CN102658439A - 用于焊接铝或铝合金产品的钎焊铝焊环及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊接用装置，特别是涉及一种用于焊接铝或铝合金产品的钎焊铝焊环及其制备方法，包括环形的钎焊铝焊环外壳，钎焊铝焊环外壳内设有铝硅合金丝，铝硅合金丝之间填充有合金粉末，钎焊铝焊环外壳与铝硅合金丝各化学成分的重量百分比为：Si≤3%、Cu≤20%、Zn≤98%、Mn≤0.01%、Ag≤5%、Ni≤3%，其余为Al，合金粉末为KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体或由KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体和硅粉组成，合金粉末占钎焊铝焊环总重量的15%～30%，本发明钎剂活化温度范围小，提高钎料润湿性，流动性，节省焊接时间，焊后免清洗，符合ROHS环保要求，并且有极好的抗腐蚀性能，很高的导热与导电性能，以及极好的可加工性能。

Description

用于焊接铝或铝合金产品的钎焊铝焊环及制备方法

技术领域

本发明涉及一种焊接技术，特别是涉及一种用于焊接铝或铝合金产品的钎焊铝焊环及制备方法。

背景技术

随着制冷行业的迅速发展，铝质制冷配件，尤其是铝或铝合金产品的钎焊被越来越广泛的采用。铝合金的钎焊通常使用铝合金钎料，由于铝合金表面有一层致密的氧化膜，钎焊时必须添加钎剂，目前，铝合金管接头钎焊时钎剂都是手工添加，经常出现钎剂添加过多或添加不均匀的现象，一方面造成了钎剂的浪费，另一方面残渣过多难于清洗，采用酸的混合液对钎焊后的残渣进行浸泡去除处理时，常常导致铝制品的腐蚀，使用过程中发生泄露，并且导热与导电性能较差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种可以节约钎焊并且导热和导电性能较高的用于焊接铝或铝合金产品的钎焊铝焊环及其制备方法。

本发明的用于焊接铝或铝合金产品的钎焊铝焊环，包括环形的钎焊铝焊环外壳，所述钎焊铝焊环外壳内设有铝硅合金丝，所述铝硅合金丝之间填充有合金粉末，所述钎焊铝焊环外壳与铝硅合金丝各化学成分的重量百分比为：Si≤3%、Cu≤20%、Zn≤98%、Mn≤0.01%、Ag≤5%、Ni≤3%，其余为Al，所述合金粉末为KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体或由KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体和硅粉组成，所述合金粉末占钎焊铝焊环总重量的15%～30%。

作为优选方式，所述钎焊铝焊环外壳与铝硅合金丝各化学成分的重量百分比为：Si：3、Cu：0.7、Zn：40、Ag：0.3、Ni：0.05、Al：55.95。

作为优选方式，所述钎焊铝焊环外壳与铝硅合金丝各化学成分的重量百分比为：Si：2、Cu：5、Zn：90、Mn：0.01、Ni：0.01、Al：2.98。

进一步的，所述由KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体和硅粉的合金粉末重量比为：KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体：硅粉=1：0.2。

本发明的钎焊铝焊环制备方法，按照以下步骤完成：

一、铝合金的熔炼：

将工业纯铝置入坩埚中，在上面投入冰晶石覆盖剂，待纯铝完全熔化后，炉温升至1150～1200℃，加入精炼熔剂，精炼熔剂的重量占炉料总重量的0.1～0.2%，充分搅拌，将硅、铜、锌、铁和锰元素入坩埚中，充分搅拌，6～8分钟后降温至600～750℃出炉，将制得的铝合金熔液倒入中间包，经漏斗倒入浇铸模，制成其中各化学成分的重量百分比为：Si≤3%、Cu≤20%、Zn≤98%、Mn≤0.01%、Ag≤5%、Ni≤3%的铝合金铸锭；

二、挤压：

将铝合金锭去皮并切去冒口，在炉中预热至300～380℃，放入挤压机的料筒中进行挤压，挤压机的模片预热至380～400℃，料筒温度为300～350℃，挤压速度为10～15cm/s，挤压比为200～300，分别挤压成带状铝合金和丝状铝合金；

三、制箔及拉丝：

选用碾轧制箔机，预压辊和成型辊对上述步骤制得的带状铝合金进行电阻预热，预热温度为150～180℃，轧制速度为20～30cm/s，成型压辊保持冷却并涂润滑剂，轧制成铝合金箔，预压辊和成型模孔之间通电对上述步骤制得的丝状铝合金进行电阻预热，预热温度为180～220℃，轧制速度为15～35cm/s，成型压辊保持冷却并涂润滑剂，拉拔成铝硅合金丝；

四、合金粉末的制备：

将合金粉末原料，经球磨机充分研磨，制得粉末粒度为20nm~200μm的合金粉末；

五、药芯铝焊环的制造：

选用药芯焊丝生产线，通过成型辊对步骤三制得的铝合金箔进行拉拔，成型辊槽将铝合金箔轧制成U型槽，将步骤三制得的铝硅合金丝置于铝合金箔的U型槽中，然后将步骤四制得的合金粉末通过漏斗连续加入到U型槽中，拉拔速度为10～30cm/s，通过成型模孔制成药芯焊丝，最后选用制环设备制成药芯铝焊环。

与现有技术相比本发明的有益效果为：本发明钎剂活化温度范围小，提高钎料润湿性，流动性，节省焊接时间，焊后免清洗，符合ROHS环保要求，并且有极好的抗腐蚀性能，较高的导热与导电性能，以及极好的可加工性能，对经阳极化处理的材料，配色时十分理想。

附图说明

图1是本发明中用于焊接铝或铝合金产品的钎焊铝焊环实施例的结构示意图；

图2是沿图1中A-A的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例一：

参见图1和图2，一种用于焊接铝或铝合金产品的钎焊铝焊环，包括环形的钎焊铝焊环外壳1，钎焊铝焊环外壳1内设有铝硅合金丝2，铝硅合金丝2之间填充有合金粉末，钎焊铝焊环外壳1与铝硅合金丝2各化学成分的重量百分比为：Si：1、Cu:18、Zn:50、Mn:0.005、Ag:1、Ni：3、AL：26.95，合金粉末为KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体或由KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体和硅粉组成，合金粉末占钎焊铝焊环总重量的15%～30%，由KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体和硅粉的合金粉末重量比为：KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体：硅粉=1：0.2，合金粉末为KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体或由KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体和硅粉组成，合金粉末占钎焊铝焊环总重量的18%。

钎焊铝焊环制备方法，按照以下步骤完成：

一、铝合金的熔炼：

将工业纯铝置入坩埚中，在上面投入冰晶石覆盖剂，待纯铝完全熔化后，炉温升至1150～1200℃，加入精炼熔剂，精炼熔剂的重量占炉料总重量的0.1～0.2%，充分搅拌，将硅、铜、锌、铁和锰元素入坩埚中，充分搅拌，6～8分钟后降温至600～750℃出炉，将制得的铝合金熔液倒入中间包，经漏斗倒入浇铸模，制成其中各化学成分的重量百分比为：Si：1、Cu:18、Zn:50、Mn:0.005、Ag:1、Ni：3的铝合金铸锭；

二、挤压：

将铝合金锭去皮并切去冒口，在炉中预热至300～380℃，放入挤压机的料筒中进行挤压，挤压机的模片预热至380～400℃，料筒温度为300～350℃，挤压速度为10～15cm/s，挤压比为200～300，分别挤压成带状铝合金和丝状铝合金；

三、制箔及拉丝：

选用碾轧制箔机，预压辊和成型辊对上述步骤制得的带状铝合金进行电阻预热，预热温度为150～180℃，轧制速度为20～30cm/s，成型压辊保持冷却并涂润滑剂，轧制成铝合金箔，预压辊和成型模孔之间通电对上述步骤制得的丝状铝合金进行电阻预热，预热温度为180～220℃，轧制速度为15～35cm/s，成型压辊保持冷却并涂润滑剂，拉拔成铝硅合金丝；

四、合金粉末的制备：

将合金粉末原料，经球磨机充分研磨，制得粉末粒度为20nm~200μm的合金粉末；

五、药芯铝焊环的制造：

选用药芯焊丝生产线，通过成型辊对步骤三制得的铝合金箔进行拉拔，成型辊槽将铝合金箔轧制成U型槽，将步骤三制得的铝硅合金丝置于铝合金箔的U型槽中，然后将步骤四制得的合金粉末通过漏斗连续加入到U型槽中，拉拔速度为10～30cm/s，通过成型模孔制成药芯焊丝，最后选用制环设备制成药芯铝焊环。

实施例二：

参见图1和图2，一种用于焊接铝或铝合金产品的钎焊铝焊环，包括环形的钎焊铝焊环外壳1，钎焊铝焊环外壳1内设有铝硅合金丝2，铝硅合金丝2之间填充有合金粉末，钎焊铝焊环外壳1与铝硅合金丝2各化学成分的重量百分比为：Si：1、Cu：10、Zn：50、Mn：0.01、Ag：5、Ni：3、Al：30.99，合金粉末为KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体或由KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体和硅粉组成，合金粉末占钎焊铝焊环总重量的30%，由KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体和硅粉的合金粉末重量比为：KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体：硅粉=1：0.2。

实施例三：

参见图1和图2，一种用于焊接铝或铝合金产品的钎焊铝焊环，包括环形的钎焊铝焊环外壳1，钎焊铝焊环外壳1内设有铝硅合金丝2，铝硅合金丝2之间填充有合金粉末，钎焊铝焊环外壳1与铝硅合金丝2各化学成分的重量百分比为Si：3、Cu：0.7、Zn：40、Ag：0.3、Ni：0.05、Al：55.95，合金粉末为KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体或由KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体和硅粉组成，合金粉末占钎焊铝焊环总重量的15%，由KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体和硅粉的合金粉末重量比为：KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体：硅粉=1：0.2。

实施例四：

参见图1和图2，一种用于焊接铝或铝合金产品的钎焊铝焊环，包括环形的钎焊铝焊环外壳1，钎焊铝焊环外壳1内设有铝硅合金丝2，铝硅合金丝2之间填充有合金粉末，钎焊铝焊环外壳1与铝硅合金丝2各化学成分的重量百分比为：Si：2、Cu：5、Zn：90、Mn：0.01、Ni：0.01、Al：2.98，合金粉末为KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体或由KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体和硅粉组成，合金粉末占钎焊铝焊环总重量的20%，由KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体和硅粉的合金粉末重量比为：KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体：硅粉=1：0.2。

实施例五：

参见图1和图2，一种用于焊接铝或铝合金产品的钎焊铝焊环，包括环形的钎焊铝焊环外壳1，钎焊铝焊环外壳1内设有铝硅合金丝2，铝硅合金丝2之间填充有合金粉末，钎焊铝焊环外壳1与铝硅合金丝2各化学成分的重量百分比为： Si：2、Cu：0.2、Ni：0.03、Al：97.77，合金粉末为KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体或由KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体和硅粉组成，合金粉末占钎焊铝焊环总重量的20%，由KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体和硅粉的合金粉末重量比为：KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体：硅粉=1：0.2。

综合上述，本发明中用于焊接铝或铝合金产品的钎焊铝焊环及其制备方法的钎剂活化温度范围小，提高钎料润湿性，流动性，节省焊接时间，焊后免清洗，符合ROHS环保要求，并且有极好的抗腐蚀性能，很高的导热与导电性能，以及极好的可加工性能，对经阳极化处理的材料，配色时十分理想，广泛运用于铁路机车、电力、化学、食品等行业。

从以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于焊接铝或铝合金产品的钎焊铝焊环，其特征在于：包括环形的钎焊铝焊环外壳，所述钎焊铝焊环外壳内设有铝硅合金丝，所述铝硅合金丝之间填充有合金粉末，所述钎焊铝焊环外壳与铝硅合金丝各化学成分的重量百分比为：Si≤3%、Cu≤20%、Zn≤98%、Mn≤0.01%、Ag≤5%、Ni≤3%，其余为Al，所述合金粉末为KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体或由KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体和硅粉组成，所述合金粉末占钎焊铝焊环总重量的15%～30%。

2.如权利要求1所述的用于焊接铝或铝合金产品的钎焊铝焊环，其特征在于：所述钎焊铝焊环外壳与铝硅合金丝各化学成分的重量百分比为：Si：3、Cu：0.7、Zn：40、Ag：0.3、Ni：0.05、Al：55.95。

3.如权利要求1所述的用于焊接铝或铝合金产品的钎焊铝焊环，其特征在于：所述钎焊铝焊环外壳与铝硅合金丝各化学成分的重量百分比为：Si：2、Cu：5、Zn：90、Mn：0.01、Ni：0.01、Al：2.98。

4.如权利要求1—3所述的用于焊接铝或铝合金产品的钎焊铝焊环，其特征在于：所述由KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体和硅粉的合金粉末重量比为：KAlF₄和K_３AlF_６的共晶体：硅粉=1：0.2。

5.一种钎焊铝焊环制备方法，其特征在于：按照以下步骤完成：

一、铝合金的熔炼：

将工业纯铝置入坩埚中，在上面投入冰晶石覆盖剂，待纯铝完全熔化后，炉温升至1150～1200℃，加入精炼熔剂，精炼熔剂的重量占炉料总重量的0.1～0.2%，充分搅拌，将硅、铜、锌、铁和锰元素入坩埚中，充分搅拌，6～8分钟后降温至600～750℃出炉，将制得的铝合金熔液倒入中间包，经漏斗倒入浇铸模，制成其中各化学成分的重量百分比为：Si≤3%、Cu≤20%、Zn≤98%、Mn≤0.01%、Ag≤5%、Ni≤3%的铝合金铸锭；

二、挤压：

将铝合金锭去皮并切去冒口，在炉中预热至300～380℃，放入挤压机的料筒中进行挤压，挤压机的模片预热至380～400℃，料筒温度为300～350℃，挤压速度为10～15cm/s，挤压比为200～300，分别挤压成带状铝合金和丝状铝合金；

三、制箔及拉丝：

选用碾轧制箔机，预压辊和成型辊对上述步骤制得的带状铝合金进行电阻预热，预热温度为150～180℃，轧制速度为20～30cm/s，成型压辊保持冷却并涂润滑剂，轧制成铝合金箔，预压辊和成型模孔之间通电对上述步骤制得的丝状铝合金进行电阻预热，预热温度为180～220℃，轧制速度为15～35cm/s，成型压辊保持冷却并涂润滑剂，拉拔成铝硅合金丝；

四、合金粉末的制备：

将合金粉末原料，经球磨机充分研磨，制得粉末粒度为20nm~200μm的合金粉末；

五、药芯铝焊环的制造：

选用药芯焊丝生产线，通过成型辊对步骤三制得的铝合金箔进行拉拔，成型辊槽将铝合金箔轧制成U型槽，将步骤三制得的铝硅合金丝置于铝合金箔的U型槽中，然后将步骤四制得的合金粉末通过漏斗连续加入到U型槽中，拉拔速度为10～30cm/s，通过成型模孔制成药芯焊丝，最后选用制环设备制成药芯铝焊环。

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