，特1号金属锡含锡99.97%。

采用铁坩锅炉，煤气加热熔炼。将坩锅清理干净，烘热至100℃左右，将按本发明钎料配比称量好的炉料，依铝锭、锌锭顺序一次加入炉内，升温至680℃，全部熔化时，投入锡锭，充分搅拌，扒渣，加入精炼剂ZnCl₂精炼，最后搅拌扒渣。降温至390-410℃即可进行钎焊。或者浇铸成锭，供用户使用。

钎剂制造工艺如下：

按本发明钎剂配方比例。采用工业纯级ZnCl₂、NH₄Cl、KCl放置于塑料桶内，加入自来水配制成饱和水溶液，此时溶液比重约为1.62左右。

实施例。按重量比为Al4.5%，Zn92%，Sn3.5%的成分配料，在铁坩锅炉中熔炼制成钎料，倒入钎焊槽内，在390-410℃之间保温，准备钎焊螺旋绕片式紫铜空气热交换器散热管。钎焊前，将绕有紫铜波纹片的紫铜散热管浸在ZnCl₂溶液中约1-2分钟，随后甩干，再浸入按本发明钎剂配方比例配制的溶液中约1-2分钟，取出来甩掉过量的钎剂，使散热管保持潮湿状态。然后用工具夹牢散热管两端，浸入钎料中，在合金液体下面摆动三次，在2-4秒钟内取出，即获得高质量工件。工件焊缝强度接近用纯锡钎焊产品。用这种钎料、钎剂及钎焊工艺可以钎焊24寸至78寸各种规格长度的散热管。合格率达95%以上。

图1：本发明钎料的金相组织为初晶（以Zn为基的固溶体）加共晶的金相组织图。

图2及图3：用本发明钎料焊接的空气热交换器散热管焊缝剖面的金相组织图。黑色部分为焊缝中钎料，钎料与母材之间的白色带状是扩散层，深灰色部分为基体紫铜。可见在钎料与母材界面上发生了一系列物理的与化学的反应过程，正是由于这一过程形成了不可分离的钎焊焊缝。

本发明钎料合金资源丰富，含Sn量低，其价格仅为纯锡钎料的1/10左右。据不完全统计，上海地区类似用途的钎焊用锡，每年在300吨以上，全国每年1000吨以上。若推广应用本发明钎料，仅上海地区一年可节约资金800万元以上，最为重要的是最大限度地降低了Sn金属用量。

Claims

1、一种用于铜和铜合金的含铝的锌基合金钎焊材料，其特征在于它为Zn、Al、Sn三元合金，合金元素的重量百分比为Zn91～93%，Al3.5～5.5%，Sn3.5～4.5%。

2、一种含有Zncl₂和NH₄cl的钎剂，其特征在于它是由ZnCl₂、NH₄Cl和KCl组成的饱和水溶液，其重量百分比为：ZnCl₂55～65%，NH₄cl13～23%，Kcl17～27%。