CN102776424B

CN102776424B - 硬钎焊铝合金

Info

Publication number: CN102776424B
Application number: CN201210239726.1A
Authority: CN
Inventors: 叶伟炳
Original assignee: Dongguan Wenyu Industrial Co Ltd
Current assignee: Dongguan Wenyu Industrial Co Ltd
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2032-07-11
Also published as: CN102776424A

Abstract

本发明涉及钎焊材料，特别涉及一种硬钎焊铝合金，其包括以重量百分比wt％表示的以下组分：Si 3-12wt％，Mn 0.9-2.5wt％，Fe 0.25-0.4wt％，Zr 0.05-0.25wt％，Cu 1.2-2.2wt％，Co 0.1-0.5wt％，Bi 0.03-0.3wt％，余量Al。本发明所述的硬钎焊铝合金生产无须使用焊剂，亦无须特殊设备，成本低廉，同时具有优异的耐腐蚀性能及钎焊后硬度。

Description

硬钎焊铝合金

技术领域

本发明涉及铝合金，尤其是一种硬钎焊铝合金。

背景技术

钎焊属于固相连接，与熔化焊方法不同，钎焊时母材不熔化，采用比母材熔化温度低的钎料，加热温度采取低于母材固相线而高于钎料液相线的一种连接方法。当被连接的零件和钎料加热到钎料熔化，利用液态钎料在母材表面润湿、铺展与母材相互溶解和扩散和在母材间隙中润湿、毛细流动、填缝与母材相互溶解和扩散而实现零件间的连接。目前使用最广泛的硬钎焊技术，是在要装配的零件上涂覆非腐蚀性的“焊剂”，然后在受控的氮气气氛下进行的硬钎焊，最为常用的是Nocolok焊剂；但是该技术存在成本较高，沉积需要特殊设备，以及产生的废液难以处理等问题。为解决上述问题人们进行了广泛的研究，其中最重要的成果是镍沉积硬钎焊方法，该方法使得合金材料的耐腐蚀性能有所提高，但是使用的设备更加复杂，并且还须继续处理由镍镀槽产生的废液，对于应用Nocolok焊剂的技术而言进步并不明显，而所得产品的综合性能也不如Nocolok硬钎焊产品。

CN 100581700C公开了一种用于硬钎焊的铝合金带或片，其包括至少80重量％铝和0.01-0.5％的钇和/或0.05-0.5％的铋，该带或片在至少一个面涂覆有硬钎焊合金。所述带或片用于无焊剂焊接的产品的生产。

CN 1100889C公开了一种片、板或挤压件形式的用于钎焊组件的铝合金，其具有以下组成(wt.％)：Si＜0.15，Mn 0.7-1.5，Mg最高0.8，Cu 0.5-1.5，Fe＜0.4，Cr＜0.30，Ti＜0.30，V＜0.30，Zr＜0.30，其它元素每种＜0.05，总量＜0.15，余量为铝并且，所述铝合金以时效态提供。

CN 100503134C公开了一种基本上不含锂和不含钙的铝合金钎焊材料，其具有以重量％表示的以下组成：Si 5.0-14.0；Fe 0.1-0.7；Mn 0.2-1.5；Mg最大2.0；Zn最大1.0；至多1重量％的作为合金化元素的可选的润湿剂，和余量Al及不可避免的杂质。

现有技术尚不能提供一种成本低廉，无需特殊设备及处理废液难题而性能却优于Nocolok产品的硬钎焊铝合金。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种成本低廉的硬钎焊铝合金，其生产无须使用焊剂，亦无须特殊设备，同时具有优异的耐腐蚀性能及钎焊后硬度。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种硬钎焊铝合金，包括以重量百分比wt％表示的以下组分：Si 3-12wt％，Mn 0.9-2.5wt％，Fe 0.25-0.4wt％，Zr 0.05-0.25wt％，Cu 1.2-2.2wt％，Co 0.1-0.5wt％，Bi 0.03-0.3wt％，余量Al。

所述Si的量，以常规方式进行选择，以提供合金所需的钎焊性能。

在本发明所述的硬钎焊铝合金中，所述Si的重量百分比为3-12wt％，例如可以是3-7wt％，4-10wt％，4.5-8wt％，5-10wt％，6-12wt％，3wt％，3.1wt％，3.5wt％，4wt％，4.4wt％，4.6wt％，5wt％，5.5wt％，5.8wt％，6wt％，6.1wt％，6.5wt％，7wt％，7.2wt％，8wt％，8.7wt％，9wt％，9.6wt％，10wt％，10.3wt％，10.5wt％，11wt％，11.6wt％，12wt％；优选为4-10wt％；最优选为5-8wt％。

所述Mn是为获得所要求的耐腐蚀性和强度水平所添加的主要合金元素。Mn的量过多或过少都不利于改善合金材料的耐腐蚀性。并且，在含有较高的Si含量的包覆或填料层中，对于改善硬钎焊产品中再次固化的合金材料的腐蚀性，Mn能够起到显著的作用。

在本发明所述的硬钎焊铝合金中，所述Mn的重量百分比为0.9-2.5wt％，例如可以是0.9-1.5wt％，0.95-1.8wt％，1-1.2wt％，1.6-2.4wt％，1.4-2.5wt％，0.9wt％，0.93wt％，1.0wt％，1.06wt％，1.1wt％，1.2wt％，1.3wt％，1.4wt％，1.47wt％，1.5wt％，1.6wt％，1.65wt％，1.7wt％，1.8wt％，1.85wt％，1.9wt％，2wt％，2.08wt％，2.16wt％，2.25wt％，2.3wt％，2.4wt％，2.5wt％；优选为1-2.2wt％；最优选为1.5-2wt％。

所述Fe在所有已知的商品铝合金中都存在，在根据本发明的铝合金中，Fe不是一种所要求的合金元素而故意添加，Fe的量主要依靠合金材料来源。

在本发明所述的硬钎焊铝合金中，所述Fe的重量百分比为0.25-0.4wt％，例如可以是0.25-0.35wt％，0.26-0.33wt％，0.27-0.37wt％，0.3-0.39wt％，0.32-0.36wt％，0.31-0.4wt％，0.25wt％，0.26wt％，0.27wt％，0.28wt％，0.29wt％，0.30wt％，0.31wt％，0.32wt％，0.33wt％，0.34wt％，0.35wt％，0.36wt％，0.37wt％，0.38wt％，0.39wt％，0.4wt％；优选为0.28-0.38wt％；最优选为0.3-0.35wt％。

所述Zr少量添加到合金材料中可以提高耐腐蚀性。

在本发明所述的硬钎焊铝合金中，所述Zr的重量百分比为0.05-0.25wt％，例如可以是0.05-0.2wt％，0.07-0.15wt％，0.08-0.16wt％，0.1-0.24wt％，0.18-0.25wt％，0.05wt％，0.06wt％，0.07wt％，0.08wt％，0.09wt％，0.1wt％，0.11wt％，0.12wt％，0.13wt％，0.14wt％，0.15wt％，0.16wt％，0.17wt％，0.18wt％，0.19wt％，0.2wt％，0.21wt％，0.22wt％，0.23wt％，0.24wt％，0.25wt％；优选为0.08-0.2wt％；最优选为0.1-0.15wt％。

所述Cu在含量较高时可以改善钎焊后的强度。

在本发明所述的硬钎焊铝合金中，所述Cu的重量百分比为1.2-2.2wt％，例如可以是1.2-1.5wt％，1.3-1.7wt％，1.35-2wt％，1.5-1.75wt％，1.8-2.2wt％，1.2wt％，1.25wt％，1.3wt％，1.39wt％，1.4wt％，1.45wt％，1.5wt％，1.52wt％，1.6wt％，1.64wt％，1.7wt％，1.78wt％，1.8wt％，1.83wt％，1.9wt％，2.0wt％，2.01wt％，2.1wt％，2.16wt％，2.2wt％；优选为1.4-2.0wt％；最优选为1.5-1.8wt％。

所述Co在高达982摄氏度时仍然坚硬，是制造硬合金是常用元素，可以提高钎焊后的强度。

在本发明所述的硬钎焊铝合金中，所述Co的重量百分比为0.1-0.5wt％，例如可以是0.1-0.3wt％，0.15-0.25wt％，0.2-0.35wt％，0.25-0.45wt％，0.28-0.5wt％，0.1wt％，0.11wt％，0.15wt％，0.16wt％，0.2wt％，0.21wt％，0.25wt％，0.26wt％，0.3wt％，0.33wt％，0.35wt％，0.37wt％，0.4wt％，0.42wt％，0.45wt％，0.49wt％，0.5wt％；优选为0.2-0.4wt％；最优选为0.25-0.35wt％。

所述Bi能够显著改善合金的析出动力学，增大强化相的析出密度并使其均匀分布；同时，被吸附在再结晶晶界的Bi原子能降低界面的界面能，阻碍了晶界的移动，使得再结晶晶粒的长大使到抑制，即微量Bi的存在既细化了晶粒，又强化了晶界，使得钎焊后的强度提高。

在本发明所述的硬钎焊铝合金中，所述Bi的重量百分比为0.03-0.3wt％，例如可以是0.03-0.1wt％，0.05-0.15wt％，0.09-0.25wt％，0.11-0.2wt％，0.12-0.3wt％，0.03wt％，0.04wt％，0.05wt％，0.06wt％，0.07wt％，0.08wt％，0.09wt％，0.1wt％，0.11wt％，0.12wt％，0.13wt％，0.14wt％，0.15wt％，0.16wt％，0.17wt％，0.18wt％，0.19wt％，0.2wt％，0.21wt％，0.22wt％，0.23wt％，0.24wt％，0.25wt％，0.26wt％，0.27wt％，0.28wt％，0.29wt％，0.3wt％，；优选为0.05-0.25wt％；最优选为0.1-0.2wt％。

综上所述，本发明优选的技术方案为：

一种硬钎焊铝合金，包括以重量百分比wt％表示的以下组分：Si 4-10wt％，Mn1-2.2wt％，Fe 0.28-0.38wt％，Zr 0.08-0.2wt％，Cu 1.4-2.0wt％，Co 0.2-0.4wt％，Bi 0.05-0.25wt％，余量Al。

本发明最优选的技术方案为：

一种硬钎焊铝合金，包括以重量百分比wt％表示的以下组分：Si 5-8wt％，Mn 1.5-2wt％，Fe 0.3-0.35wt％，Zr 0.1-0.15wt％，Cu 1.5-1.8wt％，Co 0.25-0.35wt％，Bi 0.1-0.2wt％，余量Al。

优选地，本发明所述的硬钎焊铝合金中基本上不含其他的杂质。此处术语“基本上不含”指的是不具有有意地添加到合金组成中的显著的该组分的量，例如＜0.005％的水平，更优选没有，可以理解在所期望的最终产品中可具有痕量附带元素和/或杂质。

本发明所述的“包括”，意指其除所述组分之外，还可以含有其他组分，这些其他组分赋予所述的硬钎焊铝合金以不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……制成”。不管本发明所述耐腐蚀铝合金钎焊材料包括何种成分，所述硬钎焊铝合金的重量百分比之和为100%。

进一步地，本发明还提供一种硬钎焊的零件，其为使用所述硬钎焊铝合金制成的热交换器。

与现有技术相比，本发明所述的硬钎焊铝合金生产无须使用焊剂，亦无须特殊设备，成本低廉，同时具有优异的耐腐蚀性能及钎焊后硬度。

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，但下述的各个实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的权利范围以权利要求书为准。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1：

一种硬钎焊铝合金，包括以重量百分比wt％表示的以下组分：Si 8wt％，Mn 1.5wt％，Fe 0.35wt％，Zr 0.1wt％，Cu 1.8wt％，Co 0.25wt％，Bi 0.2wt％，余量Al。

将本实施例获得的硬钎焊铝合金暴露于3wt％的NaCl溶液中，30h未见腐蚀；将其钎焊后0.2％屈服强度为470MPa。

实施例2：

一种硬钎焊铝合金，包括以重量百分比wt％表示的以下组分：Si 5wt％，Mn 2wt％，Fe 0.3wt％，Zr 0.15wt％，Cu 1.5wt％，Co 0.35wt％，Bi 0.1wt％，余量Al。

将本实施例获得的硬钎焊铝合金暴露于3wt％的NaCl溶液中，30h未见腐蚀；将其钎焊后0.2％屈服强度为468MPa。

实施例3：

一种硬钎焊铝合金，包括以重量百分比wt％表示的以下组分：Si 10wt％，Mn 1wt％，Fe 0.38wt％，Zr 0.08wt％，Cu 2.0wt％，Co 0.2wt％，Bi 0.25wt％，余量Al。

将本实施例获得的硬钎焊铝合金暴露于3wt％的NaCl溶液中，30h未见腐蚀；将其钎焊后0.2％屈服强度为465MPa。

实施例4：

一种硬钎焊铝合金，包括以重量百分比wt％表示的以下组分：Si 4wt％，Mn 2.2wt％，Fe 0.28wt％，Zr 0.2wt％，Cu 1.4wt％，Co 0.4wt％，Bi 0.05wt％，余量Al。

将本实施例获得的硬钎焊铝合金暴露于3wt％的NaCl溶液中，30h未见腐蚀；将其钎焊后0.2％屈服强度为466MPa。

实施例5：

一种硬钎焊铝合金，包括以重量百分比wt％表示的以下组分：Si12wt％，Mn 0.9wt％，Fe 0.4wt％，Zr 0.05wt％，Cu 2.2wt％，Co 0.1wt％，Bi 0.3wt％，余量Al。

将本实施例获得的硬钎焊铝合金暴露于3wt％的NaCl溶液中，30h未见腐蚀；将其钎焊后0.2％屈服强度为462MPa。

实施例6：

一种硬钎焊铝合金，包括以重量百分比wt％表示的以下组分：Si 3wt％，Mn 2.5wt％，Fe 0.25wt％，Zr 0.25wt％，Cu 1.2wt％，Co 0.5wt％，Bi 0.03wt％，余量Al。

将本实施例获得的硬钎焊铝合金暴露于3wt％的NaCl溶液中，30h未见腐蚀；将其钎焊后0.2％屈服强度为460MPa。

在说明书和权利要求书中使用的所有表示组分含量在所有情况下都应当被理解为加上术语“约”的修饰。因此，除非相反指出，在说明书和权利要求书中所给出的数值都可以根据本发明所希望得到的性质的不同而变化。在最低限度，并不用于将等价物原则的应用限定为权利要求的范围，每个数值都应当至少依照所报道的有效数字的值通过使用普通的舍入方法进行解释。而且，所有在此公布的范围都应当被理解为包含范围的起点和终点值，包含任意和所有包含在其中的小范围。例如，一定的范围“1-10”应当被认为包含最小值1和最大值10之间(包括在内)的任何和所有小范围；即所有以大于或等于1的最小值起始，而且以小于或等于10的最大值结束的所有小范围，例如5-10，3.3-6.7，或1.5-8.8。在此文件中所提到的所有参考文献都应当被理解为全部包括进来用于参考。

应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。

申请人声明，以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种硬钎焊铝合金，其特征在于，由以重量百分比wt％表示的以下组分组成：Si3－12wt％，Mn0.9－2.5wt％，Fe0.25－0.4wt％，Zr0.08－0.2wt％，Cu1.4－2.0wt％，Co0.2－0.4wt％，Bi0.05－0.25wt％，余量Al。

2.根据权利要求1所述的硬钎焊铝合金，其特征在于，所述Si在所述铝合金中的重量百分比为4－10wt％。

3.根据权利要求1所述的硬钎焊铝合金，其特征在于，所述Si在所述铝合金中的重量百分比为5－8wt％。

4.根据权利要求1或2所述的硬钎焊铝合金，其特征在于，所述Mn在所述铝合金中的重量百分比为1－2.2wt％。

5.根据权利要求1或2所述的硬钎焊铝合金，其特征在于，所述Mn在所述铝合金中的重量百分比为1.5－2wt％。

6.根据权利要求1或2所述的硬钎焊铝合金，其特征在于，所述Fe在所述铝合金中的重量百分比为0.28－0.38wt％。

7.根据权利要求1或2所述的硬钎焊铝合金，其特征在于，所述Fe在所述铝合金中的重量百分比为0.3－0.35wt％。

8.根据权利要求1或2所述的硬钎焊铝合金，其特征在于，所述Zr在所述铝合金中的重量百分比为0.1－0.15wt％。

9.根据权利要求1或2所述的硬钎焊铝合金，其特征在于，所述Cu在所述铝合金中的重量百分比为1.5－1.8wt％。

10.根据权利要求1或2所述的硬钎焊铝合金，其特征在于，所述Co在所述铝合金中的重量百分比为0.25－0.35wt％。

11.根据权利要求1或2所述的硬钎焊铝合金，其特征在于，所述Bi在所述铝合金中的重量百分比为0.1－0.2wt％。

12.根据权利要求1或2所述的硬钎焊铝合金，其特征在于，所述一种硬钎焊铝合金，包括以重量百分比wt％表示的以下组分：Si4－10wt％，Mn1－2.2wt％，Fe0.28－0.38wt％，Zr0.08－0.2wt％，Cu1.4－2.0wt％，Co0.2－0.4wt％，Bi0.05－0.25wt％，余量Al。

13.根据权利要求1或2所述的硬钎焊铝合金，其特征在于，所述硬钎焊铝合金，包括以重量百分比wt％表示的以下组分：Si5－8wt％，Mn1.5－2wt％，Fe0.3－0.35wt％，Zr0.1－0.15wt％，Cu1.5－1.8wt％，Co0.25－0.35wt％，Bi0.1－0.2wt％，余量Al。

14.一种硬钎焊的零件，其特征在于，所述零件是使用权利要求1-13之一所述的硬钎焊铝合金制成的热交换器。