CN102581509A - 一种Mg-Al-Cu-Sn镁合金钎焊钎料 - Google Patents

Abstract

一种Mg-Al-Cu-Sn镁合金钎焊钎料镁合金钎焊钎料，其特征在于：它包括下述质量百分比的原料，其中：Al：25～31﹪，Cu：1～3﹪，Sn：1～3﹪,余量为Mg。本发明所提供的Mg-Al-Cu-Sn镁合金钎焊钎料的熔化温度范围为421～438℃，钎焊温度范围为450～470℃；在此钎焊温度下，钎料具有良好的铺展性和间隙填充性，可适用于固相线温度在470℃以上的镁合金的钎焊。尤其是采用高频感应钎焊工艺钎焊AZ61A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AZ61A镁合金基体材料的氧化、软化和过烧，钎焊搭接接头抗剪强度在31～38MPa之间，钎焊对接接头抗拉强度在40～47MPa之间。

Description

一种Mg-Al-Cu-Sn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Mg-Al-Cu-Sn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，其具有密度低、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、国防和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，被誉为二十一世纪的绿色工程材料。但是，目前已商业应用的镁合金钎料品种很少，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，并不适用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℃之间）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，使得钎料成本大幅提高[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.]。此外，日本新研发的一种镁合金钎料In-Mg（钎料熔化温度范围473～484℃）中也含有大量的贵重金属In,其中In的质量百分比占到了63%左右，使得钎料成本明显提高[T. Watanabe, H. Saito, A. Yanagisawa, T. Sasaki. Ultrasonic brazing of magnesium alloy[J]. 熔接学会论文集 2010，28(1): 80-85]。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℃之间）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.]。 

因此，研制一种钎焊温度合适、价格低廉、易获得、工艺性能优良、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科学技术问题。

另一方面，由于产品轻量化的需求，对应用广泛的一些镁合金进行钎焊的需求也越来越迫切。因此研究开发这些镁合金钎焊所需的低熔点钎料，并使其付诸实施已经成为镁合金结构件制造过程中凾待解决的关键技术之一。

发明内容

本发明的目的正是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的Mg-Al-Cu-Sn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：

本发明的Mg-Al-Cu-Sn镁合金钎焊钎料包括下述质量百分比的原料，其中：Al：25～31﹪，Cu：1～3﹪，Sn：1～3﹪,余量为Mg。由于本发明中的Mg、Al、Cu三种材料的成分是在三元共晶点附近，故钎料的熔化温度较低。加入少量的Sn会使钎料的熔化温度进一步降低。

本发明所提供的Mg-Al-Cu-Sn镁合金钎焊钎料可采用公知技术中的熔剂保护法（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镁合金被氧化的作用）进行熔炼，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、挤压和轧制方法获得。

本发明所提供的Mg-Al-Cu-Sn镁合金钎焊钎料可以在保护气氛钎焊、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470℃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Mg-Al-Cu-Sn镁合金钎焊钎料的熔化温度范围为421～438℃，钎焊温度范围为450～470℃；在此钎焊温度下，钎料具有良好的铺展性和间隙填充性，可适用于固相线温度在470℃以上的镁合金的钎焊。尤其是采用高频感应钎焊工艺钎焊AZ61A（AZ61A镁合金固相线温度为525℃，液相线温度为610℃）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AZ61A镁合金基体材料的氧化和过烧，钎焊搭接接头抗剪强度在31～38MPa之间，钎焊对接接头抗拉强度在40～48MPa之间。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例作进一步说明：

实施例1：

a、按钎料的化学成分及其质量百分比取：Sn：1.1﹪，Al：25.2﹪，Cu：1.2﹪，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AZ61A镁合金进行钎焊时，在钎焊前对AZ61A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0.4L/min，升温速度为220℃/min，钎焊温度范围为450～470℃，保温80s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取：Sn：2.3﹪，Al：27.1﹪，Cu：2.1﹪，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AZ61A镁合金进行钎焊时，在钎焊前对AZ61A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0.4L/min，升温速度为220℃/min，钎焊温度范围为450～470℃，保温80s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取：Sn：1.9﹪，Al：29.5﹪，Cu：2.8﹪，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AZ61A镁合金进行钎焊时，在钎焊前对AZ61A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0.4L/min，升温速度为220℃/min，钎焊温度范围为450～470℃，保温80s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4

a、按钎料的化学成分及其质量百分比取：Sn：2.7﹪，Al：30.8﹪，Cu：1.9﹪，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AZ61A镁合金进行钎焊时，在钎焊前对AZ61A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0.4L/min，升温速度为220℃/min，钎焊温度范围为450～470℃，保温80s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，测试结果如下表1所示。

表1、实施例1-4中制备的钎料的化学成分及钎焊接头力学性能。

Claims (1)

1.一种Mg-Al-Cu-Sn镁合金钎焊钎料，其特征在于：它包括下述质量百分比的原料，其中：Al：25～31﹪，Cu：1～3﹪，Sn：1～3﹪,余量为Mg。