CN106232288B - 用于钎焊铝合金的方法及焊剂 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于钎焊铝镁合金的方法，该方法施用包含KAlF4或CsAlF4或二者作为主要成分的焊剂。该焊剂进一步包含至少一种选自由KAlF4、CsAlF4、Li3AlF6、CaF2、CaCO3、MgF2、MgCO3、SrF2、SrCO3、BaF2、以及BaCO3组成的组的碱金属或碱土金属化合物。优选地，该焊剂包含KAlF4、CsAlF4、以及Li3AlF6或由KAlF4、CsAlF4、以及Li3AlF6组成并且任选地还含有BaF2。

Description

用于钎焊铝合金的方法及焊剂
本申请要求于2014年4月16日提交的欧洲申请号14164856.8的优先权，出于所有目的将该申请的全部内容通过援引方式并入本申请。
本发明涉及一种用于钎焊含有镁的铝合金的方法，和一种适合的焊剂。
在本领域中所熟知的是，铝部件的钎焊可以利用基于碱金属氟铝酸盐的焊剂进行。这种类型的焊剂普遍被认为是非腐蚀性的。例如，描述于美国专利4,579,605中的焊剂,该焊剂包括按重量计5％至95％的K2AlF5或其水合物；其余部分是KAlF4。该焊剂可以通过以下方式制备：将氢氧化铝溶解在氢氟酸(具有按重量计5％至40％的浓度)中以给出1:4至1:4.5的Al:F比并且用碳酸钾或氢氧化钾中和这种混合物以给出1:1-1.5的Al:K比。
将镁加入铝中以形成铝镁合金改进了由其制成的部件的可成形性、耐腐蚀性和拉伸强度。在另一方面中，随着合金的增加的Mg含量，用基于氟铝酸钾的焊剂钎焊此类合金变得越来越困难。已经已知的是鉴于铝镁合金将氟铝酸铯添加到基于氟铝酸盐的焊剂中以改进该焊剂的钎焊特性。参见例如CA 1,239,525。
日本专利申请JP-S 6199569披露了用于钎焊铝的方法，该方法使用一种焊剂，该焊剂包含，在一方面，按重量计73.6％的KAlF4和按重量计0.2％至18.4％的KF，以及在另一方面，按重量计0.1％至8.0％的一种或多种由LiF、NaF和CaF2组成的组中的添加剂。根据实例，在所使用的焊剂中的KF的含量是按重量计从9.8％至11％。
然而，用于钎焊由铝镁合金制成的部件的方法和焊剂仍然需要改进。
根据一个方面，本发明涉及一种用于钎焊在界面处包含按重量计等于或大于0.5％的镁的铝合金部件的方法，该方法包含将钎焊焊剂施用到待接合的部件的至少一个上的步骤，组装这些待接合的部件的步骤以及将这些待接合的部件加热至等于或高于450℃的温度的步骤以提供钎焊的接合部件，其中该钎焊焊剂包含相对于该钎焊焊剂的总重量，按重量计等于或大于65％、优选按重量计等于或大于80％的第一组分和相对于该钎焊焊剂的总重量，按重量计等于或大于3％的第二组分，其条件是该第一组分和该第二组分是不相同的，并且其中该第一组分选自单碱金属四氟铝酸盐，这些单碱金属四氟铝酸盐选自KAlF4、CsAlF4以及其混合物，并且该第二组分是至少一种选自由KAlF4、CsAlF4、Li3AlF6、CaF2、CaCO3、MgF2、MgCO3、SrF2、SrCO3、BaF2、BaCO3、以及它们中的两种或更多种的混合物组成的组的碱金属或碱土金属化合物；优选地其条件是，如果包含至少一种选自由LiF、NaF和CaF2组成的组的化合物，则游离KF的含量是相对于该钎焊焊剂的总重量按重量计低于0.1％。
如果包含至少一种选自由LiF、NaF和CaF2组成的组的化合物，则游离KF的含量是相对于该钎焊焊剂的总重量按重量计低于0.1％的附带条件涉及有效量的存在；优选地，该附带条件涉及至少一种选自由LiF、NaF和CaF2组成的组的化合物的存在，如果此组的所有化合物的总和是按重量计等于或大于0.1％，更优选地，按重量计低于0.05％。术语“游离”，例如与游离KF相连，指代二元盐，例如原样存在的KF，因此不是络合的，例如处于氟铝酸钾的形式。同样地，术语“游离”也指代二元LiF、CaF2或NaF，其不是络合的。在优选的实施例中，在所有的实施例中相对于该焊剂的总重量，游离KF的含量是按重量计低于0.1％，并且更优选地，按重量计低于0.05％。在还更优选的实施例中，在所有的实施例中，游离KF和游离或络合的NaF的含量的总和是按重量计低于0.1％，更优选地，按重量计低于0.5％。在另一个优选的实施例中，如果至少一种选自由LiF、NaF和CaF2组成的组的化合物包含在该焊剂中，相对于该钎焊焊剂的总重量，游离KF的含量是按重量计低于0.1％。总体上，在此实施例中，该至少一种选自由LiF、NaF和CaF2组成的组的化合物不是络合的，还称为游离LiF、NaF或CaF2。
在某些其他实施例中，相对于该焊剂的总含量，游离KF、游离或络合的NaF和游离LiF的含量的总和是按重量计低于0.1％，更优选地，按重量计低于0.05％。在另一个实施例中，该焊剂基本上不含，并且优选不含LiF、NaF和CaF2。
优选地，该钎焊焊剂包含相对于该钎焊焊剂的总重量，按重量计等于或大于80％的CsAlF4，或者，相对于该钎焊焊剂的总重量，按重量计等于或大于80％的KAlF4，或者KAlF4和CsAlF4二者，其总和是按重量计等于或大于80％。
现将说明术语“在界面处”。如果组装两个Al或Al-Mg合金部件以待钎焊，形成接合处的区域被称为“界面”。将这两个部件的Mg百分比加起来，并且加合的结果提供了在该界面处的Mg的百分比。例如，如果组装两个具有按重量计0.5％的Mg的部件，则在界面处的Mg的含量是按重量计1％。如果将包含按重量计1％的Mg的部件与不含Mg的部件进行组装，则在界面处的Mg含量也是按重量计1％。
在界面处的Mg含量的上限取决于钎焊条件。例如，如果使用火焰钎焊(即用明火提供热量)来钎焊部件，则在界面处的Mg含量可以为按重量计高达2％，并且甚至更高。如果根据可控气氛钎焊进行钎焊，即热量是通过电气装置来提供并且这些部件的温度的升高比当使用火焰时更慢，则在界面处的Mg含量优选按重量计等于或低于1.5％，更优选地，按重量计等于或低于1.4％。
钎焊温度取决于焊剂的性质。如果该第一组分主要或完全由CsAlF4构成，则钎焊温度可以低至450℃。如果该第一组分主要或完全由KAlF4构成，则钎焊温度优选地为等于或大于560℃。在此，上限经常是610℃至625℃。
在优选的实施例中，该第一组分主要由KAlF4组成。
优选地，该第二组分选自由CsAlF4、Li3AlF6、CaF2、MgF2、SrF2、BaF2、以及它们中的两种或更多种的混合物组成的组。
如果存在含Mg的化合物，则该焊剂优选地含有按重量计小于1％的含Mg化合物(如MgF2或MgCO3)的总和。
更优选地，该第二组分选自由CsAlF4、Li3AlF6、BaF2、以及它们中的两种或更多种的混合物组成的组。尤其优选地，该第二组分包含CsAlF4和Li3AlF6，以及任选地还有BaF2。
在某些实施例中，相对于该焊剂的总含量，游离KF、游离或络合的NaF、游离LiF和CaF2的含量的总和是按重量计低于0.1％，更优选地，按重量计低于0.05％。
优选地，该第二组分是以按重量计等于或大于2％的量，更优选地，以按重量计等于或大于3％的量，并且经常，以按重量计等于或大于5％的量存在。
优选地，该第二组分是以按重量计等于或小于30％的量，更优选地，以按重量计等于或小于20％的量存在。如果存在属于第二组分的组的以上提及的所述组分的两种或更多种，则它们的总量为按重量计等于或小于30％。
如果存在，则CaF2或CaCO3优选以按重量计等于或大于5％的量包含在内。如果存在，则MgF2或MgCO3优选以按重量计等于或大于5％的量包含在内。如果存在，则SrF2或SrCO3优选以按重量计等于或大于5％的量包含在内。如果存在，则BaF2或BaCO3优选以按重量计等于或大于5％的量包含在内。如果存在氟化物和/或碳酸盐的混合物，则它们的总含量优选地为按重量计等于或大于5％。
如果存在，则CsAlF4优选以按重量计等于或大于1％的量存在。
如果存在，则Li3AlF6优选以按重量计等于或大于1％的量存在。
如果存在，则CaF2或CaCO3优选以按重量计等于或小于20％的量包含在内。如果存在，则MgF2或MgCO3优选以按重量计等于或小于30％的量包含在内。如果存在，则SrF2或SrCO3优选以按重量计等于或大于30％的量包含在内。如果存在，则BaF2或BaCO3优选以按重量计等于或小于30％的量包含在内。如果存在氟化物和/或碳酸盐的混合物，则它们含量的总和优选地为按重量计等于或小于30％。
如果存在，CsAlF4优选以按重量计等于或小于10％，更优选地，按重量计等于或小于5％的量存在。
如果存在，则Li3AlF6优选以按重量计等于或小于8％的量存在。
尤其优选的范围是：CaF2或MgF2以按重量计从5％至20％的量，SrF2或BaF2以按重量计从10％至20％的量；SrF2或BaF2的组合以按重量计从10％至20％的总量；CsAlF4以按重量计从1％至5％的量；Li3AlF6以按重量计从1％至8％的量；CsAlF4以按重量计从1％至5％的量并且Li3AlF6以按重量计从1％至8％的量。
更优选地，该第二组分选自由CsAlF4、Li3AlF6、BaF2、以及它们中的两种或更多种的混合物组成的组；并且还更优选地，该第二组分是由CsAlF4和Li3AlF6，以及任选地附加地BaF2组成的组合物。
使用了高度优选的钎焊焊剂，这些钎焊焊剂包含以下项或由以下项组成：在按重量计从等于或大于80％至等于或小于98％的范围内的KAlF4、在从按重量计等于或大于1％至按重量计等于或小于10％的范围内的CsAlF4、在从按重量计等于或大于1％至按重量计等于或小于10％的范围内的Li3AlF6、以及在按重量计从0至等于或小于15％的范围内的BaF2。
优选的钎焊焊剂在表1至4中给出。
表1：优选的在Al-Mg合金钎焊中使用的钎焊焊剂
Figure BDA0001130885390000041
Figure BDA0001130885390000051
“AEF2”指代碱土金属氟化物。
如果希望的话，KAlF4可以以可商购的与K2AlF5或其水合物的混合物的形式引入。此种混合物，其包含按重量计约80％的KAlF4和按重量计约20％的K2AlF5或其水合物，是从苏威氟有限公司(Solvay Fluor GmbH)以商品名
Figure BDA0001130885390000052
可获得的。优选的这种类型的混合物在表2中给出。
表2：优选的在Al-Mg合金钎焊中使用的具有KAlF4和K2AlF5(4:1w/w)的混合物的钎焊焊剂。
Figure BDA0001130885390000053
Figure BDA0001130885390000061
如果希望的话，KAlF4和Li3AlF6可以以可商购的与K2AlF5或其水合物的混合物的形式引入。此种混合物，其包含按重量计约77％的KAlF4、按重量计约19％的K2AlF5或其水合物、以及按重量计约4％的Li3AlF6，是从苏威氟有限公司以商品名
Figure BDA0001130885390000062
可获得的。优选的这种类型的混合物在表3中给出。
表3：优选的在Al-Mg合金钎焊中使用的具有KAlF4、K2AlF5和Li3AlF6(77:19:4w/w/w)的混合物的钎焊焊剂
Figure BDA0001130885390000063
如果希望的话，KAlF4和CsAlF4可以以可商购的与K2AlF5或其水合物的混合物的形式引入。此种混合物，其包含按重量计约79％的KAlF4、按重量计约19％的K2AlF5或其水合物、以及按重量计约2％的CsAlF4，是从苏威氟有限公司以商品名
Figure BDA0001130885390000064
可获得的。优选的这种类型的混合物在表4中给出。
表4：优选的在Al-Mg合金钎焊中使用的具有KAlF4、K2AlF5和CsAlF4(79:19:2w/w/w)的混合物的钎焊焊剂
Figure BDA0001130885390000065
根据一个优选的实施例，该第一组分是相对于该钎焊焊剂的总重量以按重量计等于或大于80％的量的KAlF4，并且该第二组分是相对于该钎焊焊剂的总重量以按重量计等于或大于5％的量存在，并且选自由CsAlF、Li3AlF6以及二者的混合物组成的组；附加地，CaF2、MgF2、SrF2、BaF2、以及它们中的两种或更多种的混合物可以存在。
如果该焊剂不是由所述第一和第二组分组成，则至按重量计100％的余量是由本领域中已知的其他焊剂(优选地，K2AlF5或K2AlF5·H2O)构成。优选地，K3AlF6的含量是按重量计低于1％，包括按重量计0％。
优选的是KAlF4实质上是在钎焊焊剂中的仅有的氟铝酸钾。相对于该钎焊焊剂的总重量，K2AlF5、其水合物以及K3AlF6(如果存在的话)的总含量优选地是按重量计等于或小于5％。
根据一个实施例，该钎焊焊剂由所述第一和第二组分组成。
该钎焊方法可以根据干式助熔法施用钎焊焊剂进行。焊剂可以，例如，通过气动输送提供到待钎焊的物品的表面并机械地粘附到待钎焊的物品的表面。
如果钎焊焊剂不是根据干式助熔法施用，则它是根据湿式助熔法施用。在该湿式助熔法中，施用了含有焊剂和添加剂的钎焊焊剂组合物；在本发明中液体载体像水或醇被认为是添加剂。
例如，可以将该钎焊焊剂组合物喷洒到待接合的部件的至少一个上，可以将其用刷子涂覆到它们的表面上，或者它可以通过将部件浸入液体组合物中施用。
根据一个实施例，本发明的钎焊焊剂组合物是根据湿式助熔法施用并且含有悬浮在水、无水有机液体或水性有机液体中的钎焊焊剂。优选的液体是在环境压力(1巴绝对值)下具有等于或低于350℃的沸点的那些。术语“悬浮在水中”不排除一部分焊剂组合物溶解在液体中；尤其是当包含水或水性有机液体时可能是这种情况。优选的液体是去离子水，一元、二元或三元的脂肪醇，尤其是具有1到4个碳原子的那些，例如甲醇、乙醇、异丙醇、或乙二醇，或乙二醇烷基醚类，其中烷基优选表示直链脂肪族C1到C4烷基或支链C3到C4烷基。非限制性实例是乙二醇单烷基醚，例如2-甲氧基乙醇或二乙二醇，或乙二醇二烷基醚，例如二甲基乙二醇(二甲氧基乙烷)。包含这些液体中的两种或更多种的混合物也是非常适合的。异丙醇或包含异丙醇的混合物是特别适合的。
在优选的实施例中，包含该钎焊焊剂和液体的组合物还含有改进该钎焊焊剂组合物的特性的另外的添加剂。
在尤其优选的实施例中，该钎焊焊剂是以焊剂组合物的形式存在的，其中该焊剂是悬浮在液体中，该液体还包含粘合剂。粘合剂改进了例如该钎焊焊剂在其施用到待钎焊的部件上之后的附着性。因此，使用包含该钎焊焊剂、粘合剂以及水、有机液体或水性有机液体的钎焊焊剂组合物的湿式助熔法是本发明的钎焊方法的优选的实施例。该液体充当一些添加剂的溶剂或充当载体来分散该组合物的焊剂或其他不可溶的组分。
合适的粘合剂可以例如选自由有机聚合物组成的组。这些粘合剂在铝部件或铝合金部件上形成涂层，当它们是用物理方式干燥的时(即，在通过蒸发去除液体之后它们形成固体涂层)，或当它们是用化学方式干燥的时(例如，在引起分子交联的化学品，例如氧或光的影响下，或通过引起交联的热处理，它们形成固体涂层)。这两种机制可以同时发生。适合的聚合物包括以分散在液体中的固体颗粒的分散体的形式存在于该组合物中的聚合物，以及以溶于液体的溶液的形式存在的聚合物。高度适合的粘合剂是聚烯烃类，例如丁基橡胶类、聚氨酯类、树脂类、邻苯二甲酸酯类、聚丙烯酸酯类、聚甲基丙烯酸酯类、乙烯基树脂类、环氧树脂类、硝化纤维、聚乙酸乙烯酯类或聚乙烯醇类。包含水作为液体以及水溶性聚合物或分散在水中的聚合物(例如聚乙烯醇或聚氨酯)的钎焊焊剂组合物是尤其适合的，因为它们具有以下优点，在钎焊方法过程中，蒸发的是水而不是可能可燃的有机液体。
这些组合物可以包括其他的改进组合物特性的添加剂，例如，悬浮稳定剂、表面活性剂(尤其是非离子表面活性剂，例如Antarox BL 225，直链C8到C10的乙氧基化的和丙氧基化的醇的混合物)、增稠剂(例如甲基丁基醚)、触变剂(例如明胶或果胶、或如在EPA1808264中所描述的蜡)。
在总钎焊焊剂组合物(包括，例如，一种或多种液体、触变剂、表面活性剂以及粘合剂(如果存在的话))中的钎焊焊剂的含量总体上是按重量计等于或大于0.75％。优选地，该焊剂组合物中的钎焊焊剂的含量是按重量计等于或大于1％。更优选地，在该钎焊焊剂组合物中的钎焊焊剂的含量是该总焊剂组合物的按重量计等于或大于5％，非常优选地，按重量计等于或大于10％。
总体上，该钎焊焊剂组合物中的钎焊焊剂的含量是按重量计等于或小于70％。优选地，它是按重量计等于或小于50％。
粘合剂(如果存在的话)总体上以该总钎焊焊剂组合物的按重量计等于或大于0.1％、优选按重量计等于或大于1％的量包含在内。粘合剂(如果存在的话)总体上以该总钎焊焊剂组合物的按重量计等于或小于30％、优选按重量计等于或小于25％的量包含在内。
触变剂(如果存在的话)总体上以该总钎焊焊剂组合物的按重量计等于或大于1％的量包含在内。总体上，它(如果存在的话)以按重量计等于或小于20％的量、优选以按重量计等于或小于10％的量包含在内。
增稠剂(如果存在的话)总体上以该总钎焊焊剂组合物的按重量计等于或大于1％、优选按重量计等于或大于5％的量包含在内。总体上，增稠剂(如果存在的话)以该总钎焊焊剂组合物的按重量计等于或小于15％、优选按重量计等于或小于10％的量包含在内。
高度适合的用于湿法施用的钎焊焊剂组合物包含按重量计10％至70％的钎焊焊剂、按重量计1％至25％的粘合剂、按重量计0至15％的增稠剂、按重量计0至10％的触变剂、以及按重量计0至5％的其他添加剂，例如表面活性剂或悬浮稳定剂。优选地，至按重量计100％的剩余部分是水、有机溶剂或水性有机溶剂；水是尤其优选的。
在另一个实施例中，该焊剂组合物不含任何水或无水或水性有机液体，但是包含如以上所描述的焊剂(以及，如果希望的话，添加剂，例如表面活性剂、增稠剂或触变剂)、以及作为粘合剂的水溶性有机聚合物，该聚合物是以用于该焊剂的水溶性包装的形式存在。例如，如在US专利申请公开2006/0231162中所描述，聚乙烯醇非常适合作为用于焊剂的水溶性包装。此类包装可以在没有粉尘形成下处理，并且在添加水或水性有机溶剂之后，它们形成焊剂在水中的悬浮液同时该水溶性聚合物溶解并提供粘合剂功能。
该悬浮液可以按照已知的方式施用，例如，通过喷洒、涂覆、或通过将待接合的部件浸入该悬浮液中。
如果希望的话，涂覆有焊剂组合物的部件可以在钎焊之前干燥并且然后稍后进行钎焊，或者干燥和钎焊可以在另一个之后立刻进行。
这些组分可以单独地施用在部件上或以预混合的钎焊焊剂的形式施用。
施用在待钎焊的部件上的钎焊焊剂的单位面积的重量优选地是等于或高于4g/m2。更优选地，它是等于或高于5g/m2。优选地，它是等于或小于50g/m2，尤其优选地等于或小于20g/m2。如果施用了钎焊焊剂组合物，则焊剂负载量相应地更高以实现如以上所提及的钎焊焊剂负载量。举一个例子用于计算，如果施用了包含按重量计50％的钎焊焊剂的钎焊焊剂组合物，则该钎焊焊剂组合物的负载量优选地是等于或高于8g/m2以实现等于或高于4g/m2的钎焊焊剂负载量。
钎焊部件所需要的热量可以由明火提供，但是感应加热或借助于激光的加热也是可能的。优选的是在N2或Ar气体的存在下根据可控气氛钎焊(“CAB”)方法钎焊。
总体上，施用了焊料金属。经常，施用由Al和Si组成的焊料。优选的是钎焊用焊料包覆的部件。
总体上进行该方法来钎焊Al-Mg合金的部件(可能含有另外的金属)与Al-Mg合金的部件(可能含有另外的金属)或与Al部件(可能含有除Mg之外的其他金属)。在这些部件中的Mg的含量取决于所希望的焊剂负载量以及在待接合的部件的界面处的合金的镁含量的总和。例如，如果在上限范围内，例如从10至20g/m2的焊剂负载量是技术上可接受的，则包含按重量计等于或大于0％至按重量计等于或小于1.8％的Mg，优选地按重量计等于或大于0.8％至按重量计等于或小于1.5％的Mg的界面可以优选地被钎焊。
如果在下限范围内，例如从4至10g/m2的焊剂负载量是所希望的，则包含按重量计等于或大于0％至按重量计等于或小于1.0％的Mg，优选地按重量计等于或大于0.6％至按重量计等于或小于1.0％的Mg的界面可以优选地被钎焊。
在界面处的Mg含量是通过将在待接合的两个部件中的Mg百分比的总和加起来进行计算。例如，如果两个各自具有按重量计0.68％的Mg的部件待接合，则在界面处的Mg含量是按重量计(0.68+0.68＝)1.36％。如果一个具有按重量计0.68％的Mg的部件和一个具有按重量计0％的Mg的部件被钎焊，则在界面处的Mg含量是按重量计(0.68+0＝)0.68％。
钎焊在界面处具有在按重量计从0.6％至1％的范围内的Mg含量的部件和在从4至10g/m2范围内的钎焊焊剂负载量是优选的。
例如，以下类型的部件可以被钎焊：热交换器(用于油冷却器/水冷却器的加热器芯，散热器，空调及其部件，例如冷凝器、蒸发器)、片、薄片、翼片与管，钎焊到翼片的端板(用作芯增强物)，顶盖(header)与管，翼片与顶盖，管与管、折叠管、挤出管、以及配件(例如螺母和螺栓)。本发明的另一个方面涉及一种可以在以上所描述的用于钎焊Al-Mg合金的方法中使用的钎焊焊剂。
本发明还涉及一种适合于在以上提及的本发明的方法中使用的钎焊焊剂。要求保护的钎焊焊剂是以上在本发明方法的说明中所说明的焊剂的选择。
优选地，该钎焊焊剂具有相对于该焊剂的总重量按重量计等于或大于80％的KAlF4含量。
本发明的钎焊焊剂包含，相对于该钎焊焊剂的总重量，按重量计等于或大于80％的一种第一组分，以及一种第二组分，该第一组分选自由KAlF4和CsAlF4组成的组，该第二组分选自由Li3AlF6、CaF2、CaCO3、MgF2、MgCO3、SrF2、SrCO3、BaF2、BaCO3、以及所述第二组分的两种或更多种的混合物组成的组；或者它由所述第一和第二组分组成。
优选地，本发明的钎焊焊剂还是以下的选择，该选择在于要求保护的焊剂必须含有按重量计等于或大于1％的CsAlF4。优选地，该焊剂包含，相对于该钎焊焊剂的总重量，按重量计等于或大于80％的KAlF4、按重量计等于或大于1％的CsAlF4、以及按重量计等于或大于2％的至少一种选自下组的组分，该组由以下项组成：Li3AlF6、CaF2、CaCO3、MgF2、MgCO3、SrF2、SrCO3、BaF2、BaCO3、以及所述第二组分的两种或更多种的混合物；或者它由所述组分组成。
更优选地，本发明的钎焊焊剂包含以下项，或由以下项组成：相对于该钎焊焊剂的总重量，按重量计等于或大于80％的KAlF4、按重量计等于或大于1％的CsAlF4、以及按重量计等于或大于3％的至少一种选自下组的组分，该组由以下项组成：Li3AlF6、CaF2、CaCO3、MgF2、MgCO3、SrF2、SrCO3、BaF2、BaCO3、以及这些后面的组分的两种或更多种的混合物。
优选地，本发明的钎焊焊剂包含，相对于该钎焊焊剂的总重量，按重量计等于或大于80％的KAlF4、以及按重量计等于或大于1％的CsAlF4、以及按重量计等于或大于2％的第二组分，该第二组分选自由Li3AlF6、CaF2、CaCO3、SrF2、SrCO3、BaF2、BaCO3、以及所述第二组分的两种或更多种的混合物组成的组；或者它由KAlF4、CsAlF4以及所述第二组分的一种或多种组成。
如果该焊剂不是由所述组分组成，至按重量计100％的余量是本领域中已知的其他焊剂组分，优选地，K2AlF5或K2AlF5·H2O。优选地，K3AlF6的含量是按重量计低于1％，包括按重量计0％。
在某些实施例中，相对于本发明的焊剂的总含量，游离KF、游离或络合的NaF和游离LiF的含量的总和是按重量计低于0.1％，更优选地，按重量计低于0.05％。在另一个实施例中，本发明的焊剂基本上不含，并且优选不含LiF、NaF和CaF2。
优选地，该第二组分选自由Li3AlF6、CaF2、MgF2、SrF2、BaF2、以及所述第二组分的两种或更多种的混合物组成的组。
该钎焊焊剂的优选的实施例包含以下项或由以下项组成：相对于该钎焊焊剂的总重量，按重量计等于或大于80％的KAlF4、按重量计等于或大于1％的CsAlF4、以及按重量计等于或大于3％的第二组分，该第二组分选自由Li3AlF6、CaF2、MgF2、SrF2、BaF2、以及所述第二组分的两种或更多种的混合物组成的组。
根据一个实施例，该钎焊焊剂主要由KalF4、CsAlF4、以及至少一种第二组分组成，该第二组分选自Li3AlF6、SrF2、BaF2、以及它们中的两种或更多种的混合物。术语“主要”在本发明中优选地表示按重量计等于或小于5％的其他盐像K2AlF5、其水合物、以及K3AlF6的含量。
非常优选的钎焊焊剂主要由KAlF4、CsAlF4、Li3AlF6组成并且任选地包括CaF2、MgF2、SrF2、以及BaF2中的一种或多种。
还更优选的钎焊焊剂主要由KAlF4、CsAlF4、以及Li3AlF6组成并且任选地包括BaF2。
高度优选的钎焊焊剂包含以下项或由以下项组成：在按重量计从等于或大于80％至等于或小于98％的范围内的KAlF4、在从按重量计等于或大于1％至按重量计等于或小于10％的范围内的CsAlF4、在从按重量计等于或大于1％至按重量计等于或小于10％的范围内的Li3AlF6、以及在按重量计从0至等于或小于15％的范围内的BaF2。
还更优选的钎焊焊剂包含以下项或由以下项组成：在按重量计从等于或大于80％至等于或小于98％的范围内的KAlF4、在从按重量计等于或大于1％至按重量计等于或小于5％的范围内的CsAlF4、在从按重量计等于或大于1％至按重量计等于或小于8％的范围内的Li3AlF6、以及在按重量计从0至等于或小于12％的范围内的BaF2。
在钎焊焊剂中的K2AlF5及其水合物以及K3AlF6的总含量优选地是按重量计等于或小于4％，更优选地，按重量计等于或小于3％。
以上所描述的钎焊焊剂可以通过混合单独的组分，例如，通过混合KAlF4、Li3AlF6、CsAlF4以及BaF2，或通过共沉淀来制造。例如，使HalF4与KOH、CsOH以及Ba(OH)2反应以提供包含四氟铝酸钾铯和BaF2的钎焊焊剂。在此，K+和Cs+的含量是使得形成与AlF4 -的中性络合物。
本发明的还另一个实施例涉及一种钎焊焊剂组合物，该组合物包含如以上所描述的钎焊焊剂和至少一种钎焊添加剂。优选的钎焊添加剂是以上所描述的，例如，液体、粘合剂、悬浮稳定剂、表面活性剂、增稠剂、以及触变剂。
钎焊焊剂和钎焊焊剂组合物的优选的特征对应于以上所描述的作为这些焊剂和组合物的优选的实施例的那些特征。
本发明的还另一个方面是涂覆的铝(可能含有除Mg之外的其他金属)或铝-镁合金(可能含有其他金属)部件，涂覆有如以上所描述的焊剂，或涂覆有如以上所描述的钎焊焊剂组合物。钎焊焊剂负载量优选地是等于或大于4g/m2；优选地，该焊剂负载量是等于或小于15g/m2。具有在从5至10g/m2的范围内的焊剂负载量的部件是尤其优选的。如果钎焊焊剂包含在钎焊焊剂组合物中，则该钎焊焊剂组合物的负载量是如以上所说明的相应地更高的。优选的涂覆的部件是：热交换器(以及其部件，例如用于油冷却器/水冷却器的加热器芯，散热器，空调及其部件，例如冷凝器、蒸发器)、片、薄片、翼片与管，待钎焊到翼片的端板(用作芯增强物)，待钎焊到管的顶盖，待钎焊到顶盖的翼片，待钎焊到管的管、折叠管、挤出管、以及配件(例如螺母和螺栓)。例如，具有等于或小于0.1mm下至0.06mm的厚度的薄Al-Mg合金片(翼片)以及具有等于或小于0.5mm下至0.25mm的厚度的管可以被钎焊。
本发明的另一个方面涉及钎焊的部件，这些部件使用本发明的钎焊焊剂通过钎焊相应的部件获得，通过钎焊根据本发明的涂覆的部件获得，或通过根据本发明的方法钎焊部件获得。
以上所描述的钎焊方法、钎焊焊剂以及钎焊焊剂组合物的优点尤其是它们允许钎焊具有高量值的Mg的Al-Mg合金，尤其是在界面处具有按重量计等于或大于0.5％的Mg，并且按重量计最高达2％并且甚至更高的Al-Mg合金。附加地，许多钎焊焊剂具有比已知的焊剂更低的腐蚀电位。
如果通过援引方式结合在本申请中的任何专利、专利申请、和公开物的披露内容与本申请的说明相冲突的程度到了可能使术语不清楚，则本说明应该优先。
以下实例旨在说明本发明而非限制其范围。
实例
通用备注：
所使用的铝部件：
a)使用了来自奥地利金属AG公司(Austria Metal AG)的可商购的AMAG6951钎焊片材(0.68％Mg，4343包覆)和无包覆的AMAG角料(0.68％Mg)。在金属-金属界面处的Mg含量总计加起来是按重量计1.36％的Mg(2x 0.68％)。
b)使用了来自奥地利金属AG公司的可商购的AMAG 6951钎焊片材(0.68％Mg，4343包覆)和无包覆的AMAG AA1050(Al 99.5％)角形件。在金属-金属界面处的Mg含量总计加起来是按重量计0.68％的Mg(0.68％+0％)。钎焊方法：
钎焊是根据标准CAB钎焊规范(profile)和25乘25mm包覆片试样(单侧)以角形件在顶部上进行的。助熔是手动完成的(精准尺度的焊剂负载重量，若干滴异丙醇并均匀铺展)。每个试验进行3次。
接合的评价：
钎焊之后，将该角形件通过拉拔移除，并且界面部分由扫描电子显微镜结合能量散射X射线(SEM/EDX)光谱分析。
实例1：AMAG 6951钎焊片材(0.68％Mg，4343包覆)和无包覆的AMAG角料(0.68％Mg)
在实例1.X中的焊剂负载量始终是10g/m2。
实例1.1(对比)：用
Figure BDA0001130885390000141
钎焊
使用
Figure BDA0001130885390000142
作为焊剂。SEM/EDX显示出非常薄的接缝，具有低弯月面并且部分地没有弯月面。
实例1.2.：用KAlF4和BaF2钎焊
使用KAlF4(按重量计90％)和BaF2(按重量计10％)的混合物作为焊剂。SEM/EDX显示出非常薄的接缝，具有小的弯月面。
因此，用此焊剂的接合稍微更好。
实例1.3.：用KAlF4/CsAlF4/Li3AlF6钎焊
使用KAlF4(按重量计94％)、CsAlF4(按重量计2％)和Li3AlF6(按重量计4％)的混合物作为焊剂。钎焊进行3次。两次，实现了良好的钎焊结果。实例1.4.：用KAlF4/CsAlF4/Li3AlF6钎焊
使用KAlF4(按重量计93％)、CsAlF4(按重量计4％)和Li3AlF6(按重量计3％)的混合物作为焊剂。钎焊进行3次。接缝是薄的，弯月面是小的。
实例2.X：在实例1.X中的焊剂负载量始终是15g/m2。
重复实例1.1至1.4，但是使用所述15g/m2焊剂负载量。
所有样品都显示出小的弯月面。实例2.2至2.4(根据本发明)始终显示出比对比实例2.1更好的钎焊结果。
实例3：用AMAG 6951钎焊片材(0.68％Mg，4343包覆)和无包覆的AMAG AA1050(Al99.5％)角形件钎焊
焊剂负载量始终是5g/m2。
实例3.1(对比)：用
Figure BDA0001130885390000143
钎焊
使用
Figure BDA0001130885390000144
进行钎焊。钎焊之后，观察到局部薄的弯月面。
实例3.2：用KAlF4、CsAlF4和Li3AlF6(按重量计4％)钎焊
使用KAlF4(按重量计94％)、CsAlF4(按重量计2％)和Li3AlF6(按重量计4％)的混合物作为焊剂。钎焊进行3次。所有三次，观察到很好地发展的弯月面。
以上实例证实根据本发明的焊剂优于
Figure BDA0001130885390000151
是推荐用于钎焊Al-Mg合金的焊剂并且该焊剂包含按重量计约79％的KAlF4、按重量计约19％的K2AlF5或其水合物、以及按重量计约2％的CsAlF4。
实例4：火焰钎焊
将钎焊片材和角形件(二者均来自具有按重量计0.75％的Mg的Al-Mg合金，包覆有Al-Si12合金)进行组装并且用火炬火焰加热直至焊剂以及然后包覆层熔化以提供钎焊的组件。

Claims (14)

1.一种用于钎焊在界面处包含按重量计等于或大于0.5％的镁的铝合金部件的方法，该方法包括将钎焊焊剂施用到待接合的部件的至少一个上的步骤，组装这些待接合的部件的步骤以及将这些待接合的部件加热至等于或高于450℃的温度的步骤以提供钎焊的接合部件，其中该钎焊焊剂包含相对于该钎焊焊剂的总重量，按重量计等于或大于90％的第一组分和相对于该钎焊焊剂的总重量，按重量计等于或大于3％的第二组分，其中游离KF的含量是按重量计低于0.1％，相对于该钎焊焊剂的总重量，其条件是该第一组分和该第二组分是不相同的，并且其中该第一组分由KAlF4组成，KAlF4实质上是在钎焊焊剂中的仅有的氟铝酸钾，并且该第二组分是至少一种选自由CsAlF4、Li3AlF6、CaF2、CaCO3、MgF2、MgCO3、SrF2、SrCO3、BaF2、BaCO3、以及它们中的两种或更多种的混合物组成的组的碱金属或碱土金属化合物。
2.如权利要求1所述的方法，其中该第二组分选自由Li3AlF6、CsAlF4、CaF2、MgF2、SrF2、BaF2、以及它们中的两种或更多种的混合物组成的组。
3.如权利要求1所述的方法，其中该第二组分选自由Li3AlF6、CsAlF4、BaF2、以及它们中的两种的混合物、或Li3AlF6、CsAlF4和BaF2的混合物组成的组。
4.如权利要求1所述的方法，其中该第一组分是相对于该钎焊焊剂的总重量以按重量计等于或大于90％的量的KAlF4，并且该第二组分是以相对于该钎焊焊剂的总重量按重量计等于或大于5％的量存在，并且选自由Li3AlF6、CsAlF4、BaF2、以及它们中的两种或更多种的混合物组成的组。
5.如权利要求1所述的方法，其中该焊剂由所述第一和第二组分组成。
6.如权利要求1所述的方法，其中附加地施用了钎焊添加剂。
7.如权利要求1所述的方法，其中对在界面处具有按重量计至少0.6％的镁含量的部件进行钎焊。
8.如权利要求1所述的方法，其中对热交换器的部件进行钎焊。
9.一种钎焊焊剂，包含以下项或由以下项组成：相对于该钎焊焊剂的总重量，按重量计等于或大于90％的KalF4和按重量计等于或大于1％的CsAlF4、以及按重量计等于或大于2％的第二组分，该第二组分选自由Li3AlF6、CaF2、CaCO3、MgF2、MgCO3、SrF2、SrCO3、BaF2、BaCO3、以及它们中的两种或更多种的混合物组成的组，其中游离KF的含量是按重量计低于0.1％，相对于该钎焊焊剂的总重量。
10.如权利要求9所述的钎焊焊剂，包含以下项或由以下项组成：相对于该钎焊焊剂的总重量，按重量计等于或大于90％的KAlF4、按重量计等于或大于1％的CsAlF4、以及按重量计等于或大于3％的第二组分，该第二组分选自由Li3AlF6、CaF2、MgF2、SrF2、BaF2、以及它们中的两种或更多种的混合物组成的组。
11.如权利要求9或10所述的钎焊焊剂，包含以下项或由以下项组成：相对于该钎焊焊剂的总重量，按重量计等于或大于90％的KAlF4、按重量计等于或大于1％的CsAlF4，并且其中该第二组分选自由Li3AlF6、BaF2、以及其混合物组成的组。
12.如权利要求9或10所述的钎焊焊剂，主要由KAlF4、CsAlF4以及Li3AlF6组成并且任选地附加地进一步包含BaF2。
13.一种钎焊焊剂组合物，包含根据权利要求9至12中任一项所述的钎焊焊剂和至少一种钎焊添加剂。
14.涂覆的铝或铝-镁合金部件，涂覆有根据权利要求9至12中任一项所述的焊剂或根据权利要求13所述的钎焊焊剂组合物。
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