CN102091883A - 一种含稀土的镁基镁合金钎焊钎料 - Google Patents

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乔培新
张建源
龙伟民
丁天然
钟素娟
李涛
潘建军
张冠星
张强
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Abstract

一种含稀土的镁基镁合金钎焊钎料，其特征在于：所述钎料包括下述质量百分比的原料，其中：Ce：1.0～3.0﹪，Al：30～34﹪，余量为Mg。本发明所提供的钎料熔化温度范围为385～406℃，钎焊温度范围为480～500℃，钎料具有良好的铺展性和间隙填充性，可用于固相线温度在500℃以上的镁合金的钎焊。尤其是采用该钎料高频感应钎焊工艺钎焊AZ31B镁合金接头时，只对接头部分加热，母材其余部分被加热较少，可有效地避免AZ31B镁合金基体材料的氧化和过烧，钎焊搭接接头抗剪强度在28～30MPa之间,钎焊对接接头抗拉强度在33～39MPa之间。和没有添加稀土Ce的同成分的镁合金钎料钎焊的AZ31B镁合金接头相比，钎焊接头抗拉强度和抗剪强度提高至少20%以上。

Description

一种含稀土的镁基镁合金钎焊钎料
技术领域
本发明涉及镁合金焊接连接技术领域，具体说是涉及一种含稀土的镁基镁合金钎焊钎料。
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。在电子、电器、交通、汽车、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。但是，目前已商业应用的镁合金钎料品种非常少，如美国的BMg-1（美国试验材料学会牌号AZ92A）、BMg-2a(美国试验材料学会牌号AZ125A)钎料钎焊温度范围分别是604～616℃和582～610℃，此钎焊温度太高，且配以的钎剂熔点温度也较高（538℃以上），[Committee on brazing and soldering. Brazing Manual[M].Third edition revised, 1975, 161-168.]。日本的MC3标准镁合金钎料的成分非常接近于美国的BMg-1，该钎料钎焊温度范围是605～615℃，此钎焊温度也太高。因此，上述的三种镁合金钎料只适用于钎焊AZ10A、K1A、M1A等几种镁合金，并不适于钎焊广泛应用的如Mg-Al-Zn系、Mg-Zn-Zr系、Mg-Mn系等镁合金。日本新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[T. Watanabe, S. Komatsu, K.Oohara. Development of flux and filler metal for brazing magnesium alloy AZ31B[J].Welding Journal, 2005, 84(3): 37-40.]。另外日本新研发的镁合金钎料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。[T. Watanabe，K. Oohara. Brazing of AZ31B magnesium alloy sheet[c].Conference on processing and manufacturing of advanced materials, Thermec 2006, 2007, 1603-1608.]。由于稀土元素具有特殊的核外电子排布及物理化学性质，在镁合金钎焊材料中加入微量稀土可以进一步提高和改善合金的综合性能。[李娜,刘建睿,王栓强.等.稀土在镁及镁合金中的应用.铸造技术[J] 2006, 27(10): 1133-1136.]。但目前还没有有关含稀土元素的镁合金钎焊材料的报道。
因此，研制一种含稀土元素、钎焊温度合适、价格低廉、易获得、工艺性优良、接头综合性能良好的钎料就成为镁合金结构件连接制造中急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种具有较低钎焊温度且有较高强度含稀土的镁基镁合金钎焊钎料。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明所的含稀土的镁合金钎焊钎料包括下述质量百分比的原料，其中：Ce：1.0～3.0﹪，Al：30～34﹪，余量为Mg。
由于本发明中的Al、Mg两种主要材料的成分是在二元共晶点附近，故钎料的熔化温度较低，添加少量的稀土Ce可以细化钎料晶粒同时可以减少金属间化合物的生成，从而也就提高了钎焊接头的强度。
本发明所提供的含稀土的镁合金钎焊钎料可采用公知的熔剂保护法进行熔炼，该熔剂保护法是利用低熔点的化合物在较低的温度下熔化成液态，在镁合金液面铺开，因阻止镁合金液与空气接触从而起到保护作用。钎料可以以块状、棒状、粒状、片状等形式使用，其中块状、粒状钎料可以熔炼后采用机械方法获得；棒状、片状钎料可以采用精密铸造方法获得。钎料可以采用保护气氛钎焊、感应钎焊、炉中钎焊、火焰钎焊、浸沾钎焊、超声波钎焊等工艺用于固相线温度在500℃以上的镁合金及其构件的钎焊。
本发明具有以下有益效果：
本发明所提供的含稀土的镁合金钎焊钎料熔化温度范围为385～406℃，钎焊温度范围为480～500℃。在钎焊温度下，钎料具有良好的铺展性和间隙填充性，可用于固相线温度在500℃以上的镁合金的钎焊。尤其是采用该钎料高频感应钎焊工艺钎焊AZ31B镁合金接头时，只对接头部分加热，母材其余部分被加热较少，可有效地避免AZ31B镁合金基体材料的氧化和过烧，钎焊搭接接头抗剪强度在28～30MPa之间,钎焊对接接头抗拉强度在33～39MPa之间。和没有添加稀土Ce的同成分的镁合金钎料钎焊的AZ31B镁合金接头相比，钎焊接头抗拉强度和抗剪强度提高至少20%以上。
 
具体实施方式
本发明以下将结合实施例作进一步描述：
实施例1
a、按钎料的化学成分及其质量百分比为：Ce：1.2﹪，Al：30.2﹪，余量为Mg；
b、采用熔剂保护法进行钎料合金熔炼，浇注成铸锭，然后采用机械分割将钎料分成长条块状。
采用本发明的钎料对AZ31B镁合金进行钎焊时，在钎焊前对AZ31B镁合金试样经砂纸打磨、丙酮清洗去除表面污物，钎料置于接头处，并在接头及钎料部位均匀撒布钎剂，接头由夹具固定后放入氩气保护装置进行高频感应钎焊；钎焊过程中氩气流量为0.3L/min，升温速度为200℃/min，钎焊温度范围为480～500℃，保温100s后，冷却至室温；钎焊后，接头外观成形良好，测定钎焊接头抗剪强度和抗拉强度，结果如表1中所示。
实施例2
a、按钎料的化学成分及其质量百分比为：Ce：2.1﹪，Al：32.5﹪，余量为Mg；
b、采用熔剂保护法进行钎料合金熔炼，浇注成铸锭，然后采用机械分割将钎料分成长条块状。
采用本发明的钎料对AZ31B镁合金进行钎焊时，在钎焊前对AZ31B镁合金试样经砂纸打磨、丙酮清洗去除表面污物，钎料置于接头处，并在接头及钎料部位均匀撒布钎剂，接头由夹具固定后放入氩气保护装置进行高频感应钎焊；钎焊过程中氩气流量为0.3L/min，升温速度为200℃/min，钎焊温度范围为480～500℃，保温100s后，冷却至室温；钎焊后，接头外观成形良好，测定钎焊接头抗剪强度和抗拉强度，结果如表1中所示。
实施例3
a、按钎料的化学成分及其质量百分比为：Ce：2.8﹪，Al：33.6﹪，余量为Mg；
b、采用熔剂保护法进行钎料合金熔炼，浇注成铸锭，然后采用机械分割将钎料分成长条块状。
采用本发明的钎料对AZ31B镁合金进行钎焊时，在钎焊前对AZ31B镁合金试样经砂纸打磨、丙酮清洗去除表面污物，钎料置于接头处，并在接头及钎料部位均匀撒布钎剂，接头由夹具固定后放入氩气保护装置进行高频感应钎焊。钎焊过程中氩气流量为0.3L/min，升温速度为200℃/min，钎焊温度范围为480～500℃，保温100s后，冷却至室温。钎焊后，接头外观成形良好，测定钎焊接头抗剪强度和抗拉强度，结果如表1中所示。
Figure 2011100008298100002DEST_PATH_IMAGE001
 
表1、实施例1-3中制备的钎料的成分及钎焊接头力学性能。

Claims (1)

1.一种含稀土的镁基镁合金钎焊钎料，其特征在于：所述钎料包括下述质量百分比的原料，其中：Ce：1.0～3.0﹪，Al：30～34﹪，余量为Mg。
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