CN101214592A

CN101214592A - 一种铝基钎料及其制备方法

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Publication number: CN101214592A
Application number: CNA2008100734156A
Authority: CN
Inventors: 阳家盛
Original assignee: Guilin Qingtong Non-Ferrous Metal Art & Craft Material Development Co Ltd
Current assignee: Guilin Qingtong Non-Ferrous Metal Art & Craft Material Development Co Ltd
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2008-07-09

Abstract

本发明为一种铝基钎料及其制备方法，该钎料包括下述以重量百分比计的组分：Cu 6～13％；Si 5～12％；Ni 1～3％；Zn＜0.2％；Fe＜0.4％；Mg＜0.1％；Al余量。所述钎料的制备方法，步骤如下：1)根据用料配比称取金属原料备用；2)将金属原料投入熔炉中加热至750～800℃并保温30～50分钟，使其局部熔化，然后在金属原料表面覆盖防氧化保护剂继续熔炼，得到熔液A；3)熔液A搅拌并除去浮渣，将精炼剂投入熔液A中，搅拌后向炉内熔液A中持续通入氮气精炼10～15分钟，静置5～8分钟后除去浮渣得熔液B；4)将熔液B过滤后导入铸模冷却成型，得到扁带状的铸条；5)所得的铸条经裁断、切边、热轧、校直、抛光处理，得到铝基钎料成品。所得铝基钎料熔点低、综合性能好、特别适用于高强度铝合金构件钎焊使用。

Description

一种铝基钎料及其制备方法

(一)技术领域：

本发明涉及一种铝合金焊接用钎焊材料，即一种铝基钎料；本发明还涉及这种铝基钎料的制备方法。

(二)背景技术：

铝合金具有重量轻、强度高，表面美观，耐腐蚀性好，导热、导电性能良好等特性，可应用于航空、航天、电子、汽车等军用和民用工业领域。随着铝合金越来越广泛的应用，对铝合金的连接问题提出了更高的要求，钎焊作为一种主要的连接方式，要求新型的铝基钎料比传统的铝基钎料有更好的焊接工艺性能和接头力学性能，以满足铝合金应用不断增长的对制造质量和可靠性的要求。但由于在传统的铝基钎料中缺乏熔点较低而综合性能又比较好的钎料品种，至今为止在工业和民用等领域使用的铝合金构件中用铝基钎料连接的还局限于纯铝、3A21(LF21)、5A02(LF2)等熔点较高、但强度较低的少数牌号的铝材。而强度及其他性能较好的铝材往往熔点都偏低，用传统的铝基钎料焊接，往往出现接头质量问题，甚至根本不能用钎焊方法连接，例如我国公路及铁路客车车窗框现都采用国产6063铝合金型材火焰钎焊(BAl86SiCu钎料)而成，其缺点是焊缝强度低，易开裂，而且焊缝母材容易被溶蚀甚至熔化，降低成品率，有时在装配及使用过程中还会出现开裂现象，造成设备的早期损坏，影响了车辆的正常使用。我国机载多卜勒雷达天线则是采用国产LF21铝合金真空钎焊(Al-Si-Mg钎料)而成，其缺点是强度低，会使天线抗冲击变形能力大大下降，影响雷达的接收和使用效果。因此，现有的铝合金用铝基钎料对于大量的强度级别较高的铝合金的钎焊效果难以令人满意。所以，研究开发高强度铝合金钎焊所需的低熔点、高性能铝基钎料，以满足制造行业对高强度铝合金构件钎焊工艺的要求，是急待解决的问题。

(三)发明内容：

本发明将公开一种熔点低、综合性能好、特别适用于高强度铝合金构件钎焊用的铝基钎料；本发明还将公开这种铝基钎料的制备方法。

本发明所述的铝基钎料，包括下述以重量百分比计的组分：

Cu 6～13％；Si 5～12％；Ni 1～3％；

Zn＜0.2％；Fe＜0.4％；Mg＜0.1％；Al余量。

本发明铝基钎料可采用常规、现有或传统的铝基钎料制备方法进行制备，也可按下述方法进行制备，该方法步骤如下：

1)根据用料配比称取原料，称取含铝量＞99.98％的纯金属铝、含铜量48～52％的Al-Cu中间合金、含硅量24～28％的Al-Si中间合金、含镍量9～11％的Al-Ni中间合金备用；最好先将纯金属铝、Al-Cu中间合金、Al-Si中间合金、Al-Ni中间合金加热到350～400℃备用；

2)将纯金属铝、Al-Cu中间合金、Al-Si中间合金、Al-Ni中间合金投入熔炉中加热至750～800℃并保温30～50分钟，使之局部熔化，然后在上述原料表面覆盖防氧化保护剂继续熔炼使之全部熔化，得到熔液A；所述防氧化保护剂可为常用的、现有的制备钎料时选用的防氧化保护剂，也可为50wt％氯化钾加50wt％氯化钠混合成的防氧化保护剂，防氧化保护剂应将金属原料的表面完全覆盖，以防止金属原料在熔炼的过程中接触空气而产生氧化烧损；所述防氧化保护剂的加入量可为现有熔炼合金的常规用量，但最好为上述四种原料总重量的2～4％；该步骤中，熔炼的温度应保持在750～800℃；

3)熔液A轻微搅拌并除去浮渣，然后将精炼剂投入熔液A中，搅拌后向熔液A内持续通入氮气精炼10～15分钟，然后静置5～8分钟再除去浮渣，得熔液B；所述精炼剂可为现有、常用的制备钎料时使用的精炼剂，也可为50wt％氯化钾加50wt％氯化钠混合成的精炼剂，而精炼剂的加入量也可为现有熔炼合金的常规用量，但最好为熔液A重量的2～4％；一般来说，搅拌时，缓慢搅拌4～5分钟即可；所述通入的氮气压力一般为10～15KPa；所述静置时，应停止搅拌及通入氮气，使熔液处于静止状态，便于在表面形成浮渣；该步骤中，熔炼、精炼的温度也应保持在750～800℃；

4)将熔液B过滤后导入铸模冷却成型，得到扁带状的铸条；一般来说，采用孔径为0.6mm×0.6mm～1.7mm×1.7mm的滤网过滤，即可去除熔液B中的夹杂物，达到较好的过滤效果；

5)所得的铸条经裁断、切边、热轧、校直、抛光处理，得到铝基钎料成品，其组分以重量百分比计为：Cu 6～13％；Si 5～12％；Ni 1～3％；Zn＜0.2％；Fe＜0.4％；Mg＜0.1％；Al余量。上述铸条的裁断、切边、热轧、校直、抛光等处理工序，均可采用现有制备钎料时使用的处理方法和设备；热轧处理时，铸条温度最好控制在400～490℃，以达到最佳的轧扁和轧光效果。

本发明铝基钎料与传统的不含Ni的铝基钎料不同，以Al-Si钎料为基，加入适量的Ni代替部分Cu，降低了Cu含量，避免了制备出的钎料过度脆化，更重要的是降低了钎料的熔点，其固相线温度为495～510℃，液相线温度540～550℃，铺展面积S≥40mm²/g，接头抗剪强度T≥68MPa，并具备良好的耐腐蚀性能。本发明钎料制备方法采用了多重净化工艺，熔炼时采用氮气和精炼剂进行精炼净化，充分去除了熔液中的氧化夹杂物和氢气，其次又对熔液进行在线过滤净化，进一步去除熔液中的氧化夹杂物，使钎料具备较高的纯净度，同时也提高了钎料的成品质量。本发明铝基钎料用途广泛，可用于各种交通设备制造业、化工设备制造业、电气电子设备制造业和各种家电家具制造业等需要铝合金构件的行业，特别对熔点(固相线温度)t_固＞570℃、含镁量ω(Mg)＜2％的各种铝合金均可进行十分良好的钎焊连接，填补了我国低熔点高性能铝基钎料的空白。

(四)具体实施方式：

本发明铝基钎料可采用常规、现有的或传统的铝基钎料制备方法进行制备，也可采用本发明所述的制备方法进行制备。

实施例1：

1)根据用料配比称取原料，取含铝量99.99％的纯金属铝锭3.26kg、含铜量50％的Al-Cu中间合金2.03kg、含硅量26％的Al-Si中间合金3.2kg、含镍量10％的Al-Ni中间合金2.02kg预热至350℃备用；

2)将预热的纯铝锭、Al-Cu中间合金、Al-Si中间合金、Al-Ni中间合金投入到炉温为700℃的熔炉中加热到750℃并保温40分钟，使之局部熔化，然后在上述原料表面覆盖400克防氧化保护剂(50wt％氯化钾加50wt％氯化钠)，使原料表面被防氧化保护剂完全覆盖，继续于750℃熔炼使之全部熔化，得到熔液A；

3)将熔液A缓慢搅拌4分钟并撇去浮渣，然后将400克精炼剂(50wt％氯化钾加50wt％氯化钠)投入熔液A中，搅拌5分钟，接着向炉内熔液A中持续通入氮气(氮气压力10KPa)熔炼10分钟，再静置6分钟，除去浮渣得熔液B；

4)将熔液B排出熔炉外，并用孔径为1mm×1mm的玻璃纤维布进行过滤，过滤后的熔液B被导入铸模冷却成型，得到扁带状的铸条；

5)所得的铸条先裁断成360mm长的短条料，然后切掉条料两侧分模面出现的飞边，再将条料加热至480℃后送入轧机进行热轧，轧成表面光滑、厚度为2.75mm的带状坯条，然后把带坯均匀地剖切成多条细长的铝基钎料条半成品，然后对其进行整理和校直并抛光钎料条表面，便得到直条状铝基钎料成品，其组分以重量百分比计为：Cu10％；Si7.5％；Ni2％；Fe0.08％；Al余量。

实施例2：

1)根据用料配比称取原料，取含铝量99.99％的纯金属铝锭4.21kg、含铜量48.5％的Al-Cu中间合金3.32kg、含硅量27.3％的Al-Si中间合金4.27kg、含镍量9.8％的Al-Ni中间合金3.39kg预热到400℃备用；

2)将预热的纯铝锭、Al-Cu中间合金、Al-Si中间合金、Al-Ni中间合金投入到炉温为700℃的熔炉中加热至780℃并保温40分钟，使其局部熔化，然后在上述原料表面覆盖600克防氧化保护剂(50wt％氯化钾加50wt％氯化钠)，使原料表面被防氧化保护剂完全覆盖，并继续于780℃熔炼直至全部熔化，得到熔液A；

3)将熔液A缓慢搅拌5分钟并除去浮渣，然后将600克精炼剂(50wt％氯化钾加50wt％氯化钠)投入熔液A中，搅拌5分钟，然后向熔液A中持续通入氮气(氮气压力10KPa)熔炼15分钟，静置7分钟除去浮渣得熔液B；

4)将熔液B排出熔炉外并经过孔径为1.2mm×1.2mm的玻璃纤维布进行过滤，过滤后的熔液B被导入铸模冷却成型，得到扁带状的铸条；

5)所得的铸条先裁断成360mm的短条料，切去飞边，再将铸条加热至490℃后送入轧机进行热轧，轧成表面光滑、厚度为2.75mm的带状坯料，然后把带坯均匀地剖切成多条细长的铝基钎料条半成品，然后对其进行整理和校直并抛光钎料条表面，便得到直条状铝基钎料成品，其组分以重量百分比计为：Cu10.6％；Si7.0％；Ni2.2％；Fe0.07％；Zn0.01％；Al余量。

实施例3：

1)根据用料配比称取原料，称取含铝量99.99％的纯金属铝锭7.706kg、含铜量51％的Al-Cu中间合金3.7kg、含硅量27％的Al-Si中间合金6.57kg、含镍量10.5％的Al-Ni中间合金3.07kg备用；

2)将纯铝锭、Al-Cu中间合金、Al-Si中间合金、Al-Ni中间合金投入到炉温为700℃的熔炉中加热升温至800℃并保温30分钟，使其局部熔化，然后在上述原料表面覆盖800克防氧化保护剂(50wt％氯化钾加50wt％氯化钠)，使原料表面被防氧化保护剂完全覆盖，并继续于800℃熔炼直至全部熔化，得到熔液A；

3)将熔液A缓慢搅拌5分钟并除去浮渣，然后将800克精炼剂(50wt％氯化钾加50wt％氯化钠)投入熔液A中，搅拌5分钟，接着向熔液A中持续通入氮气(氮气压力11KPa)熔炼10分钟，然后静置5分钟，除去浮渣得熔液B；

4)将熔液B排出熔炉外并经过孔径为1mm×1mm的玻璃纤维布进行过滤，过滤后的熔液B被导入铸模冷却成型，得到长的扁带状铸条；

5)所得的铸条先裁断成100mm的短条料，切掉飞边，再将短条料加热至470±20℃后送入轧机进行11次热轧，轧成表面光滑、厚度为0.2mm的箔带状钎料半成品，然后对其进行齐边整理和校平并抛光钎料带表面，便得到箔带状铝基钎料的成品，其组分以重量百分比计为：Cu9.3％；Si 8.0％：Ni 1.6％；Fe0.1％；Zn0.05％；Al余量。

Claims

1.一种铝基钎料，其特征在于包括下述以重量百分比计的组分：

Cu 6～13％；Si 5～12％；Ni 1～3％；

Zn＜0.2％；Fe＜0.4％；Mg＜0.1％；Al余量。

2.一种铝基钎料的制备方法，其步骤如下：

1)根据用料配比称取原料，称取含铝量＞99.98％的纯金属铝、含铜量48～52％的Al-Cu中间合金、含硅量24～28％的Al-Si中间合金、含镍量9～11％的Al-Ni中间合金备用；

2)将纯金属铝、Al-Cu中间合金、Al-Si中间合金、Al-Ni中间合金投入熔炉中加热至750～800℃并保温30～50分钟，然后在上述原料表面覆盖防氧化保护剂继续熔炼直至全部熔化，得到熔液A；

3)熔液A搅拌并除去浮渣，然后将精炼剂投入熔液A中，搅拌后向炉内熔液A中持续通入氮气精炼10～15分钟，再静置5～8分钟后除去浮渣，得熔液B；

4)将熔液B过滤后导入铸模冷却成型，得到扁带状的铸条；

5)所得的铸条经裁断、切边、热轧、校直、抛光处理，得到铝基钎料成品，其组分以重量百分比计为：Cu 6～13％；Si 5～12％；Ni 1～3％；Zn＜0.2％；Fe＜0.4％；Mg＜0.1％；Al余量。

3.根据权利要求2所述的铝基钎料的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述防氧化保护剂的加入量为纯金属铝、Al-Cu中间合金、Al-Si中间合金、Al-Ni中间合金四种金属原料总重量的2～4％。

4.根据权利要求2或3所述的铝基钎料的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述精炼剂的加入量为熔液A重量的2～4％。

5.根据权利要求2或3所述的铝基钎料的制备方法，其特征在于：步骤3)中，通入的氮气压力为10～15KPa。

6.根据权利要求2或3所述的铝基钎料的制备方法，其特征在于：步骤5)中，采用热轧加工成形，轧制温度为400～490℃。

7.根据权利要求2或3所述的铝基钎料的制备方法，其特征在于：步骤1)中，先将纯金属铝、Al-Cu中间合金、Al-Si中间合金、Al-Ni中间合金加热到350～400℃备用。