CN103659054A - 适合薄板铝及铝合金钎焊的自钎剂材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适合薄板铝及铝合金钎焊的自钎剂材料，所述自钎剂材料的成分包括AlF₃-CsF二元系钎剂基质和活性物质ZnCl₂、SnCl₂、GeO₂，所述AlF₃-CsF二元系钎剂基质成分AlF₃:CsF的摩尔比为42:58，所述各组成部分的质量百分比为89～95%的AlF₃-CsF，3～5%的ZnCl₂，1.5～3.5%的SnCl₂，0.5-2.5%的GeO₂。同时提供一种适合薄板铝及铝合金钎焊的自钎剂材料的制备方法。本发明的效果是该方法通过向AlF₃-CsF二元系钎剂中添加了少量的活性物质ZnCl₂、SnCl₂和GeO₂提高了钎剂本身的活性，不需添加钎料便可实现铝及铝合金的钎焊。本发明解决了钎料对母材的溶蚀和溶解问题，实现了薄板铝及铝合金的钎焊，且焊缝连接良好，表面无气孔和夹渣等缺陷。该自钎剂材料熔点为478～500℃。

Description

适合薄板铝及铝合金钎焊的自钎剂材料及制备方法

技术领域

本发明涉及钎焊材料领域，尤其是一种适合薄板铝及铝合金钎焊的自钎剂材料及制备方法。 

背景技术

纯铝及铝合金由于表面极易生成一层致密且化学性能稳定的氧化膜，导致钎焊比较困难。传统的铝钎焊过程中钎剂的主要作用是去除表面氧化膜，促进钎料的铺展。目前有关铝钎剂的配方很多，其中最早使用的是氯化物钎剂，目前应用较多的是Nocolok钎剂和含铯盐的铝钎剂。其中Nocolok钎剂是1963年一篇荷兰的专利提出的，该钎剂和铯盐钎剂一样无腐蚀，不吸潮。 

不论采用哪种钎剂，都必须配合钎料一起焊接。钎料将会使得钎焊连接极易出现熔蚀，这是一种有母材向钎料过度溶解造成的特殊缺陷，最终导致焊力学性能下降。另外，由于钎料和铝合金母材之间的互相溶解造成钎焊溶解现象也非常普遍。因此，对于薄板铝合金的钎焊已成为钎焊领域的一个技术瓶颈。 

发明内容

针对上述现有技术的不足之处，本发明提供了一种适合薄板铝及铝合金的自钎剂材料及制备方法,该钎剂不需要额外使用钎料，解决了钎料对母材的溶蚀和溶解问题。 

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种适合薄板铝及铝合金钎焊的自钎剂材料，其中：所述自钎剂材料的成分包括AlF₃-CsF二元系钎剂基质和活性物质ZnCl₂、SnCl₂、GeO₂，所述AlF₃-CsF二元系钎剂基质成分AlF₃:CsF的摩尔比为42:58，所述各组成部分的质量百分比为89～95%的AlF₃-CsF，3～5%的ZnCl₂，1.5～3.5%的SnCl₂，0.5-2.5%的GeO₂。 

同时提供一种适合薄板铝及铝合金钎焊的自钎剂材料的制备方法，包括以下步骤： 

1）按比例称取上述组分的AlF₃和CsF二元系钎剂基质在温度为300℃烘干30min； 

2）将步骤1）烘干的AlF₃和CsF二元系钎剂基质放入盛有蒸馏水的塑料锥形瓶，水温保持在85℃，在加热型磁力搅拌器上水浴加热15min； 

3）将上述组分的活性元素ZnCl₂、SnCl₂、GeO₂一起倒入步骤2）溶液中，充分搅拌； 

4）时间在15min后将步骤3）溶液倒入塑料培养皿中，风干，研磨，即为适合薄板铝及铝合金钎焊的自钎剂，所述自钎剂熔点为478～500℃。 

本发明的效果是： 

1、本发明通过向AlF₃-CsF二元系钎剂中添加了少量的活性物质ZnCl₂、SnCl₂和GeO₂提高了钎剂本身的活性，不需添加钎料便可实现铝及铝合金的钎焊。 

2、本发明解决了钎料对母材的溶蚀和溶解问题，实现了薄板铝及铝合金的钎焊，且焊缝连接良好，表面无气孔和夹渣等缺陷。 

3、本发明的钎剂熔点为478～500℃。 

具体实施方式

结合实施例对本发明的适合薄板铝及铝合金的自钎剂材料及制备方法加以说明。 

本发明的适合薄板铝及铝合金的自钎剂材料及制备方法的设计思想是基于ZnCl₂、SnCl₂和GeO₂活性物质可以与母材中的单质Al发生传质作用，析出的新单质Zn、Sn、和Ge又可以与Al形成低熔点共晶物质，从而很好的将母材连接在一起。其中，由于Zn元素极其易于Al发生互溶，使Zn元素难以在表面流布，直接渗入母材，而Sn元素在铝表面的流布性能很好，且 能与Al形成Zn-Al共晶。为了提高自反应钎剂与Al基体的反应面积，需要在加入ZnCl₂的同时加入SnCl₂，另外由于ZnCl₂和SnCl₂对母材有轻微的腐蚀作用，添加量收到一定的限制，为了进一步提高钎剂的自反应活性，同时添加了微量的GeO₂。 

本发明的适合薄板铝及铝合金钎焊的自钎剂材料，所述自钎剂材料的成分包括AlF₃-CsF二元系钎剂基质和活性物质ZnCl₂、SnCl₂、GeO₂，所述AlF₃-CsF二元系钎剂基质成分AlF₃:CsF的摩尔比为42:58，所述各组成部分的质量百分比为89～95%的AlF₃-CsF，3～5%的ZnCl₂，1.5～3.5%的SnCl₂，0.5-2.5%的GeO₂。 

本发明的适合薄板铝及铝合金钎焊的自钎剂材料的制备方法包括以下步骤： 

1）按比例称取上述组分的AlF₃和CsF二元系钎剂基质在温度为300℃烘干30min； 

2）将步骤1）烘干的AlF₃和CsF二元系钎剂基质放入盛有蒸馏水的塑料锥形瓶，水温保持在85℃，在加热型磁力搅拌器上水浴加热15min； 

3）将上述组分的活性元素ZnCl₂、SnCl₂、GeO₂一起倒入步骤2）溶液中，充分搅拌； 

4）时间在15min后将步骤3）溶液倒入塑料培养皿中，风干，研磨，即为适合薄板铝及铝合金钎焊的自钎剂，所述自钎剂熔点为478～500℃。 

实施例1： 

组分配方：钎剂的基质成分的摩尔比为为AlF₃:CsF=42:58，活性元素为ZnCl₂、SnCl₂和GeO₂，所述各组成部分的质量百分比为89%的AlF₃-CsF，5%的ZnCl₂，3.5%的SnCl₂，2.5%的GeO₂。 

制备方法： 

1）按比例称取上述组分的AlF₃和CsF二元系钎剂基质在温度为300℃ 烘干30min； 

2）将步骤1）烘干的AlF₃和CsF二元系钎剂基质放入盛有蒸馏水的塑料锥形瓶，水温保持在85℃，在加热型磁力搅拌器上水浴加热15min； 

3）将上述组分的活性元素ZnCl₂、SnCl₂、GeO₂一起倒入步骤（2）溶液中，充分搅拌； 

4）时间在15min后将步骤3）溶液倒入塑料培养皿中，风干，研磨，即为适合薄板铝及铝合金钎焊的自钎剂，所述自钎剂熔点为500℃。 

实施例2： 

组分配方：钎剂基质成分摩尔比为AlF3:CsF=42:58，活性元素为ZnCl₂、SnCl₂和GeO₂，所述各组成部分的质量百分比为95%的AlF₃-CsF，3%的ZnCl₂，1.5%的SnCl₂，0.5%的GeO₂。 

制备方法：与实施例1制备方法相同,钎剂熔点为478℃。 

实施例3： 

组分配方：钎剂基质成分的摩尔比为AlF₃:CsF=42:58，活性元素为ZnCl₂、SnCl₂和GeO₂，所述各组成部分的质量百分比为92%的AlF₃-CsF，4%的ZnCl₂，3%的SnCl₂，1%的GeO₂。 

制备方法：与实施例1制备方法相同，钎剂熔点为485℃。 

Claims (2)

1.一种适合薄板铝及铝合金钎焊的自钎剂材料，其特征是：所述自钎剂材料的成分包括AlF₃-CsF二元系钎剂基质和活性物质ZnCl₂、SnCl₂、GeO₂，所述AlF₃-CsF二元系钎剂基质成分AlF₃:CsF的摩尔比为42:58，所述各组成部分的质量百分比为89～95%的AlF₃-CsF，3～5%的ZnCl₂，1.5～3.5%的SnCl₂，0.5-2.5%的GeO₂。

2.一种适合薄板铝及铝合金钎焊的自钎剂材料的制备方法，包括以下步骤：

1）按比例称取上述组分的AlF₃和CsF二元系钎剂基质在温度为300℃烘干30min；

2）将步骤1）烘干的AlF₃和CsF二元系钎剂基质放入盛有蒸馏水的塑料锥形瓶，水温保持在85℃，在加热型磁力搅拌器上水浴加热15min；

3）将上述组分的活性元素ZnCl₂、SnCl₂、GeO₂一起倒入步骤2）溶液中，充分搅拌；

4）时间在15min后将步骤3）溶液倒入塑料培养皿中，风干，研磨，即为适合薄板铝及铝合金钎焊的自钎剂，所述自钎剂熔点为478～500℃。