CN102935559A - 含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝，包括由外部金属皮和芯部钎剂粉末构成的焊丝本体，外部金属皮由原料锌80.5～98.5%，银0.01～6.5%，铜0.01～3%，镍0.001～2%，铍0.001～0.5%，镁0.001～1.2%，稀土元素0.001～0.5%，余量为铝配制而成；钎剂粉末由原料氟化铝15～35%，氟化铯30～75%，氟化铷2.5～10%，余量为氟化钾配制而成。本发明还提供了该复合药芯锌铝焊丝的制造方法。本发明的优点在于在钎焊领域现有的Zn-Al-Ag-Cu合金系基础上引入微量的Be、Mg，提高了焊丝的洁净度，不但钎焊接头的质量和可靠性得到保证，且焊丝的抗晶间腐蚀能力也大大提高，从而延缓或抑制了“脆化”现象的发生。

Description

含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝及其制造方法

技术领域

本发明涉及锌铝焊丝，尤其是涉及一种含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝，本发明还涉及该复合药芯锌铝焊丝的制造方法。

背景技术

铜及其合金具有优良的导电、导热、耐腐蚀和良好的加工成形性能，是早期被开发利用的金属，但是由于铜的过早过度开发造成铜资源枯竭，使铜成为短缺金属。铝及其合金具有密度低、比强度高、低温性能好、热导率和电导率高以及加工性能好等优良品质，在国民经济各领域及国防建设中的应用越来越广泛，用量仅次于钢铁，成为第二大金属材料。目前在汽车、制冷、电力、电子、家电等领域，为发挥铜铝各自的性能优势，又能节约铜材、降低重量和成本，以铝代铜取得了可喜的成就。这些成就的取得很大程度依赖于铜铝焊接技术的发展，尤其是铜铝钎焊技术的不断进步。

复合药芯锌铝焊丝是铜铝钎焊连接的最新技术成果，适宜火焰钎焊、感应钎焊、电阻钎焊、炉中钎焊等多种钎焊工艺，能较好实现铜铝接头的钎焊连接。  

但是，现有的复合药芯锌铝焊丝仍存在一些不足：焊丝中的金属杂质（如Fe、Pb）和气体杂质（如O₂，H₂）较多，洁净度不高，一方面导致该焊丝在存放过程中受湿热环境影响较大（Fe、Pb、O₂，H₂等杂质易导致锌铝合金在湿热环境中发生晶间腐蚀），往往随着时间的延长焊丝会逐渐变脆、变硬，钎焊性能随之恶化，通常称之为“腐蚀”或“脆化”；另一方面导致焊接过程中产生夹渣、气孔，使钎着率下降，接头的强度和可靠性得不到保证。如在制冷设备上使用时，若焊丝钎着率低，导致铜铝管接头发生泄漏，有毒的制冷剂就可能造成人身伤害；再如电力、汽车行业设备上，铜铝接头的失效会导致“打火”现象，可能引发事故，这些都限制了复合药芯锌铝焊丝的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗腐蚀性强、洁净度高、钎焊强度高的含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝，本发明还提供了该复合药芯锌铝焊丝的制造方法。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝，包括由外部金属皮和芯部钎剂粉末构成的焊丝本体，所述焊丝本体的外部金属皮和芯部钎剂粉末之间的质量百分比为85～88%︰12～15%；

所述外部金属皮由原料锌（Zn）、银(Ag)、铜（Cu）、镍（Ni）、铍（Be）、镁（Mg）、稀土元素（RE）和铝（Al）按下述质量百分比配制而成：锌（Zn） 80.5～98.5%，银(Ag) 0.01～6.5%，铜（Cu） 0.01～3%，镍（Ni）0.001～2%，铍（Be）0.001～0.5%，镁（Mg）0.001～1.2%，稀土元素（RE）0.001～0.5%，余量为铝（Al）；

所述钎剂粉末由原料氟化铝（AlF₃）、氟化铯（CsF）、氟化铷（RbF）和氟化钾（KF）按下述质量百分比配制而成：氟化铝（AlF₃） 15～35%，氟化铯（CsF）30～75%，氟化铷（RbF）2.5～10%，余量为氟化钾（KF）。

本发明的含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝的制造方法，它包括下述步骤：

第一步，取金属铜和镍熔炼成中间合金A1，所述中间合金A1中铜与镍的重量比为铜︰镍=70︰30；取金属铍与铝熔炼成中间合金A2，所述中间合金A2中的铍与铝的重量比为铝︰铍=95︰5；将稀土元素和铝熔炼成中间合金A3，所述中间合金A3中的铝和稀土元素的重量比为铝︰稀土元素=90︰10；

第二步，将剩余的铝原料在中频炉中熔化后，用碎玻璃和冰晶石的混合物覆盖，铝液继续加热，温度升至850℃后加入中间合金A1和中间合金A2，充分融合后，再依次加入金属银、锌、镁，待温度降到750℃后再加入中间合金A3，充分脱氧融合并静置15分钟后浇铸成铸锭；

第三步，将第二步得到的铸锭进行预处理并进行形状优化后压入钎剂粉末；

第四步，将第三步处理后的铸锭在挤压机上进行等温平流层连续挤压；

第五步，将第四步挤压出的半成品进行多道拉拔工序后，即可得到直径0.8～3mm的复合药芯锌铝焊丝。

本发明的优点在于在钎焊领域现有的Zn-Al-Ag-Cu合金系基础上引入微量的Be、Mg，提高了焊丝的洁净度，不但钎焊接头的质量和可靠性得到保证，且焊丝的抗晶间腐蚀能力也大大提高，从而延缓或抑制了“脆化”现象的发生。

选择在焊丝中加入微量的Be，是因为微量Be加入合金熔体时，表面会形成一层保护氧化铍薄膜，这种薄膜对氧气、氮气具很大亲和力，能高效除气又能减少熔渣（如微量Be即可使Fe杂质从熔体中析出），提高了焊丝的洁净度，改善了焊丝的钎焊性能，且又显著提高了焊丝的抗晶间腐蚀能力；焊丝中加入微量的Mg，一方面，虽然Mg在锌铝合金中的固溶度不大，室温下Mg的固溶度仅为0.005%，但即使这么微量的Mg也能起到固溶强化、显著提高合金力学性能的作用；另一方面，Mg还能防止锌铝合金的晶间腐蚀、延缓锌铝合金的共析转变，提高锌铝合金尺寸的稳定性。

本发明所述的含铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝与同类焊丝相比具有抗腐蚀性强、洁净度高、强度高的特点，作为钎料用于铜铝钎焊时，具有润湿性强、钎缝强度高、接头质量好等特点；用于火焰钎焊铜铝异种金属时，具有操作方便，适用性强的特点；另外，本发明焊丝与现有药芯锌铝焊丝相比，钎焊强度高，晶间腐蚀导致的“脆化”现象显著改善，解决了存放期短、性能易恶化的问题。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详述。

实施例1：

本发明所述的含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝，包括由外部金属皮和芯部钎剂粉末构成的焊丝本体，焊丝本体的外部金属皮和芯部钎剂粉末之间的质量百分比为85%︰15%；

其中的外部金属皮由原料锌（Zn）、银(Ag)、铜（Cu）、镍（Ni）、铍（Be）、镁（Mg）、稀土元素（RE）和铝（Al）按下述质量百分比配制而成：锌（Zn） 82%，银(Ag) 0.5%，铜（Cu） 0.2%，镍（Ni）0.05%，铍（Be）0.01%，镁（Mg）0.1%，稀土元素（RE）0.05%，余量为铝（Al）；

钎剂粉末由原料氟化铝（AlF₃）、氟化铯（CsF）、氟化铷（RbF）和氟化钾（KF）按下述质量百分比配制而成：氟化铝（AlF₃） 30%，氟化铯（CsF）65%，氟化铷（RbF）3%，余量为氟化钾（KF）。

本发明复合药芯锌铝焊丝的制造方法包括下述步骤：

第一步，取高熔点金属铜和镍在中频炉中熔炼成中间合金A1，中间合金A1中铜与镍的重量比为铜︰镍=70︰30；取脱氧金属金属铍与铝熔炼成中间合金A2，中间合金A2中的铍与铝的重量比为铝︰铍=95︰5；将易氧化的稀土元素和铝熔炼成中间合金A3，中间合金A3中的铝和稀土元素的重量比为铝︰稀土元素=90︰10；

第二步，将剩余的铝原料在中频炉中熔化后，用碎玻璃和冰晶石的混合物（二者的重量比为1︰1）覆盖，铝液继续加热，温度升至850℃后加入中间合金A1和中间合金A2，充分融合后，再依次加入金属银、锌、镁，待温度降到750℃后再加入中间合金A3，充分脱氧融合并静置15分钟后浇铸成铸锭；

第三步，将第二步得到的铸锭进行预处理（扒外皮、酒精清洗等常规工序），在铸锭中心部位压入钎剂粉末，钎剂粉末压入前需要在120℃温度下烘干30min；

第四步，将第三步处理后的铸锭在挤压机上进行等温平流层连续挤压，挤压温度200℃～240℃；

第五步，将第四步挤压出的半成品依次经过固定模拉拔、后辊模拉拔等多道拉拔工序后，即可得到直径0.8～3mm的复合药芯锌铝焊丝。

实施例2：

本发明所述的含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝，包括由外部金属皮和芯部钎剂粉末构成的焊丝本体，焊丝本体的外部金属皮和芯部钎剂粉末之间的质量百分比为85%︰15%；

其中的外部金属皮由原料锌（Zn）、银(Ag)、铜（Cu）、镍（Ni）、铍（Be）、镁（Mg）、稀土元素（RE）和铝（Al）按下述质量百分比配制而成：锌（Zn） 85%，银(Ag) 0.5%，铜（Cu） 0.3%，镍（Ni）0.1%，铍（Be）0.01%，镁（Mg）0.15%，稀土元素（RE）0.05%，余量为铝（Al）；

钎剂粉末由原料氟化铝（AlF₃）、氟化铯（CsF）、氟化铷（RbF）和氟化钾（KF）按下述质量百分比配制而成：氟化铝（AlF₃） 25%，氟化铯（CsF）70%，氟化铷（RbF）3%，余量为氟化钾（KF）。

本发明复合药芯锌铝焊丝的制造方法同实施例1。

实施例3：

本发明所述的含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝，包括由外部金属皮和芯部钎剂粉末构成的焊丝本体，焊丝本体的外部金属皮和芯部钎剂粉末之间的质量百分比为86%︰14%；

其中的外部金属皮由原料锌（Zn）、银(Ag)、铜（Cu）、镍（Ni）、铍（Be）、镁（Mg）、稀土元素（RE）和铝（Al）按下述质量百分比配制而成：锌（Zn） 86%，银(Ag) 0.8%，铜（Cu） 0.5%，镍（Ni）0.2%，铍（Be）0.02%，镁（Mg）0.15%，稀土元素（RE）0.05%，余量为铝（Al）；

钎剂粉末由原料氟化铝（AlF₃）、氟化铯（CsF）、氟化铷（RbF）和氟化钾（KF）按下述质量百分比配制而成：氟化铝（AlF₃） 30%，氟化铯（CsF）65%，氟化铷（RbF）3.5%，余量为氟化钾（KF）。

本发明复合药芯锌铝焊丝的制造方法同实施例1。

实施例4：

本发明所述的含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝，包括由外部金属皮和芯部钎剂粉末构成的焊丝本体，焊丝本体的外部金属皮和芯部钎剂粉末之间的质量百分比为86%︰14%；

其中的外部金属皮由原料锌（Zn）、银(Ag)、铜（Cu）、镍（Ni）、铍（Be）、镁（Mg）、稀土元素（RE）和铝（Al）按下述质量百分比配制而成：锌（Zn） 88%，银(Ag) 0.8%，铜（Cu） 0.5%，镍（Ni）0.5%，铍（Be）0.02%，镁（Mg）0.2%，稀土元素（RE）0.05%，余量为铝（Al）；

钎剂粉末由原料氟化铝（AlF₃）、氟化铯（CsF）、氟化铷（RbF）和氟化钾（KF）按下述质量百分比配制而成：氟化铝（AlF₃） 23%，氟化铯（CsF）65%，氟化铷（RbF）5%，余量为氟化钾（KF）。

本发明复合药芯锌铝焊丝的制造方法同实施例1。

实施例5：

本发明所述的含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝，包括由外部金属皮和芯部钎剂粉末构成的焊丝本体，焊丝本体的外部金属皮和芯部钎剂粉末之间的质量百分比为87%︰13%；

其中的外部金属皮由原料锌（Zn）、银(Ag)、铜（Cu）、镍（Ni）、铍（Be）、镁（Mg）、稀土元素（RE）和铝（Al）按下述质量百分比配制而成：锌（Zn） 90%，银(Ag) 0.8%，铜（Cu） 0.8%，镍（Ni）0.8%，铍（Be）0.05%，镁（Mg）0.2%，稀土元素（RE）0.1%，余量为铝（Al）；

钎剂粉末由原料氟化铝（AlF₃）、氟化铯（CsF）、氟化铷（RbF）和氟化钾（KF）按下述质量百分比配制而成：氟化铝（AlF₃） 20%，氟化铯（CsF）70%，氟化铷（RbF）5%，余量为氟化钾（KF）。

本发明复合药芯锌铝焊丝的制造方法同实施例1。

实施例6：

本发明所述的含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝，包括由外部金属皮和芯部钎剂粉末构成的焊丝本体，焊丝本体的外部金属皮和芯部钎剂粉末之间的质量百分比为87%︰13%；

其中的外部金属皮由原料锌（Zn）、银(Ag)、铜（Cu）、镍（Ni）、铍（Be）、镁（Mg）、稀土元素（RE）和铝（Al）按下述质量百分比配制而成：锌（Zn） 92%，银(Ag) 1.0%，铜（Cu） 0.8%，镍（Ni）0.8%，铍（Be）0.05%，镁（Mg）0.25%，稀土元素（RE）0.1%，余量为铝（Al）；

钎剂粉末由原料氟化铝（AlF₃）、氟化铯（CsF）、氟化铷（RbF）和氟化钾（KF）按下述质量百分比配制而成：氟化铝（AlF₃） 26%，氟化铯（CsF）65%，氟化铷（RbF）4%，余量为氟化钾（KF）。

本发明复合药芯锌铝焊丝的制造方法同实施例1。

实施例7：

本发明所述的含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝，包括由外部金属皮和芯部钎剂粉末构成的焊丝本体，焊丝本体的外部金属皮和芯部钎剂粉末之间的质量百分比为88%︰12%；

其中的外部金属皮由原料锌（Zn）、银(Ag)、铜（Cu）、镍（Ni）、铍（Be）、镁（Mg）、稀土元素（RE）和铝（Al）按下述质量百分比配制而成：锌（Zn） 95%，银(Ag) 2%，铜（Cu） 1.2%，镍（Ni）0.8%，铍（Be）0.3%，镁（Mg）0.3%，稀土元素（RE）0.1%，余量为铝（Al）；

钎剂粉末由原料氟化铝（AlF₃）、氟化铯（CsF）、氟化铷（RbF）和氟化钾（KF）按下述质量百分比配制而成：氟化铝（AlF₃） 30%，氟化铯（CsF）62%，氟化铷（RbF）4%，余量为氟化钾（KF）。

本发明复合药芯锌铝焊丝的制造方法同实施例1。

实施例8：

本发明所述的含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝，包括由外部金属皮和芯部钎剂粉末构成的焊丝本体，焊丝本体的外部金属皮和芯部钎剂粉末之间的质量百分比为88%︰12%；

其中的外部金属皮由原料锌（Zn）、银(Ag)、铜（Cu）、镍（Ni）、铍（Be）、镁（Mg）、稀土元素（RE）和铝（Al）按下述质量百分比配制而成：锌（Zn） 98%，银(Ag) 5%，铜（Cu）2%，镍（Ni）1.5%，铍（Be）0.5%，镁（Mg）0.3%，稀土元素（RE）0.1%，余量为铝（Al）；

钎剂粉末由原料氟化铝（AlF₃）、氟化铯（CsF）、氟化铷（RbF）和氟化钾（KF）按下述质量百分比配制而成：氟化铝（AlF₃） 23%，氟化铯（CsF）65%，氟化铷（RbF）7%，余量为氟化钾（KF）。

本发明复合药芯锌铝焊丝的制造方法同实施例1。

实施例9：

本发明所述的含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝，包括由外部金属皮和芯部钎剂粉末构成的焊丝本体，焊丝本体的外部金属皮和芯部钎剂粉末之间的质量百分比为85%︰15%；

其中的外部金属皮由原料锌（Zn）、银(Ag)、铜（Cu）、镍（Ni）、铍（Be）、镁（Mg）、稀土元素（RE）和铝（Al）按下述质量百分比配制而成：锌（Zn） 80.5%，银(Ag) 0.01%，铜（Cu） 0.01%，镍（Ni）0.001%，铍（Be）0.001%，镁（Mg）0.001%，稀土元素（RE）0.001%，余量为铝（Al）；

钎剂粉末由原料氟化铝（AlF₃）、氟化铯（CsF）、氟化铷（RbF）和氟化钾（KF）按下述质量百分比配制而成：氟化铝（AlF₃） 15%，氟化铯（CsF）30%，氟化铷（RbF）2.5%，余量为氟化钾（KF）。

本发明复合药芯锌铝焊丝的制造方法同实施例1。

实施例10：

本发明所述的含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝，包括由外部金属皮和芯部钎剂粉末构成的焊丝本体，焊丝本体的外部金属皮和芯部钎剂粉末之间的质量百分比为85%︰15%；

其中的外部金属皮由原料锌（Zn）、银(Ag)、铜（Cu）、镍（Ni）、铍（Be）、镁（Mg）、稀土元素（RE）和铝（Al）按下述质量百分比配制而成：锌（Zn） 98.5%，银(Ag)6.5%，铜（Cu）3%，镍（Ni）2%，铍（Be）0.5%，镁（Mg）1.2%，稀土元素（RE）0.5%，余量为铝（Al）；

钎剂粉末由原料氟化铝（AlF₃）、氟化铯（CsF）、氟化铷（RbF）和氟化钾（KF）按下述质量百分比配制而成：氟化铝（AlF₃） 35%，氟化铯（CsF）75%，氟化铷（RbF）10%，余量为氟化钾（KF）。

本发明复合药芯锌铝焊丝的制造方法同实施例1。

Claims (2)

1.一种含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝，包括由外部金属皮和芯部钎剂粉末构成的焊丝本体，其特征在于：所述焊丝本体的外部金属皮和芯部钎剂粉末之间的质量百分比为85～88%︰12～15%；

所述外部金属皮由原料锌、银、铜、镍、铍、镁、稀土元素和铝按下述质量百分比配制而成：锌 80.5～98.5%，银 0.01～6.5%，铜 0.01～3%，镍0.001～2%，铍0.001～0.5%，镁0.001～1.2%，稀土元素0.001～0.5%，余量为铝；

所述钎剂粉末由原料氟化铝、氟化铯、氟化铷和氟化钾按下述质量百分比配制而成：氟化铝 15～35%，氟化铯30～75%，氟化铷2.5～10%，余量为氟化钾。

2.根据权利要求1所述的含有铍镁和铷盐的复合药芯锌铝焊丝的制造方法，其特征在于：它包括下述步骤：

第一步，取金属铜和镍熔炼成中间合金A1，所述中间合金A1中铜与镍的重量比为铜︰镍=70︰30；取金属铍与铝熔炼成中间合金A2，所述中间合金A2中的铍与铝的重量比为铝︰铍=95︰5；将稀土元素和铝熔炼成中间合金A3，所述中间合金A3中的铝和稀土元素的重量比为铝︰稀土元素=90︰10；

第二步，将剩余的铝原料在中频炉中熔化后，用碎玻璃和冰晶石的混合物覆盖，铝液继续加热，温度升至850℃后加入中间合金A1和中间合金A2，充分融合后，再依次加入金属银、锌、镁，待温度降到750℃后再加入中间合金A3，充分脱氧融合并静置15分钟后浇铸成铸锭；

第三步，将第二步得到的铸锭进行预处理并进行形状优化后压入钎剂粉末；

第四步，将第三步处理后的铸锭在挤压机上进行等温平流层连续挤压；

第五步，将第四步挤压出的半成品进行多道拉拔工序后，即可得到直径0.8～3mm的复合药芯锌铝焊丝。