CN103769760B - 一种低熔点复合自钎铝钎料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钎焊材料领域，特指一种低熔点复合自钎铝钎料及其制备方法，由芯部和外层两部分组成，芯部为铝硅合金，外层由锌粉、助焊剂和粘结剂组成；按比例称取锌粉、助焊剂、粘结剂，并混合均匀成为膏状，然后将膏状混合物包裹在以铝硅合金为芯部的外侧形成外层。上述产品可适用于多种牌号铝合金管路件焊接。

Description

一种低熔点复合自钎铝钎料及其制备方法
技术领域
本发明涉及钎焊材料领域，特指一种低熔点复合自钎铝钎料及其制备方法。
背景技术
目前，铝及铝合金的应用越来越广泛，在许多行业，采用3系（如3003铝合金）、6系（如6061铝合金）高强铝合金，制造全铝结构零部件，已经成为了全世界制造业的发展方向。但是，高强铝合金的钎焊难题依旧存在，尤其是很多高强铝合金的熔点远低于纯铝，无法使用常规市售铝硅钎料进行钎焊。
钎焊高强度铝合金的困难及需求，已经引起了相关领域技术人员与企业家的重视，一些新的铝合金钎焊材料相继被开发。例如专利USRE42329E，提出了一种药芯焊丝，以将钎剂填充在金属内芯的方式实现了钎剂与钎料的同步加热与送给，方便了焊工操作。但如果不对该类焊丝中的钎料部分进行改进，钎焊温度仍然非常接近于铝合金（如6061铝合金）的熔点。专利CN102000924B，通过熔炼时在合金中加入6~13%的Cu，达到了降低钎焊温度的目的，由于加入Cu之后会形成Al-Cu化合物，严重影响钎料的可加工性能，所以必须添加如Ni、Sr、Ti、Y等多种微量元素改善显微组织及性能。专利CN101947702B首先制备了铝硅合金粉末及氟化物钎剂粉末，随后通过冷等静压，真空烧结的方法制得了混合型的铝钎料，该工艺需要在400℃~500℃下进行2~4小时的真空烧结，随后再进行拉拔，对设备要求较高。Zn-Al-Si钎料与目前常规的几种钎料相比，具有较低的钎焊温度及相当的焊接接头性能。然而由于较高的Si元素含量，组织中有大块状的单晶硅或者针状共晶硅出现，不仅需要在前期的熔炼过程中加入微量元素改进（如专利CN101554687A），在后续加工过程中也需要部分采用热加工的形式进行加工。此外，Zn-Al-Si合金熔炼时，熔炼工艺也要比一般的合金熔炼更严格，否则很容易使得Si元素无法溶入合金基体。
因此，本发明人对此做进一步研究，研发出一种低熔点复合自钎铝钎料及其制备方法，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钎焊温度在520℃~550℃左右、在高强度铝合金表面上润湿性、渗透性优良、钎缝的力学性能良好、钎缝气密性好，可以适用于多种牌号铝合金铝-铝管路结构件焊接的新型低熔点复合自钎铝钎料。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种低熔点复合自钎铝钎料，由芯部和外层两部分组成，芯部为铝硅合金，外层由锌粉、助焊剂和粘结剂组成。
进一步，所述的助焊剂为无腐蚀氟铝酸盐助焊剂。
进一步，复合自钎铝钎料的质量百分数含量分别为：铝硅合金40~80%，锌粉5~35%，无腐蚀氟铝酸盐助焊剂8~30%，其余为粘结剂。
进一步，所述芯部中硅的质量百分数含量为5~13%。
进一步，所述芯部中硅与所述锌粉的质量之比为为0.06~2:1。
进一步，采用粘结剂将锌粉、无腐蚀助焊剂包裹在铝硅合金外侧的方法得到复合丝状钎料。
进一步，所述芯部直径为0.6mm~3.2mm，外层厚度为0.1mm~1.2mm，其粉状颗粒大小皆在100目以下。
一种低熔点复合自钎铝钎料制备方法，包括如下步骤：
按比例称取锌粉、助焊剂、粘结剂，并混合均匀成为膏状，然后将膏状混合物包裹在以铝硅合金为芯部的外侧形成外层。
采用上述方案后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明研制的复合焊丝，可对铝及高强铝合金进行钎焊，无需额外添加钎剂，通过粘结剂将氟铝酸盐钎剂复合到焊丝外侧的“药皮”（外层，下同）中，方便了钎焊操作并可有效控制钎剂用量；
2、本发明研制的复合焊丝，通过粘结剂将锌粉添加到铝硅焊丝外侧的“药皮”中，通过较低温度下锌-铝“接触共晶反应”作用来降低钎焊温度，避免了熔炼锌-铝-硅合金时因熔炼工艺要求苛刻造成的合金成分不均匀缺陷。进一步的研究发现，铝硅合金中的硅与所述锌粉的质量之比为0.06~2:1之间时，钎焊效果良好，且钎焊温度较低。如铝硅合金中的硅与所述锌粉的质量之比低于0.06，则作为复合焊丝“骨架”的铝硅合金不够多，钎焊接头强度较低；同时，铝硅合金中的硅与所述锌粉的质量之比高于2时，Zn含量较低，不能有效的促发“接触共晶反应”，达不到降低熔点的效果；
3、本发明研制的复合焊丝，通过调整芯部铝硅合金的成分及直径与外侧“药皮”中锌粉的比例，可直接方便得到不同钎料的“成分”，不同钎焊温度的复合焊丝，而常规的“药芯焊丝”如果需要改变成分，必须要从熔炼工序开始实施。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一、各项组成配比
选用5kg直径为1.6mm的4047（Al-12Si）合金丝（64%），称取1.01kg的锌粉（13%）；1.17kg的无腐蚀氟铝酸盐助焊剂（15%）；0.63kg的粘结剂（8%）。
二、制备方法
1，将所取粉体进行混合，通过100目筛子；
2，将均匀粉体加入到粘结剂中，搅拌均匀，并加入到涂敷装置中；
3，选取1.6mm的Al-12Si合金丝，并使其通过带有涂覆装置的固定轨道，并在固定位置对焊丝进行涂覆，使铝硅合金四周均匀涂布膏体；
4，匀速通过加热管道，使铝硅合金与周边的膏体完成复合并烘干，最后获得直径为2.0mm的复合钎料丝。
三、有益效果
本实施例制得的复合焊丝在6系高强度铝合金表面上润湿性、渗透性优良、钎缝的力学性能优良，气密性优良。火焰钎焊6061铝合金工件时钎焊温度低，焊前无需添加助焊剂，焊后无需清洗，操作方便。
实施例2
按质量百分比选用5kg直径为1.2mm的4047（Al-12Si）合金（43%），称取2.90kg的锌粉（25%）；1.98kg的无腐蚀氟铝酸盐助焊剂（17%）；1.74kg的粘结剂（15%）。
按照实施案例1的制备方法制备得到直径为1.5mm的复合钎料丝。
本实施例制得的复合焊丝在6系高强度铝合金表面上润湿性、渗透性优良、钎缝的力学性能优良，气密性优良。火焰钎焊6061铝合金工件时钎焊温度低，焊前无需添加助焊剂，焊后无需清洗，操作方便。
实施例3
按质量百分比选用5kg直径为1.6mm的4045（Al-10Si）合金（73%），称取0.68kg的锌粉（10%）；0.75kg的无腐蚀氟铝酸盐助焊剂（11%）；0.41kg的粘结剂（6%）。
按照实施案例1的制备方法制备得到直径为1.8mm的复合钎料丝。
本实施例制得的复合焊丝在6系高强度铝合金表面上润湿性、渗透性优良、钎缝的力学性能优良，气密性优良。火焰钎焊6061铝合金工件时钎焊温度低，焊前无需添加助焊剂，焊后无需清洗，操作方便。
实施例4
按质量百分比选用5kg直径为2.15mm的4043（Al-5Si）合金（42%），称取2.38kg的锌粉（20%）；2.74kg的无腐蚀氟铝酸盐助焊剂（23%）；1.79kg的粘结剂（15%）。
按照实施案例1的制备方法制备得到直径为2.3mm的复合钎料丝。
本实施例制得的复合焊丝在6系高强度铝合金表面上润湿性、渗透性优良、钎缝的力学性能优良，气密性优良。火焰钎焊6061铝合金工件时钎焊温度低，焊前无需添加助焊剂，焊后无需清洗，操作方便。
实施例5
按质量百分比选用5kg直径为2.4mm的4047（Al-12Si）合金（73%），称取0.50kg的锌粉（7%）；0.89kg的无腐蚀氟铝酸盐助焊剂（13%）；0.48kg的粘结剂（7%）。
按照实施案例1的制备方法制备得到直径为2.5mm的复合钎料丝。
本实施例制得的复合焊丝在6系高强度铝合金表面上润湿性、渗透性优良、钎缝的力学性能优良，气密性优良。火焰钎焊6061铝合金工件时钎焊温度低，焊前无需添加助焊剂，焊后无需清洗，操作方便。
上述仅为本发明的具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (7)

1.一种低熔点复合自钎铝钎料，其特征在于：由芯部和外层两部分组成，芯部为铝硅合金，外层由锌粉、助焊剂和粘结剂组成；所述芯部中硅与所述锌粉的质量之比为为0.06~2:1。
2.根据权利要求1所述的一种低熔点复合自钎铝钎料，其特征在于：所述的助焊剂为无腐蚀氟铝酸盐助焊剂。
3.根据权利要求2所述的一种低熔点复合自钎铝钎料，其特征在于：复合自钎铝钎料的质量百分数含量分别为：铝硅合金40~80%，锌粉5~35%，无腐蚀氟铝酸盐助焊剂8~30%，其余为粘结剂。
4.根据权利要求1所述的一种低熔点复合自钎铝钎料，其特征在于：所述芯部中硅的质量百分数含量为5~13%。
5.根据权利要求3所述的一种低熔点复合自钎铝钎料，其特征在于：采用粘结剂将锌粉、无腐蚀助焊剂包裹在铝硅合金外侧的方法得到复合丝状钎料。
6.根据权利要求3所述的一种低熔点复合自钎铝钎料，其特征在于：所述芯部直径为0.6mm~3.2mm，外层厚度为0.1mm~1.2mm，其粉状颗粒大小皆在100目以下。
7.一种低熔点复合自钎铝钎料制备方法，包括如下步骤：
按比例称取锌粉、助焊剂、粘结剂，并混合均匀成为膏状，然后将膏状混合物包裹在以铝硅合金为芯部的外侧形成外层。
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