CN103624417A - 一种高强度中温真空钎料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度中温真空钎料及其制备方法，其成分范围为：Cu:18～30%，Si:5～7%，Mg:1～3%，镧系稀土金属:0.1～0.5%，余量为Al和不可避免的杂质。其制备过程为：将商品化Al-Si合金和Al-Mg合金板作为外皮，中间夹紫铜板，三层金属通过轧制方法制成厚度为0.4～0.8mm的复合薄板，再将上述复合薄板进一步加工成具有良好性能的复合焊片或将上述复合薄板分条，经过成型机和拉丝机，最后形成直径为φ1.6～2.6mm的空心丝。本发明钎料产方法简单，适用性强，该钎料特别适合于铝合金真空钎焊，具有良好的流动性和润湿性，钎焊接头强度高。

Description

一种高强度中温真空钎料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种铝合金相关钎焊材料领域，特别是一种新型高强度中温真空钎料及其制备方法。

背景技术

铝合金具有比强度高、抗腐蚀性好，导电性和导热性好等优点，在汽车、航空航天和国防工业领域已获得越来越广泛应用。航空、国防用6061及5A06等铝合金强度高，质量轻，利用钎焊方法制造复杂的结构是最理想的方法。

真空钎焊技术是在加热的真空室进行，能有效排除空气对工件的有害影响，因此可以不加钎剂，钎焊接头光亮致密，具有良好的力学性能和抗腐蚀性能，主要用于质量要求高的产品和易氧化材料的焊接，如铝合金、铜合金、不锈钢等，是其他钎焊方法无法超越的优点。

为获得高质量的钎焊接头，要求钎料与母材具有良好的润湿性和铺展性，填充接头间隙并与母材金属相互扩散实现金属的连接。现有铝合金钎焊用钎料主要是Al-Si和Al-Zn合金，铝硅共晶钎料熔点高（577℃），钎焊温度接近母材合金的固相线温度，容易造成母材的溶蚀和晶粒长大，影响接头母材质量。铝锌钎料焊接5系和6系铝合金耐腐蚀性不足，同时Zn极易挥发，不易用于真空钎焊。目前已有研究发现在Al-Si合金基础上加Cu、Ge等可显著降低熔点，已有Al-28Cu-5.5Si共晶合金，其共晶温度为524℃，但其在真空钎焊时焊缝填充不足，钎焊质量不理想。同时其主要通过快速凝固技术生产箔带钎料，对生产装备要求比较高。市场上还缺乏钎焊温度合适、综合性能好的钎料，大量高强度铝合金还无法进行钎焊。

因此，开发一种适用于5系、6系等铝合金的高强度、中温真空钎料，并采用简单低成本加工生产方法，具有重要的应用意义。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的中的不足，提供一种高强度中温真空钎料及其制备方法。

为达到以上发明创造的目的，本发明采用如下技术方案：

一种高强度中温真空钎料，其特征在于，由按重量分数计的如下成分组成：

余量为Al和不可避免的杂质。

作为优选方案，所述镧系稀土金属为镧和铈的混合物。

一种制备本发明所述的钎料的方法，其包含如下步骤：

将商品化Al-Si合金和Al-Mg合金重熔，分别加入铝铈合金和铝镧合金后轧制成带材，作为外皮，以紫铜板芯层，将上述三层金属通过轧制成厚度为0.4～0.8mm的复合薄板；

将所述复合薄板加工成复合焊片；或将上述复合薄板分条，经过成型和拉丝，制成直径为1.6～2.6mm的空心丝。

本发明相对于现有技术有益效果为：

1.本发明钎料熔点在520～540℃，为中温钎料，钎焊温度在540～560℃，可避免钎焊时母材的溶蚀和晶粒长大，不影响母材性能。

2.本钎料特别适合于铝合金真空钎焊，具有良好的流动性和润湿性，钎焊接头强度高。

3.本钎料经过复合加工工艺，可加工成性能良好的焊片和空心焊丝，生产方法简单，适用性强。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅局限于实施例。

实施例1：

一种高强度中温钎焊空心焊丝为Al-Cu-Si-Mg合金，Cu含量为28%，Si含量为5%，Mg含量为1.5%，Ce+La:0.3%，余量为Al和不可避免的杂质。

一种高强度中温钎焊空心焊丝制备工艺步骤：

一、将4047合金重新熔炼，并在熔炼过程加入铝铈和铝镧中间合金。经过热轧、冷轧等工序制备成含铈及镧的改进型4047合金，以改进型4047铝硅合金和5356铝镁合金作为外皮，紫铜作为夹心板，三层金属轧制方法制成厚度为0.4mm的复合薄板，其中改进型4047占质量分数为42%，5356占质量分数30%，紫铜质量分数占28%。

二、将上述复合薄板分条，经过成型机和拉丝机，最后形成直径为φ1.8～2.2mm的空心丝。

实施例2：

一种高强度中温钎焊空心焊丝为Al-Cu-Si-Mg合金，Cu含量为27%，Si含量为5.2%，Mg含量为1%，Ce+La:0.4%，余量为Al和不可避免的杂质。

一种高强度中温钎焊空心焊丝制备工艺步骤：

一、将4045合金重新熔炼，并在熔炼过程加入铝铈和铝镧中间合金。经过热轧、冷轧等工序制备成含铈及镧的改进型4045合金，以改进型4045合金和5183铝镁合金作为外皮，紫铜作为夹心板，三层金属轧制方法制成厚度为0.5mm的复合薄板，其中改进型4045占质量分数为52%，5183占质量分数21%，紫铜质量分数占27%。

二、将上述复合薄板进一步减薄加工成厚度为0.3mm的复合焊片。

实施例3：

一种高强度中温钎焊空心焊丝为Al-Cu-Si-Mg合金，Cu含量为20%，Si含量为8%，Mg含量为0.8%，Ce+La:0.4%，余量为Al和不可避免的杂质。

一种高强度中温钎焊空心焊丝制备工艺步骤：

一、将4047合金重新熔炼，并在熔炼过程加入铝铈和铝镧中间合金。经过热轧、冷轧等工序制备成含铈及镧的改进型4047合金，以改进型4047铝硅合金和5A56铝镁合金作为外皮，紫铜作为夹心板，三层金属轧制方法制成厚度为0.4mm的复合薄板，其中改进型4047占质量分数为66.7%，5A56占质量分数13.3%，紫铜质量分数占20%。

二、将上述复合薄板分条，经过成型机和拉丝机，最后形成直径为φ1.8～2.4mm的空心丝。

本发明的原理是：通过设计合金成分，在铝硅合金基础上，加入Cu元素降低钎料熔点，保证较好的机械性能和良好的流动性。加入Mg元素，在真空钎焊中，Mg是重要的的添加元素，可以提高钎料的流动性，在低蒸气压下Mg在真空条件下挥发形成Mg蒸汽，一方面进一步消除气氛中的氧和水，还渗入到氧化膜下母材表层，与扩散进入的Si一起，使此表层形成低熔点的Al-Si-Mg合金而融化，破坏了表面氧化膜和母材的结合，使钎料润湿母材，在膜下沿母材铺展，将表面膜浮起去除。另外，Mg表面活性作用强，富集于铝液表面使表面张力降低，明显改善钎料的润湿性。同时加入稀土元素Ce和La变质，改善组织，细化晶粒，提高钎焊接头的强度。

真空钎焊时，钎焊温度到达540～560℃时，复合板中Al-Si合金和Cu合金界面处冶金结合成分达到三元共晶温度或熔点，开始融化，并逐步溶蚀附近的Al-Si和Cu。同时Al-Mg合金和Cu合金界面成分也达到熔点，逐渐溶蚀周围的Al-Mg和Cu，保温一定时间后钎料完全融化，形成特定成分Al-Cu-Si-Mg合金。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (3)

1.一种高强度中温真空钎料，其特征在于，由按重量分数计的如下成分组成：

余量为Al和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的钎料，其特征在于，所述镧系稀土金属为镧和铈的混合物。

3.一种如权利要求1所述的钎料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

将商品化Al-Si合金和Al-Mg合金重熔，分别加入铝铈合金和铝镧合金后轧制成带材，作为外皮，以紫铜板芯层，将上述三层金属通过轧制成厚度为0.4～0.8mm的复合薄板；

将所述复合薄板加工成复合焊片；或将所述复合薄板分条，经过成型和拉丝，制成直径为1.6～2.6mm的空心丝。