CN103612026A

CN103612026A - 一种复合钎料药芯铝焊丝及其制备方法

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Publication number: CN103612026A
Application number: CN201310553434.XA
Authority: CN
Inventors: 陆汉龙; 徐启迪; 徐龙江
Original assignee: SHANGHAI LONGSHUO WELDING MATERIAL Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI LONGSHUO WELDING MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2033-11-08
Also published as: CN103612026B

Abstract

本发明公开了一种复合钎料药芯铝焊丝及其制备方法，所述复合钎料药芯铝焊丝包括外皮和填充在所述外皮内的药芯，其中，所述外皮由Cu、Al等金属的合金轧制而成。本发明具有的有益效果：以复合带材形式的外皮代替传统的合金形式的外皮，复合带材的优良加工性保证了复合钎料药芯焊丝的加工性能，解决了钎料难以加工成药芯焊丝的难题。

Description

一种复合钎料药芯铝焊丝及其制备方法

技术领域

本发明涉及适合钎焊的药芯焊丝，尤其是涉及一种金属复合钎料药芯铝焊丝。该复合钎料药芯焊丝具有常规药芯焊丝加工方法无法加工的优势，并且具有高强度和优良的钎焊性能，适用于高强铝合金的中温钎焊。

背景技术

钎焊是采用比母材熔化温度低的钎料，采取低于母材固相线而高于钎料液相线的操作温度，通过熔化的钎料将母材连接在一起的一种焊接技术。钎焊是连接铝合金最有效的手段之一，随着铝合金应用的日益增多，其钎焊技术也越来越重要。在汽车行业，以铝代钢代铜是汽车制造的方向之一，铝合金钎焊技术在汽车制造中也得到越来越广泛的应用。高质量的铝钎焊是未来汽车制造的关键技术。

铝合金钎焊结构的另一个应用重点方向为微波器件。铝合金因其高导电性和低密度被广泛应用于军事雷达天线系统的制造，机载、弹载、舰载雷达天线及馈电波导是极其复杂的精密构件，采用铝合金钎焊技术制造的缝阵天线具有重量轻、转动惯量小、动作灵活、效率高等特点。此外，在军事领域，铝合金钎焊技术还可以用来制造高效散热的电子设备机箱、涡轮增压器、高效燃料泵等器件。

由于铝合金表面总被致密的氧化膜所覆盖，铝合金的钎焊工艺性比结构钢、不锈钢、铜合金及镍基合金要差。铝合金的钎焊性与其合金元素、熔化温度等特征有关。

实际上，铝合金中只有纯铝及个别型号的铝合金的钎焊性属于优良，而很多可热处理强化的铝合金钎焊性非常差，甚至不能钎焊，其原因主要与铝合金的固相线温度及合金的化学成分有关。已经标准化的成熟钎料的钎焊温度大部分在580℃以上，如此高的钎焊温度已经超过很多铝合金母材的固相线温度，钎焊时必然会造成铝合金母材的过烧，严重削弱母材的性能，或者产生不可接受的溶蚀。还有个别含Cu钎料的熔点较低，但这些钎料脆性都比较大，难以加工成适用的形式。

为解决铝合金中温钎焊技术，许多人做了铝合金中温钎焊的钎料研究。然而由于不能制备出工艺性能良好的钎料，难以应用于实际结构的钎焊。本发明采用复合钎料的方法，可以获得工艺性能良好、易加工的钎料，并且具有优良的钎焊性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既能增强焊缝强度又易于加工、不易折断的金属复合钎料药芯铝焊丝，并且此种方法可以配制任意组分的合金钎料。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种复合钎料药芯铝焊丝，包括外皮和填充在所述外皮内的药芯，所述外皮由按重量百分比计的如下原料组成：Cu：1～38%，Si:0.5～15%，Ga或La：0～1.5%，Ce：0～0.5%，Sr：0～0.5%，Ti：0～0.5%，V：0～0.5%，余量为铝和不可避免的杂质。

作为优选方案，所述各原料的重量百分比分别为：Cu：3～30%，Si：3.5～10%，余量为Al不可避免的杂质。

作为进一步优选方案，所述各原料的重量百分比分别为：Cu：15～28%，Si：4～9%，余量为Al和不可避免的杂质。

一种复合钎料药芯铝焊丝，包括外皮和填充在所述外皮内的药芯，其中，所述外皮由按重量百分比计的如下原料组成：Cu：1～35%，Si：3.5～13%，Zn：1～28%，Ti：0～0.3%，Yb：0～0.3%，Ce：0～0.5%，Sr：0～0.5%，其余为Al和不可避免的杂质。

一种复合钎料药芯铝焊丝，包括外皮和填充在所述外皮内的药芯，其中，所述外皮由按重量百分比计的如下原料组成：Cu：2～28%，Si：3.5～13%，Zn：0～28%，，Ni：0～4%，Zr：0～0.2%，Mn：0～0.5%，Ce：0～0.5%，Sr：0～0.5%，Re：0～0.6%，余量为Al及不可避免的杂质。

一种制备本发明所述的复合钎料药芯铝焊丝的方法，包括如下步骤：

将所述金属的单质或含有所述金属的合金通过冶金的方法轧制成复合合金带；

将所述复合合金带轧成U形；

在复合合金带的U形槽中加入药芯后，将复合合金带轧成O形，减径至直径为2.4～3.0mm；

继续减径，制成直径为1.0～3.0mm的复合钎料药芯铝焊丝。

作为优选方案，所述药芯的添加量为焊丝总质量的10～30%。

其中，药芯的成分为氟铝酸钾、氟铝酸铯或共晶合成KF（2.51～48.36%）+AlF₃（28.31～51.64%）+CsF（0～66.51%）药芯。

本发明具有以下优点：

1.以复合带材形式的外皮代替传统的合金形式的外皮，复合带材的优良加工性保证了复合钎料药芯焊丝的加工性能，解决了钎料难以加工成药芯焊丝的难题；

2.本发明制备的金属复合药芯焊丝的钎料熔点低、无腐蚀、免清洗；

3.本发明制备的药芯焊丝合金化时间短，合金化效果好；

4.本发明制备的药芯焊丝可以任意调整合金元素的比例，配比方便；

5.本发明制备的金属复合钎料药芯焊丝钎焊时具有良好的润湿性和流动性，焊缝组织成分均匀，接头强度高。

附图说明

图1为本发明所提供的外皮的第一种结构示意图；

图2为本发明所提供的外皮的第二种结构示意图；

图3为本发明所提供的外皮的第三种结构示意图。

具体实施方式

如图1～图3所示，本发明所述的一种复合钎料药芯铝焊丝的外皮，包括铜层2和铝合金层1，复合钎料外皮的厚度为0.2～1.5mm。

图1中，一层铝合金层夹在两层铜或铜合金层之间；

图2中，一层铜或铜合金层覆盖在一层铝合金层上；

图3中，一层铜或铜合金层夹在两层铝合金层之间。

实施例1

本实施例中的金属复合钎料药芯铝焊丝，外皮为金属复合钎料，如图3所示，其中铝合金层1为4045铝合金，铜层2为Cu。

其制备方法为：

按照厚度比4045：Cu：4045=5:1:5将4045铝合金、铜和4045铝合金通过轧机轧制成复合带材；将复合带材减薄到0.3～0.6mm，带材宽度为9～12mm；将制备的复合带材通过轧机轧成U形；在U形化的复合带材中加入药芯后轧成O形；减径至直径为2.4～3.0mm；继续减径，制成直径为1.0～3.0mm的复合钎料药芯铝焊丝。其中Cu占钎料总重的24.8%，Si占钎料总重的8.5%，其余为Al。使用此金属复合钎料与钎剂制成药芯焊丝对2A50母材进行钎焊试验。结果显示：该金属复合钎料药芯焊丝具有良好的钎焊性能。对接头进行了剪切强度性能测试，平均剪切强度为180MPa，达到了较高的性能水平。

实施例2

本实施例中的金属复合钎料药芯铝焊丝，外皮为金属复合钎料，如图2所示，其中铝合金层1为Al-Si-Zn合金，铜层2为Cu。按照铝合金层：铜层=50:1的厚度比将Al-Si-Zn合金与Cu通过轧机轧制成复合带材；将复合带材减薄到0.3～0.6mm，带材宽度为9～12mm；将制备的复合带材通过轧机轧成U形；在U形化的复合带材中加入药芯后轧成O形；减径至直径为2.4～3.0mm；继续减径，制成直径为1.0～3.0mm的复合钎料药芯铝焊丝。其中Cu占钎料总重的5%，Si占钎料总重的10%，Zn占钎料总重的6%，其余为Al、微量的Yb、Ti及不可避免的杂质。使用此金属复合钎料与上述钎剂组成药芯焊丝对接L4轧制铝板。对钎焊接头进行了抗拉强度性能试验，结果表明断裂发生在母材处，抗拉强度为75MPa以上，另外使用本发明钎料钎焊的接头的冷弯性能也是优良的。

实施例3

本实施例中的金属复合钎料药芯铝焊丝，外皮为金属复合钎料，如图2所示，其中铝合金层1为Al-Si-Zn合金，铜层2为Cu。按照铝合金层：铜层=13:1的厚度比将Al-Si-Zn合金与Cu通过轧机轧制成复合带材；将复合带材减薄到0.3～0.6mm，带材宽度为9～12mm；将制备的复合带材通过轧机轧成U形；在U形化的复合带材中加入药芯后轧成O形；减径至直径为2.4～3.0mm；继续减径，制成直径为1.0～3.0mm的复合钎料药芯铝焊丝。其中Cu占钎料总重的20%，Si占钎料总重的10%，Zn占钎料总重的5%，其余为Al及不可避免的杂质。使用此金属复合钎料与上述钎剂组成药芯焊丝钎焊1060、6063的接头，检测接头的抗剪切强度。结果表明，抗剪强度分别为89.3MPa、138.9MPa。

实施例4

本实施例中的金属复合钎料药芯铝焊丝，外皮为金属复合钎料，如图2所示，其中铝合金层1为铝硅合金，铜层2为铜镍合金。按照铝合金层：铜镍合金=10:1的厚度比将Al-Si合金与Cu-Ni合金通过轧机轧制成复合带材；将复合带材减薄到0.3～0.6mm，带材宽度为9～12mm；将制备的复合带材通过轧机轧成U形；在U形化的复合带材中加入药芯后轧成O形；减径至直径为2.4～3.0mm；继续减径，制成直径为1.0～3.0mm的复合钎料药芯铝焊丝。其中Cu占钎料总重的25%，Si占钎料总量的8.5%，Ni占钎料总重的1%，Re占钎料总重的0.5%，其余为Al。用此金属复合钎料与钎剂通过制带轧制成有缝药芯焊丝，钎焊的优点如上所述。

实施例5

本实施例中的金属复合钎料药芯铝焊丝，外皮为金属复合钎料，如图2所示，其中铝合金层1为铝硅合金，铜层2为铜镧合金。按照铝硅合金：铜镧合金=13:1的厚度比将Al-Si合金与Cu-La合金通过轧机轧制成复合带材；将复合带材减薄到0.3～0.6mm，带材宽度为9～12mm；将制备的复合带材通过轧机轧成U形；在U形化的复合带材中加入药芯后轧成O形；减径至直径为2.4～3.0mm；继续减径，制成直径为1.0～3.0mm的复合钎料药芯铝焊丝。其中Cu占钎料总重的20%，Si占钎料总量的10%，La占钎料总重的1%，其余为Al。用此金属复合钎料与钎剂通过制带轧制成有缝药芯焊丝，钎焊的优点如上所述。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims

1.一种复合钎料药芯铝焊丝，包括外皮和填充在所述外皮内的药芯，其特征在于，所述外皮中包含有按重量百分比计的如下金属：Cu：1～38%，Si:0.5～15%，Ga或La：0～1.5%，Ce：0～0.5%，Sr：0～0.5%，Ti：0～0.5%，V：0～0.5%，余量为Al及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的复合钎料药芯铝焊丝，其特征在于，所述各原料的重量百分比分别为：Cu：3～30%，Si：3.5～10%，余量为Al及不可避免的杂质。

3.根据权利要求2所述的复合钎料药芯铝焊丝，其特征在于，所述各原料的重量百分比分别为：Cu：15～28%，Si：4～9%，余量为Al及不可避免的杂质。

4.一种复合钎料药芯铝焊丝，包括外皮和填充在所述外皮内的药芯，其特征在于，所述外皮中包含有按重量百分比计的如下金属：Cu：1～35%，Si：3.5～13%，Zn：1～28%，Ti：0～0.3%，Yb：0～0.3%，Ce：0～0.5%，Sr：0～0.5%，其余为Al及不可避免的杂质。

5.一种复合钎料药芯铝焊丝，包括外皮和填充在所述外皮内的药芯，其特征在于，所述外皮中包含有按重量百分比计的如下金属：Cu：2～28%，Si：3.5～13%，Zn：0～28%，Ni：0～4%，Zr：0～0.2%，Mn：0～0.5%，Ce：0～0.5%，Sr：0～0.5%，Re：0～0.6%，余量为Al及不可避免的杂质。

6.一种如权利要求1或4或5的复合钎料药芯铝焊丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将所述复合合金带轧成U形；

继续减径，制成直径为1.0～3.0mm的复合钎料药芯铝焊丝。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述药芯的添加量为焊丝总质量的10～30%。