CN102699562A - 一种铝用低温软钎料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种铝用低温软钎料及其制备方法，属于焊接技术领域。其特征在于其组分及其质量百分比为：SnPb共晶合金90～92％、AgCu共晶合金1.5～2％、Zn元素6～10％和Bi元素0.5～1％。本发明采用钢模缓冷制备Sn～Pb～Zn钎料，并用于润湿或连接铝及铝合金，保证良好的钎焊工艺性和接头力学性能。最大接头强度可达20MPa，该强度比现有方法制备的铝合金接头强度要大，而且工艺更简单,无需中间层。本发明采用AgCu共晶、Zn和Bi元素，使得钎料的液相线基本不变，通过钢模快冷工艺制备的钎料其熔化区间很窄，钎料熔化均匀，合金元素的扩散能力强，所以采用钢模制备的钎料润湿性较好。

Description

一种铝用低温软钎料及其制备方法

技术领域

本发明一种铝用低温软钎料及其制备方法，属于焊接技术领域，具体涉及一种铝用低温软钎料及其制备方法的技术方案。 

背景技术

铝合金具有重量轻、耐腐蚀性好和导热导电性能良好等特性。在航空、航天、电子、汽车、建材等军用和民用工业领域的应用越来越广泛。但是，由于铝合金表面容易生成致密氧化层，钎料难以润湿铝合金表面，所以铝合金的钎焊还局限于纯铝及6063等个别牌号上，大量的强度级别较高的铝合金还是无法进行钎焊。另一方面，由于产品轻量化和美观的需求，对铝合金进行钎焊的需求越来越迫切，仅仅纯铝及6063等级别铝合金的钎焊已经不能满足对结构强度、刚度和美观的技术要求，因此研究开发铝合金钎焊所需的低温钎料是解决铝合金构件制造需解决的关键技术之一。 

目前，低温软钎料主要是Sn～Zn、Sn～Pn等几种，但是Sn～Zn钎料焊接接头抗腐蚀性能不强，Sn～Pb基本不润湿铝合金。因而需要添加其他的元素使其性能改变。因此，添加某些元素是研究低熔化温度的铝合金钎料领域的研究热点之一。在Sn～Pb钎料中加入Ag、Cu、Sb等元素可以改变其润湿性、抗腐蚀性、提高强度等作用。因此，研发一种具有优良工艺性和接头力学性能的低温铝钎料及其制备方法是铝及铝合金连接材料领域亟待解决的技术问题。 

经对现有技术的文献检索发现，赵振清、王春青、杜淼和黄毅等在《焊接学报》2005年第7期上发表的《LD31铝合金电刷镀SnPb钎料合金软钎焊》，该文中提出采用在LD31表面电刷镍阻挡层、铜改性层，将LD31铝合金的连接转化为铜的连接，在镀铜层的表面电刷镀SnPb钎料直接进行钎焊，该研究实现了铝合金的低温软钎焊，接头的抗剪强度可达20MPa。其不足在于：在钎焊铝合金以前需要进行两次电镀工艺，工艺过程比较繁琐。 

发明内容

本发明一种铝用低温软钎料及其制备方法的目的在于：针对上述现有技术存在的不足和问题，为了解决这上述现有技术中工艺繁琐的问题，从而提供一种采用钢模缓冷制备Sn～Pb～Zn钎料，并用于润湿或连接铝及铝合金，保证良好的钎焊工艺性和接头力学性能的，简单实用的铝用低温软钎料及其制备方法的技术方案。 

本发明一种铝用低温软钎料，其特征在于是一种采用钢模缓冷制备Sn～Pb～Zn并用于润湿或连接铝及铝合金的铝用低温软钎料，该铝用低温软钎料的组分及其质量百分比为：SnPb共晶合金90～92％、AgCu共晶合金1.5～2％、Zn元素6～10％和Bi元素0.5～1％，其所述的SnPb共晶合金的组分及质量百分比为：63％Sn以及37％Pb，其所述的AgCu共晶合金的组分及质量百分比为：72％Ag以及28％Cu，钎料的熔化温度为180～195℃，钎焊温度为230～300℃，最大接头强度可达20MPa。 

上述一种铝用低温软钎料的制备方法，其特征在于是一种采用钢模缓冷制备Sn～Pb～Zn钎料，并用于润湿或连接铝及铝合金，保证良好的钎焊工艺性和接头力学性能的铝用低温软钎料的制备方法，该方法的组分配方为：该铝用低温软钎料的组分及其质量百分比为：SnPb共晶合金90～92％、AgCu共晶合金1.5～2％、Zn元素6～10％和Bi元素0.5～1％，其所述的SnPb共晶合金的组分及质量百分比为：63％Sn以及37％Pb，其所述的AgCu共晶合金的组分及质量百分比为：72％Ag以及28％Cu，该方法的技术方案通过以下具体步骤实现的： 

第一步、先将SnPb共晶钎料放入石英容器中熔化，然后加入质量比为1.5～2的AgCu共晶并升温到800～1000℃，其所述的SnPb共晶钎料是指：含63％Sn以及37％Pb的钎料，其所述的AgCu共晶是指：含72％Ag以及28％Cu的钎料；

第二步、向石英容器中熔融的SnPb和AgCu共晶加入用锡纸包好的质量比为6～10的Zn、0.5～1的Bi，再升温至800～1000℃将锡纸内的Zn和Bi熔化，然后将石英容器置于室温环境下缓慢冷却至180～200℃，制成混合钎料，所述的锡纸是指：一种涂上或贴以像银的膜状金属纸；

第三步、第二步进行的同时将钢模加热至180～200℃，并将石英容器中的混合钎料浇铸至钢模内；

第四步、将装有混合钎料的钢模置于室温环境下冷却得到铝用低温软钎料。

本发明一种铝用低温软钎料及其制备方法的有益效果：采用上述步骤和工艺制备的铝用软钎料尺寸直径为2.0±0.1mm,且表面光洁，具有良好的韧性。钎料的熔化温度为180～195℃，钎焊温度为230～300℃，该钎料适合对强度要求不是太强的铝及铝合金的钎焊，适用的钎焊工艺方法有火焰钎焊、炉中钎焊、气体护钎焊及盐浴钎焊等，采用该钎料，配合软钎剂炉中钎焊纯铝和6061铝合金，钎料工艺性性好，最大接头强度可达20MPa，该强度比现有方法制备的铝合金接头强度要大，而且工艺更简单, 无需中间层。本发明采用AgCu共晶、Zn和Bi元素，使得钎料的液相线基本不变，通过钢模快冷工艺制备的钎料其熔化区间很窄，钎料熔化均匀，合金元素的扩散能力强，所以采用钢模制备的钎料润湿性较好。 

附图说明

图1 本发明软钎料金相图。  

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。 

实施方式1： 

组分配方：钎料的组分和含量按质量百分比为：SnPb共晶92％，AgCu共晶1.5％，Zn6％，Bi0.5％。

制备方法： 

将按上述配比的原料准备好，先将SnPb共晶钎料放入石英容器中熔化，然后加入AgCu共晶然后升温到800℃，然后加入用锡纸包好Zn、Bi、Sb，将其熔化，然后缓冷致180℃，将钢模加热至180℃，以保证浇铸的钎料的流动性，浇铸完毕的钎料冷却至室温，从而得到铝用软钎料, 图1为该软钎料金相图。制备好的钎料的熔化温度范围为180℃，钎焊温度为230℃，配合钎剂炉中钎焊，钎焊6061铝合金的接头剪切强度为20Mpa。

  实施方式2：

组分配方：SnPb共晶93％，AgCu共晶1.5％，Zn6％，Bi0.5％ 。

制备方法：将按上述配比的原料准备好，先将SnPb共晶钎料放入石英容器中熔化，然后加入AgCu共晶然后升温到950℃，然后加入用锡纸包好Zn、Bi、Sb，将其熔化，然后缓冷致950℃，将钢模加热至190℃，以保证浇铸的钎料的流动性，浇铸完毕的钎料冷却至室温，从而得到铝用软钎料。制备好的钎料的熔化温度为195℃，钎焊温度为300℃，配合钎剂炉中润湿铝合金，润湿角最小为20度，润湿性很好。 

实施方式3： 

组分配方：SnPb共晶90％，AgCu共晶2％，Zn7％，Bi1％

制备方法：将按上述配比的原料准备好，先将SnPb共晶钎料放入石英容器中熔化，然后加入AgCu共晶然后升温到1000℃，然后加入用锡纸包好Zn、Bi、Sb，将其熔化，然后缓冷致200℃；将钢模加热至200℃，以保证浇铸的钎料的流动性；浇铸完毕的钎料冷却至室温，从而得到铝用软钎料。制备好的钎料的熔化温度为190℃，钎焊温度为280℃配合钎剂炉中润湿铝合金，润湿角最小为17度，润湿性很好。

Claims (2)

1.一种铝用低温软钎料，其特征在于是一种采用钢模缓冷制备Sn～Pb～Zn并用于润湿或连接铝及铝合金的铝用低温软钎料，该铝用低温软钎料的组分及其质量百分比为：SnPb共晶合金90～92％、AgCu共晶合金1.5～2％、Zn元素6～10％和Bi元素0.5～1％，其所述的SnPb共晶合金的组分及质量百分比为：63％Sn以及37％Pb，其所述的AgCu共晶合金的组分及质量百分比为：72％Ag以及28％Cu，钎料的熔化温度为180～195℃，钎焊温度为230～300℃，最大接头强度可达20MPa。

2.权利要求1所述一种铝用低温软钎料的制备方法，其特征在于是一种采用钢模缓冷制备Sn～Pb～Zn钎料，并用于润湿或连接铝及铝合金，保证良好的钎焊工艺性和接头力学性能的铝用低温软钎料的制备方法，该方法的组分配方为：该铝用低温软钎料的组分及其质量百分比为：SnPb共晶合金90～92％、AgCu共晶合金1.5～2％、Zn元素6～10％和Bi元素0.5～1％，其所述的SnPb共晶合金的组分及质量百分比为：63％Sn以及37％Pb，其所述的AgCu共晶合金的组分及质量百分比为：72％Ag以及28％Cu，该方法的技术方案通过以下具体步骤实现的：

第一步、先将SnPb共晶钎料放入石英容器中熔化，然后加入质量比为1.5～2的AgCu共晶并升温到800～1000℃，其所述的SnPb共晶钎料是指：含63％Sn以及37％Pb的钎料，其所述的AgCu共晶是指：含72％Ag以及28％Cu的钎料；

第二步、向石英容器中熔融的SnPb和AgCu共晶加入用锡纸包好的质量比为6～10的Zn、0.5～1的Bi，再升温至800～1000℃将锡纸内的Zn和Bi熔化，然后将石英容器置于室温环境下缓慢冷却至180～200℃，制成混合钎料，所述的锡纸是指：一种涂上或贴以像银的膜状金属纸；

第三步、第二步进行的同时将钢模加热至180～200℃，并将石英容器中的混合钎料浇铸至钢模内；

第四步、将装有混合钎料的钢模置于室温环境下冷却得到铝用低温软钎料。

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