CN104889605B - 一种钎焊镁及镁合金用的钎剂及其应用 - Google Patents

一种钎焊镁及镁合金用的钎剂及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种钎焊镁及镁合金用的钎剂及其应用，属于焊接材料技术领域。该钎剂包括以下成分的质量百分比：氯化锌(ZnCl2)0％～40％，氯化铵(NH4Cl)0％～40％，氯化锌(ZnCl2)和氯化铵(NH4Cl)不同时为零，余量为己二酸及不可避免的杂质。该钎剂还可包括1～25％的氯化亚锡(SnCl2)。本发明所述钎剂具有熔点低、成分配制简单方便、生产成本低特点，显著地改善了Sn‑Zn系钎料对镁合金的润湿。

Description

一种钎焊镁及镁合金用的钎剂及其应用
技术领域
本发明属于焊接材料领域，特别是指一种钎焊镁及镁合金用的钎剂及其应用。
背景技术
镁具有很高的化学活性，氧化性比铝强，并且形成的氧化镁很稳定，较难除去。钎焊镁及镁合金时，由于氧化膜的存在导致液态钎料难以与母材铺展和润湿，致使得到的钎焊接头质量较差。去除氧化膜作为钎焊过程中关键步骤，主要方法有钎剂去膜、气体介质去膜、机械及物理去膜。钎剂作为目前应用最广泛、最有效的去膜方法，在液态钎料和母材润湿的过程中起主要作用。
中国专利文件CN102922174A(申请号：201210448154.8)公开了一种焊接含镁铝合金的钎剂，其组成包括有AlF3-CsF系钎剂，氟化锌及氟化锡；其中AlF3∶CsF(摩尔比)＝42.5∶47.5或41.5∶48.5；所述各组成的质量百分比为，97.5～99.5％的AlF3-CsF，0.2～2.0％的氟化锌，0.1～0.5％的氟化锡。但是，上述钎剂在使用过程中，当镁含量较高时，镁会与钎剂中的氟形成高熔点的氟化镁，导致钎料无法液相化，影响钎焊效果。此外，主要起去膜作用的CsF的价格较昂贵，大大增加了生产的成本。同时，上述钎剂的熔点较高，不适于低温钎焊。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供一种熔点低、经济性好的钎焊镁及镁合金用的钎剂及其应用。
本发明的技术方案如下：
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌(ZnCl2)0％～40％，氯化铵(NH4Cl)0％～40％，氯化锌(ZnCl2)和氯化铵(NH4Cl)不同时为零，余量为己二酸及不可避免的杂质。
根据本发明，优选的，所述的钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌(ZnCl2)1％～25％，氯化铵(NH4Cl)1％～30％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
根据本发明，优选的，所述的钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌(ZnCl2)2％～15％，氯化铵(NH4Cl)2％～20％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
根据本发明，优选的，所述的钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌(ZnCl2)3％～8％，氯化铵(NH4Cl)4％～10％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
根据本发明，优选的，所述的钎焊镁及镁合金用的钎剂还包括1～25％质量百分比的氯化亚锡(SnCl2)。
根据本发明，优选的，所述的钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌(ZnCl2)5％，氯化铵(NH4Cl)5％，氯化亚锡(SnCl2)15％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
根据本发明，优选的，所述的钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌(ZnCl2)5％，氯化铵(NH4Cl)5％，氯化亚锡(SnCl2)10％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
根据本发明，优选的，所述的钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌(ZnCl2)5％，氯化铵(NH4Cl)5％，氯化亚锡(SnCl2)5％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
根据本发明，上述钎焊镁及镁合金用的钎剂制备时，将各组分研磨后搅拌混合均匀即可。但由于氯化锌极易吸水，在进行配制前必须进行脱水处理，现配现用。
根据本发明，上述钎焊镁及镁合金用的钎剂，在钎焊镁及镁合金中的应用。同本发明钎剂配合使用的钎料可为锡锌钎料，优选的，锡锌质量比为(85～95)：(5～15)的钎料。
本发明的原理：
本发明的钎剂，己二酸作为不可或缺的组分，作为基质控制钎剂的熔点，使钎剂具有低熔点的优点，从而满足低温钎焊的要求。此外，己二酸含有两个羧基，可以通过皂化反应与氧化膜作用，起到一定的去膜效果。同时，己二酸作为大分子化合物，具有一定的成膜性，可以在钎焊过程中形成液态薄膜将待钎焊表面和钎料覆盖，防止去除氧化膜后的金属与空气接触后被再氧化，并且可以充当其他功能组元的溶剂。氯化锌一方面作为去膜剂，吸水后与水反应生成的络合物溶解氧化镁；另一方面，由于镁合金的氧化膜疏松不致密且分布不均匀，加热的重金属盐氯化锌和氯化亚锡可能通过氧化膜较薄处的晶粒中心或者裂缝渗入，破坏氧化膜与基体的结合；同时Zn2+和Sn2+作为金属离子，其电极电位大于镁的电极电位，与基体接触后会发生传质反应在镁合金表面析出金属，促进了钎料的润湿能力。氯化铵的作用主要是进一步降低钎剂的熔点，降低钎剂的粘稠度，减小钎料和钎剂之间的界面张力，从而促进液态钎料在母材表面的铺展润湿。此外，氯化铵受热后升华会在焊件表面产生大量的气泡，从而与粘稠的熔融氯化锌形成保护气泡将被钎表面与外界空气隔离，避免待钎表面受热后的再氧化。
本发明的有益效果：
1、本发明的钎焊镁及镁合金用的钎剂熔点低，原料廉价易得，经济性好。
2、本发明的钎焊镁及镁合金用的钎剂显著地改善了Sn-Zn系钎料对镁合金的润湿。
3、本发明的钎焊镁及镁合金用的钎剂在钎焊温度260～270℃下具有较好去膜效果。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案进一步具体的说明，但本发明并不限于这些实施例。
实施例中，同所述钎焊镁及镁合金用的钎剂配合的钎料可为锡锌质量比为91：9的无铅钎料。
实施例1
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌5％，氯化铵5％，氯化亚锡5％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
本实施例中的钎焊镁及镁合金用的钎剂采用以下方法制备得到：
按照本实施例中的氯化锌、氯化铵、氯化亚锡和己二酸的质量百分比称取所需的分析纯原料，采用机械研磨后搅拌均匀的方法进行配制。将称量好的组分依次放入研钵，使用研磨棒快速进行反复研磨，后用药匙搅拌均匀，放入磨口瓶中备用或者直接使用。由于氯化锌极易吸水，在进行配制前必须进行脱水处理，需现配现用。
实施例2
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化铵40％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
实施例3
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化铵30％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
实施例4
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化铵20％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
实施例5
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化铵10％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
实施例6
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌40％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
实施例7
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌30％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
实施例8
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌20％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
实施例9
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌15％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
实施例10
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌10％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
实施例11
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌5％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
实施例12
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌8％，氯化铵20％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
实施例13
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌2％，氯化铵15％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
实施例14
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌2％，氯化铵15％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
实施例15
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌10％，氯化铵10％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
实施例16
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌4％，氯化铵8％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
实施例17
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌12％，氯化铵6％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
实施例18
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌6％，氯化铵4％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
实施例19
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌5％，氯化铵5％，氯化亚锡10％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
实施例20
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌5％，氯化铵10％，氯化亚锡5％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
实施例21
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌10％，氯化铵5％，氯化亚锡5％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
实施例22
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌10％，氯化铵10％，氯化亚锡10％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
实施例23
一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌10％，氯化铵10％，氯化亚锡10％，余量为己二酸及不可避免的杂质。
制备过程同实施例1。
对比例1
鉴于目前没有关于镁合金低温钎焊用钎剂的相关专利报道，特选取反应型铝用软钎剂的一种配方作为对比例，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化亚锡88％，氯化铵10％，氟化钠2％。
制备方法同实施例1中所述的方法一致，区别仅在于该钎剂的各成分的质量百分比按照本实施例中比例称取。
对比例2
选取反应型铝用软钎剂的一种配方作为对比例，包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌88％，氯化铵10％，氟化钠2％。
制备方法同实施例1中所述的方法一致，区别仅在于该钎剂的各成分的质量百分比按照本实施例中比例称取。
试验例1
将实施例1～21和对比例1～2按照GB/T 11364-2008《钎料润湿性试验方法》进行钎料铺展试验，钎料为形状一致的1g的Sn-9Zn钎料，钎焊温度260℃，保温时间5min，在精确度±5℃的箱式电阻炉中进行。
钎焊后对钎料的铺展面积进行测量计算，结果如表1所示：
表1各实施例和对比例铺展面积
编号 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
铺展面积/mm2 100.35 74.15 76.70 80.84 87.26 51.92
编号 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10 实施例11 实施例12
铺展面积/mm2 66.52 69.01 76.16 89.28 93.44 48.59
编号 实施例13 实施例14 实施例15 实施例16 实施例17 实施例18
铺展面积/mm2 71.67 53.93 66.17 66.04 87.18 93.86
编号 实施例19 实施例20 实施例21 对比例1 对比例2
铺展面积/mm2 75.65 98.26 77.19 不润湿 不润湿
实施例1～21钎焊后焊点表面光滑，没有大的颗粒，且残留物极易冲洗。由表1可知，实施例1～21相比对比例1～2，所用钎剂配合Sn-9Zn钎料钎焊镁合金后，说明本发明的钎剂对母材的腐蚀性较小。并且对比例1～2没有润湿效果，说明本发明的钎剂对改善Sn-Zn系钎料对镁合金的润湿的效果显著。

Claims (8)

1.一种钎焊镁及镁合金用的钎剂，其特征在于，该钎剂包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌（ZnCl2）1%~25%，氯化铵（NH4Cl）1%~30%，余量为己二酸及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的钎焊镁及镁合金用的钎剂，其特征在于，该钎剂包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌（ZnCl2）2%~15%，氯化铵（NH4Cl）2%~20%，余量为己二酸及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的钎焊镁及镁合金用的钎剂，其特征在于，该钎剂包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌（ZnCl2）3%~8%，氯化铵（NH4Cl）4%~10%，余量为己二酸及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的钎焊镁及镁合金用的钎剂，其特征在于，该钎剂还包括1~25%质量百分比的氯化亚锡（SnCl2）。
5.根据权利要求4所述的钎焊镁及镁合金用的钎剂，其特征在于，该钎剂包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌（ZnCl2）5%，氯化铵（NH4Cl）5%，氯化亚锡（SnCl2）15%，余量为己二酸及不可避免的杂质。
6.根据权利要求4所述的钎焊镁及镁合金用的钎剂，其特征在于，该钎剂包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌（ZnCl2）5%，氯化铵（NH4Cl）5%，氯化亚锡（SnCl2）10%，余量为己二酸及不可避免的杂质。
7.根据权利要求4所述的钎焊镁及镁合金用的钎剂，其特征在于，该钎剂包括以下质量百分比的原料组成：
氯化锌（ZnCl2）5%，氯化铵（NH4Cl）5%，氯化亚锡（SnCl2）5%，余量为己二酸及不可避免的杂质。
8.权利要求1~7任一项所述钎焊镁及镁合金用的钎剂在钎焊镁及镁合金中的应用。
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