CN106270890A - 一种铝钢钎焊方法 - Google Patents

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Abstract

一种铝钢钎焊方法，首先对铝材表面进行渗铬，然后以铝基焊料为填充材料，采用钎焊工艺将带渗铬层的铝材与钢材进行连接。本发明提供的铝钢钎焊方法简单方便、成本低廉、容易操作，克服了铝钢熔化焊和压力焊工艺复杂、成本高、难以精确控制的问题；不需要使用钎剂，使得铝钢钎焊接头界面几乎不含钎剂产生的杂质，钎缝界面洁净度高；铝钢焊接界面不产生AlFe脆性化合物，提高了铝钢接头强度，其抗拉强度达到182~205 MPa，抗剪强度达到131~146 MPa，可获得焊缝组织均匀、接头力学性能优异的铝钢钎焊接头，实现铝钢异种金属的高效可靠性连接。

Description

一种铝钢钎焊方法
技术领域
本发明涉及一种焊接方法，尤其是涉及一种用于连接铝钢异种材料的钎焊方法。
背景技术
铝钢连接，由于二者之间固溶度低、热物理性能差异大，是焊接领域中的难点问题之一。目前，铝钢连接方法大致分为两类：一类是压力焊，主要是摩擦焊、扩散焊、爆炸焊等，该方法有利于钢与铝及铝合金的焊接，焊前须彻底清洗连接表面，消除氧化物及薄膜，但这类方法缺点是焊件的形状受到一定限制，同时接头处具有一定的变形；另一类是熔化焊，主要是氩弧焊、碳弧焊、电子束焊等方法；采用这类方法须在钢表面镀覆一层过渡金属，此金属与铝必须结合良好，才能获得良好的接头。总之，采用熔化焊方法，焊接过程中易产生大量脆性化合物，严重恶化接头质量和性能；采用压力焊方法，对工件尺寸、接头形状限制严格，工艺条件复杂苛刻，设备昂贵。
专利201310171686.6公开的通过镍夹层实现铝钢异种材料的冷金属过渡焊接方法（CMT），利用镍熔覆层改善铝钢连接界面，提高接头强度，但该方法CMT焊机价格昂贵，镍基合金立柱的精度不易控制，影响铝钢接头的连接质量和性能。在钢材表面渗铝，虽然能够实现铝钢异种金属材料的连接，但是接头的强度较低，无法保证铝钢连接件的工程实际使用要求。因此，目前仍没有良好的铝钢钎焊连接方法。
发明内容
本发明的目的就在于为解决现有技术的不足而提供一种成本低廉，无需使用钎剂，无脆性化合物，焊缝组织均匀，接头性能优异的铝钢钎焊方法。
本发明的目的是以下述方式实现的：
一种铝钢钎焊方法，首先对铝材表面进行渗铬，然后以铝基焊料为填充材料，采用钎焊工艺将带渗铬层的铝材与钢材进行连接。
所述渗铬层的厚度为30~120μm。
所述渗铬层由以下重量百分比的原料组成：铬60~75 %、镍23~35 %、铁1.0~6.0 %。
所述渗铬方法的具体步骤如下：
（1）将待渗铝材与渗铬剂按1dm2 : 10~80g比例混合均匀后置于渗铬釜中；所述渗铬剂由以下重量份的原料组成：NaCl+BaCl2+CaCl2：46.0~50.0 份、CrCl3：32.8~36.8 份、Fe：3~7份、Cr：3~7 份、稀土合金：5.7~8.7 份；
（2将渗铬釜密封后置入真空炉中，进行分段梯度加热、保温；具体为先升至280~320℃，保温2~3h；再升至430~470℃保温1.5-2.5h；再升温至580~620℃，保温1.5~2.5h，再升温至730~770℃，保温2~3h；
（3）盐浴渗铬，从730~770℃升至860~895℃，保温8~10h；
（4）按不同降温速率分段冷却，先降至700~740℃，之后降至540~580℃，其次降至310~350℃，最后降至80~120℃，然后冷却至室温。
所述步骤（1）NaCl:BaCl2:CaCl2的重量比例为(1.7~1.9): (0.9~1.1): (0.9~1.1)。
所述步骤（1）稀土合金由以下重量份的元素组成：钇73~77 份、铒14~18 份、钬3.5~7.5份、镝1.5~5.5 份。
所述步骤（4）降至700~740℃的降温速率为每小时20-40℃，降至540~580℃的降温速率为每小时50-70℃，降至310~350℃的降温速率为每小时90-105℃，最后降至80~120℃的降温速率为每小时40-60℃。
所述铝基焊料主要由以下重量份的元素组成：铝81.00~88.02 份、硅9.22~12.60份、铜2.10~4.70 份、锗0.50~1.50 份、微量元素0.16~0.20 份；或铝82.50~90.50份、硅7.50~13.00份、镁1.20~3.02份、锗0.65~1.30份、微量元素0.15~0.18份。
所述微量元素由镓、铟、钇中的两种或三种组成。
所述钎焊工艺为炉中钎焊或真空钎焊，钎焊温度为585~610℃，保温时间为30~200min。
本发明提供的铝钢钎焊方法简单方便、成本低廉、容易操作，克服了铝钢熔化焊和压力焊工艺复杂、成本高、难以精确控制的问题；不需要使用钎剂，使得铝钢钎焊接头界面几乎不含钎剂产生的杂质，钎缝界面洁净度高；铝钢焊接界面不产生AlFe脆性化合物，提高了铝钢接头强度，其抗拉强度达到182~205 MPa，抗剪强度达到131~146 MPa，可获得焊缝组织均匀、接头力学性能优异的铝钢钎焊接头，实现铝钢异种金属的高效可靠性连接。
具体实施方式
实施例1
一种铝钢钎焊方法，首先对铝材表面进行表面洁净化，其次进行渗铬，然后以铝基焊料为填充材料，采用钎焊工艺将带渗铬层的铝材与钢材进行连接；所述渗铬层的厚度为30~120μm，渗铬层由以下重量百分比的原料组成：铬60~75 %、镍23~35 %、铁1.0~6.0 %。
渗铬层中加入镍元素，一方面抑制或阻止接头组织中出现AlFe脆性化合物，另一方面，可以提高焊接接头的力学性能，如抗拉强度、抗剪强度。加入铁元素，在铝钢焊接中的母材钢（含有Fe元素）一侧，铝材表面渗铬层中的铁元素有助于铬镀层与母材钢的熔合，使得焊缝界面组织均匀化，改善接头的质量和性能。
所述渗铬方法的具体步骤如下：
（1）将待渗铝材与渗铬剂按1dm2 : 10~80g比例混合均匀后置于渗铬釜中；所述渗铬剂由以下重量份的原料组成：NaCl+BaCl2+CaCl2：46.0~50.0 份、CrCl3：32.8~36.8 份、Fe粉：3~7 份、Cr粉：3~7 份、稀土合金：5.7~8.7 份； NaCl:BaCl2:CaCl2的重量比例为(1.7~1.9):(0.9~1.1): (0.9~1.1)；稀土合金由以下重量份的元素组成：钇73~77 份、铒14~18 份、钬3.5~7.5份、镝1.5~5.5 份；将渗铬釜密封后置入真空炉内并密封炉门，真空炉真空度10-6~10-4Pa；
（2）进行分段梯度加热、保温；具体为先升至280~320℃，保温2~3h；再升至430~470℃保温1.5-2.5h；再升温至580~620℃，保温1.5~2.5h，再升温至730~770℃，保温2~3h；
（3）盐浴渗铬，从730~770℃升至860~895℃，保温8~10h；
（4）分段冷却，先以每小时20-40℃降温速率降至700~740℃，之后以每小时50-70℃降温速率降至540~580℃，其次以每小时90-105℃降温速率降至310~350℃，最后以每小时40-60℃降温速率降至80~120℃，将渗铬釜移到炉外，然后冷却至室温，采用不同的降温速率，避免较大温差使得已渗铬铝材与铬层界面产生应力。
渗铬剂中加入NaCl、BaCl2、CaCl2的共同作用主要是控制盐浴的流动性，不参与渗铬反应；CrCl3是催化剂，主要是控制渗铬速率和铬层厚度；Fe粉、Cr粉分别为还原剂和主要反应元素，稀土合金可提高渗铬层的厚度、硬度，从而提高铝钢钎焊接头的强度。
铝基焊料主要由以下重量份的元素组成：铝81.00~88.02 份、硅9.22~12.60份、铜2.10~4.70 份、锗0.50~1.50 份、微量元素0.16~0.20 份；或铝82.50~90.50份、硅7.50~13.00份、镁1.20~3.02份、锗0.65~1.30份、微量元素0.15~0.18份；微量元素由镓、铟、钇中的两种或三种组成；铝虽和很多金属元素形成共晶，但这些共晶合金大多由于各自的原因，不宜用作钎料。而铝和硅可形成低熔共晶，通过调整Si的含量或再加入Cu、Mg及降熔点元素Ga、In、Y等，锗与Si元素同族，可提高钎料和钎缝的强度。
钎焊工艺可采用炉中钎焊或真空钎焊，钎焊温度为585~610℃，保温时间为30~200min。
采用炉中钎焊相比其他钎焊方法，在炉中保温，加热速度平稳，使得待焊工件受热均匀，几乎不存在热影响区，提高工件的焊接力学性能；另外，炉中实施焊接，一定程度上减少待焊区域杂质元素对焊接质量性能的影响；采用真空钎焊相比其他钎焊方法，在真空环境中进行保温，温度梯度逐渐升温，加热速度更加平稳，不仅使得待焊工件受热均匀，而且能够热透整个工件，不存在热影响区，从而提高工件的焊接性能；同时，真空环境中实施焊接，待焊工件不易被氧化，避免待焊区域杂质元素对焊接质量、性能的影响。
实施例2
采用本发明方法对Q235钢与3003铝合金搭接，首先对3003铝合金表面进行打磨、抛光、酒精清洗，其次进行渗铬，渗铬层厚度为30 μm，由以下重量百分比的原料组成：铬75%、镍23%、铁2 %，然后以铝基焊料为填充材料，采用真空钎焊工艺将带渗铬层的3003铝合金与Q235钢进行连接，钎焊温度为595~605 ℃，时间100 min；所用铝基焊料由以下重量份的原料组成：铝88.02 份、硅9.22份、铜2.10份、锗0.50份及微量元素0.16份组成，其中微量元素由质量比为1:1的镓和钇组成。
渗铬方法如下：
(1)用电子天平称量渗铬剂，将待渗铝材与渗铬剂按1dm2 : 40g比例混合均匀后装入渗铬釜中；所述渗铬剂由以下重量份的原料组成：NaCl+BaCl2+CaCl2：48 份，CrCl3：34.8份，Fe粉：5份，Cr粉：5份、稀土合金：7.2 份；NaCl:BaCl2:CaCl2的重量比例为1.8: 1: 1；稀土合金由以下重量份的元素组成：钇75份、铒16份、钬5份、镝4 份；
(2)将渗铬釜密封后置入真空炉内并密封炉门；
(3)进行分段梯度加热、保温；先升至300℃，保温2.5h；尔后升至450℃，保温2h；再升温至600℃，保温2h；最后升温至750℃，保温2.5h；
(4)盐浴渗铬，从750℃升至880℃，保温9h；
(5)分段冷却，先以每小时30℃降温速率降至720℃，之后以每小时65℃降温速率降至560℃，其次以每小时100℃降温速率降至330℃，最后以每小时40℃降温速率降至100℃，将渗铬釜移到炉外，然后冷却至室温；
(6)打开渗铬釜，取出渗铬铝材。
实施例3
采用本发明方法对Q235钢与3003铝合金搭接；所用铝基焊料由以下重量份的原料组成：铝81.00份、硅12.60份、铜4.70份、锗1.50份及微量元素0.20份组成，其中微量元素由质量比为1:1的镓和铟组成；其余与实施例2相同。
实施例4
采用本发明方法对316LN不锈钢与6061铝合金搭接。首先对6061铝合金表面进行打磨、抛光、酒精清洗，其次进行渗铬，渗铬层厚度为60 μm，由以下重量百分比的原料组成：铬60%、镍35 %、铁5 %，然后以铝基焊料为填充材料，采用炉中钎焊工艺将带渗铬层的6061铝合金与316LN不锈钢进行连接，钎焊温度为595~610℃，时间120 min。所用铝基焊料由以下重量份的原料组成：铝90.50 份、硅7.50份、镁1.20份、锗0.65份及微量元素0.15份，其中微量元素由质量比为1:1:1的镓、铟和钇组成。
渗铬方法如下：
(1)用电子天平称量渗铬剂，将待渗铝材与渗铬剂按1dm2 : 40g比例混合均匀后装入渗铬釜中；所述渗铬剂由以下重量份的原料组成：NaCl+BaCl2+CaCl2：47 份，CrCl3：35.8份，Fe粉：6份，Cr粉：3份、稀土合金：8.7份；NaCl:BaCl2:CaCl2的质量比例为1.8: 1: 1；稀土合金由以下重量份的元素组成：钇75份、铒18 份、钬5份、镝2 份；
(2)将渗铬釜密封后置入真空炉内并密封炉门；
(3)进行分段梯度加热、保温；先升至320℃，保温3h；然后升至470℃，保温1.5h；再升温至610℃，保温2h；最后升温至740℃，保温2h；
(4)盐浴渗铬，从740℃升至865℃，保温9.5h；
(5)分段冷却，先以每小时40℃降温速率降至710℃，之后以每小时70℃降温速率降至550℃，其次以每小时105℃降温速率降至310℃，最后以每小时50℃降温速率降至90℃，将渗铬釜移到炉外，然后冷却至室温；
(6)打开渗铬釜，取出渗铬铝材。
实施例5
采用本发明方法对316LN不锈钢与6061铝合金搭接。所用铝基焊料由以下重量份的原料组成：铝82.50份、硅13.00份、镁3.02份、锗1.30份及微量元素0.18份，其中微量元素由重量比为1:1:1的镓、铟和钇组成；其余与实施例4相同。
实施例6
采用本发明方法对304不锈钢与3003铝合金搭接。首先对3003铝合金表面进行打磨、抛光、酒精清洗，其次进行渗铬，渗铬层厚度为120 μm，由以下重量百分比的原料组成：铬64%、镍35 %、铁1 %，然后以铝基焊料为填充材料，采用炉中钎焊工艺将带渗铬层的3003铝合金与304不锈钢进行连接，钎焊温度为585~605 ℃，时间120 min。所用铝基焊料由以下重量份的原料组成：铝86.20份、硅9.50份、镁2.90份、锗1.22份及微量元素0.18份；其中微量元素由重量比为1:1的铟和钇组成。
渗铬方法如下：
(1)用电子天平称量渗铬剂，将待渗铝材与渗铬剂按1dm2 : 30g比例混合均匀后装入渗铬釜中；所述渗铬剂由以下重量份的原料组成：NaCl+BaCl2+CaCl2：47 份，CrCl3：34 份，Fe粉：5份，Cr粉：5份、稀土合金：6.5份；NaCl:BaCl2:CaCl2的重量比例为1.7: 0.9: 0.9；稀土合金由以下重量份的元素组成：钇77份、铒14 份、钬6份、镝3份；
(2)将渗铬釜密封后置入真空炉内并密封炉门；
(3)进行分段梯度加热、保温；先升至300℃，保温2h；尔后升至440℃，保温2h；再升温至580℃，保温2h；最后升温至760℃，保温3h；
(4)盐浴渗铬，从760℃升至870℃，保温8h；
(5)分段冷却，先以每小时20℃降温速率降至730℃，之后以每小时65℃降温速率降至550℃，其次以每小时100℃降温速率降至320℃，最后以每小时60℃降温速率降至100℃，将渗铬釜移到炉外，然后冷却至室温；
(6)打开渗铬釜，取出渗铬铝材。
实施例7
采用本发明方法对Q215钢与5052铝合金搭接。首先对5052铝合金表面进行打磨、抛光、酒精清洗，其次进行渗铬，渗铬层厚度为70μm，由以下重量百分比的原料组成：铬70 %、镍28.5 %、铁1.5 %；然后以铝基焊料为填充材料，采用真空钎焊工艺将带渗铬层的5052铝合金与Q215钢进行连接，钎焊温度为585~600℃，保温时间130 min。所用铝基焊料由以下重量份的原料组成：铝85.10份、硅10.30份、铜3.50份、锗1.00份及微量元素0.10份组成，其中微量元素由重量比为1:1的镓和钇组成。
渗铬方法如下：
(1)用电子天平称量渗铬剂，将待渗铝材与渗铬剂按1dm2 : 60g比例混合均匀后装入渗铬釜中；所述渗铬剂由以下重量份的原料组成：NaCl+BaCl2+CaCl2：48 份，CrCl3：32.8份，Fe粉：5份，Cr粉：7份、稀土合金：7.2份；NaCl:BaCl2:CaCl2的重量比例为1.9: 0.9: 1；稀土合金由以下重量份的元素组成：钇76份、铒16 份、钬6.5份、镝1.5份；
(2)将渗铬釜密封后置入真空炉内并密封炉门；
(3)进行分段梯度加热、保温；先升至280℃，保温2.5h；尔后升至440℃，保温2.5h；再升温至600℃，保温2h；最后升温至770℃，保温2.5h；
(4)盐浴渗铬，从770℃升至885℃，保温9h；
(5)分段冷却，先以每小时35℃降温速率降至710℃，之后以每小时65℃降温速率降至540℃，其次以每小时90℃降温速率降至320℃，最后以每小时45℃降温速率降至80℃，将渗铬釜移到炉外，然后冷却至室温；
(6)打开渗铬釜，取出渗铬铝材。
实施例8
采用本发明方法对Q215钢与5052铝合金搭接。首先对5052铝合金表面进行打磨、抛光、酒精清洗，其次进行渗铬，渗铬层厚度为60μm，由以下重量百分比的原料组成：铬68 %、镍28%、铁4 %；然后以铝基焊料为填充材料，采用真空钎焊工艺将带渗铬层的5052铝合金与Q215钢进行连接，钎焊温度为600℃，时间70 min。所用铝基焊料由以下重量份的原料组成：铝85份、硅11.7份、铜2.1份、锗1.00份及微量元素0.2份组成，其中微量元素由质量比为1:1的镓和铟组成。
渗铬方法如下：
(1)用电子天平称量渗铬剂，将待渗铝材与渗铬剂按1dm2 : 50g比例混合均匀后装入渗铬釜中；所述渗铬剂由以下重量份的原料组成：NaCl+BaCl2+CaCl2：47份，CrCl3：34 份，Fe粉：7份，Cr粉：5份、稀土合金：7份；NaCl:BaCl2:CaCl2的重量比例为1.9: 1: 1；稀土合金由以下重量份的元素组成：钇74份、铒16 份、钬5.5份、镝4.5 份；
(2)将渗铬釜密封后置入真空炉内并密封炉门；
(3)进行分段梯度加热、保温；先升至310℃，保温2h；尔后升至450℃，保温1.5h；再升温至610℃，保温2h；最后升温至730℃，保温3h；
(4)盐浴渗铬，从730℃升至885℃，保温9.5h；
(5)分段冷却，先以每小时40℃降温速率降至740℃，之后以每小时60℃降温速率降至580℃，其次以每小时105℃降温速率降至320℃，最后以每小时50℃降温速率降至110℃，将渗铬釜移到炉外，然后冷却至室温；
(6)打开渗铬釜，取出渗铬铝材。
实施例9
采用本发明方法对Q215钢与5052铝合金搭接。首先对5052铝合金表面进行打磨、抛光、酒精清洗，其次进行渗铬，渗铬层厚度为70μm，由以下重量百分比的原料组成：铬62 %、镍35%、铁3 %；然后以铝基焊料为填充材料，采用真空钎焊工艺将带渗铬层的5052铝合金与Q215钢进行连接，钎焊温度为585℃，时间180 min。所用铝基焊料由以下重量份的原料组成：铝83份、硅12.50份、铜3份、锗1.31份及微量元素0.19份组成，其中微量元素由质量比为1:1:1的镓、铟和钇组成。
渗铬方法如下：
(1)用电子天平称量渗铬剂，将待渗铝材与渗铬剂按1dm2 : 50g比例混合均匀后装入渗铬釜中；所述渗铬剂由以下重量份的原料组成：NaCl+BaCl2+CaCl2：46份，CrCl3：35 份，Fe粉：5份，Cr粉：7份、稀土合金：7份；NaCl:BaCl2:CaCl2的重量比例为1.9: 1: 1；稀土合金由以下重量份的元素组成：钇73份、铒18 份、钬3.5份、镝5.5 份；
(2)将渗铬釜密封后置入真空炉内并密封炉门；
(3)进行分段梯度加热、保温；先升至310℃，保温2h；尔后升至450℃，保温1.5h；再升温至610℃，保温2h；最后升温至730℃，保温3h；
(4)盐浴渗铬，从730℃升至885℃，保温9.5h；
(5)分段冷却，先以每小时40℃降温速率降至740℃，之后以每小时60℃降温速率降至580℃，其次以每小时105℃降温速率降至320℃，最后以每小时45℃降温速率降至110℃，将渗铬釜移到炉外，然后冷却至室温；
(6)打开渗铬釜，取出渗铬铝材。
实施例10
采用本发明方法对Q235钢与3003铝合金搭接，首先对3003铝合金表面进行打磨、抛光、酒精清洗，其次进行渗铬，渗铬层厚度为30 μm，由以下重量百分比的原料组成：铬67%、镍27%、铁6 %，然后以铝基焊料为填充材料，采用真空钎焊工艺将带渗铬层的3003铝合金与Q235钢进行连接，钎焊温度为610℃，时间140 min；所用铝基焊料由以下重量份的原料组成：铝81 份、硅12.6份、铜4.7份、锗1.5份及微量元素0.20份组成，其中微量元素由质量比为1:1的镓和铟组成。
渗铬方法如下：
(1)用电子天平称量渗铬剂，将待渗铝材与渗铬剂按1dm2 : 10g比例混合均匀后装入渗铬釜中；所述渗铬剂由以下重量份的原料组成：NaCl+BaCl2+CaCl2：48 份，CrCl3：35.3份，Fe粉：5份，Cr粉：4份、稀土合金：7.7 份；NaCl:BaCl2:CaCl2的质量比例为1.8: 1: 1；稀土合金由以下重量份的元素组成：钇77份、铒14 份、钬6.5份、镝2.5 份；
(2)将渗铬釜密封后置入真空炉内并密封炉门；
(3)进行分段梯度加热、保温；先升至290℃，保温2h；尔后升至460℃，保温2.5h；再升温至600℃，保温1.5h；最后升温至750℃，保温2.5h；
(4)盐浴渗铬，从750℃升至860℃，保温10h；
(5)分段冷却，先以每小时25℃降温速率降至700℃，之后以每小时70℃降温速率降至560℃，其次以每小时100℃降温速率降至350℃，最后以每小时40℃降温速率降至100℃，将渗铬釜移到炉外，然后冷却至室温；
(6)打开渗铬釜，取出渗铬铝材。
实施例11
采用本发明方法对Q235钢与3003铝合金搭接，首先对3003铝合金表面进行打磨、抛光、酒精清洗，其次进行渗铬，渗铬层厚度为50 μm，由以下重量百分比的原料组成：铬75%、镍24%、铁1%，然后以铝基焊料为填充材料，采用真空钎焊工艺将带渗铬层的3003铝合金与Q235钢进行连接，钎焊温度为605℃，时间30 min；所用铝基焊料由以下重量份的原料组成：铝87份、硅9.22份、铜3.1份、锗0.5份及微量元素0.18份组成，其中微量元素由质量比为1:1的镓和钇组成。
渗铬方法如下：
(1)用电子天平称量渗铬剂，将待渗铝材与渗铬剂按1dm2 : 40g比例混合均匀后装入渗铬釜中；所述渗铬剂由以下重量份的原料组成：NaCl+BaCl2+CaCl2：49 份，CrCl3：35份，Fe粉：4.6份，Cr粉：4.7份、稀土合金：6.7 份；NaCl:BaCl2:CaCl2的质量比例为1.8: 1: 1.1；稀土合金由以下重量份的元素组成：钇77份、铒16.5 份、钬5份、镝1.5 份；
(2)将渗铬釜密封后置入真空炉内并密封炉门；
(3)进行分段梯度加热、保温；先升至300℃，保温2.5h；尔后升至460℃，保温1.5h；再升温至620℃，保温1.5h；最后升温至770℃，保温2h；
(4)盐浴渗铬，从770℃升至895℃，保温8.5h；
(5)分段冷却，先以每小时35℃降温速率降至730℃，之后以每小时65℃降温速率降至560℃，其次以每小时95℃降温速率降至340℃，最后以每小时55℃降温速率降至100℃，将渗铬釜移到炉外，然后冷却至室温；
(6)打开渗铬釜，取出渗铬铝材。
实施例12
采用本发明方法对Q235钢与3003铝合金搭接，首先对3003铝合金表面进行打磨、抛光、酒精清洗，其次进行渗铬，渗铬层厚度为90 μm，由以下重量百分比的原料组成：铬66%、镍29%、铁5%，然后以铝基焊料为填充材料，采用真空钎焊工艺将带渗铬层的3003铝合金与Q235钢进行连接，钎焊温度为590℃，时间200 min；所用铝基焊料由以下重量份的原料组成：铝88.02份、硅9.22份、铜2.1份、锗0.5份及微量元素0.16份组成，其中微量元素由质量比为1:1:1的镓、铟和钇组成。
渗铬方法如下：
(1)用电子天平称量渗铬剂，将待渗铝材与渗铬剂按1dm2 : 30g比例混合均匀后装入渗铬釜中；所述渗铬剂由以下重量份的原料组成：NaCl+BaCl2+CaCl2：46 份，CrCl3：34.8份，Fe粉：6份，Cr粉：4.5份、稀土合金：8.7 份；NaCl:BaCl2:CaCl2的质量比例为1.8: 0.9: 1.1；稀土合金由以下重量份的元素组成：钇74份、铒17 份、钬7.5份、镝2.5 份；
(2)将渗铬釜密封后置入真空炉内并密封炉门；
(3)进行分段梯度加热、保温；先升至320℃，保温2.5h；尔后升至430℃，保温2h；再升温至590℃，保温1.5h；最后升温至740℃，保温3h；
(4)盐浴渗铬，从740℃升至880℃，保温9h；
(5)分段冷却，先以每小时30℃降温速率降至740℃，之后以每小时70℃降温速率降至570℃，其次以每小时95℃降温速率降至350℃，最后以每小时40℃降温速率降至80℃，将渗铬釜移到炉外，然后冷却至室温；
(6)打开渗铬釜，取出渗铬铝材。
实施例13
采用本发明方法对304不锈钢与3003铝合金搭接。首先对3003铝合金表面进行打磨、抛光、酒精清洗，其次进行渗铬，渗铬层厚度为100 μm，由以下重量百分比的原料组成：铬69%、镍30 %、铁1 %，然后以铝基焊料为填充材料，采用炉中钎焊工艺将带渗铬层的3003铝合金与304不锈钢进行连接，钎焊温度为600℃，时间60 min。所用铝基焊料由以下重量份的原料组成：铝88.67份、硅7.5份、镁3份、锗0.65份及微量元素0.18份；其中微量元素由质量比为1:1的镓和钇组成。
渗铬方法如下：
(1)用电子天平称量渗铬剂，将待渗铝材与渗铬剂按1dm2 : 60g比例混合均匀后装入渗铬釜中；所述渗铬剂由以下重量份的原料组成：NaCl+BaCl2+CaCl2：46 份，CrCl3：36 份，Fe粉：6份，Cr粉：6份、稀土合金：6份；NaCl:BaCl2:CaCl2的质量比例为1.9: 1: 1；稀土合金由以下重量份的元素组成：钇76份、铒14 份、钬6份、镝4 份；
(2)将渗铬釜密封后置入真空炉内并密封炉门；
(3)进行分段梯度加热、保温；先升至280℃，保温2.5h；尔后升至430℃，保温2.5h；再升温至580℃，保温2h；最后升温至730℃，保温2h；
(4)盐浴渗铬，从730℃升至880℃，保温8h；
(5)分段冷却，先以每小时20℃降温速率降至700℃，之后以每小时60℃降温速率降至540℃，其次以每小时95℃降温速率降至310℃，最后以每小时45℃降温速率降至120℃，将渗铬釜移到炉外，然后冷却至室温；
(6)打开渗铬釜，取出渗铬铝材。
实施例14
采用本发明方法对304不锈钢与3003铝合金搭接。首先对3003铝合金表面进行打磨、抛光、酒精清洗，其次进行渗铬，渗铬层厚度为120 μm，由以下重量百分比的原料组成：铬64%、镍33 %、铁3%，然后以铝基焊料为填充材料，采用炉中钎焊工艺将带渗铬层的3003铝合金与304不锈钢进行连接，钎焊温度为605℃，时间50 min。所用铝基焊料由以下重量份的原料组成：铝83.84份、硅13份、镁2份、锗1份及微量元素0.16份；其中微量元素由质量比为1:1的镓和钇组成。
渗铬方法如下：
(1)用电子天平称量渗铬剂，将待渗铝材与渗铬剂按1dm2 : 70g比例混合均匀后装入渗铬釜中；所述渗铬剂由以下重量份的原料组成：NaCl+BaCl2+CaCl2：50 份，CrCl3：33 份，Fe粉：4.3份，Cr粉：7份、稀土合金：5.7份；NaCl:BaCl2:CaCl2的质量比例为1.9: 1.1: 1；稀土合金由以下重量份的元素组成：钇76份、铒15 份、钬4份、镝5 份；
(2)将渗铬釜密封后置入真空炉内并密封炉门；
(3)进行分段梯度加热、保温；先升至300℃，保温3h；尔后升至440℃，保温1.5h；再升温至620℃，保温2h；最后升温至750℃，保温3h；
(4)盐浴渗铬，从750℃升至890℃，保温8h；
(5)分段冷却，先以每小时30℃降温速率降至740℃，之后以每小时60℃降温速率降至550℃，其次以每小时100℃降温速率降至330℃，最后以每小时40℃降温速率降至90℃，将渗铬釜移到炉外，然后冷却至室温；
(6)打开渗铬釜，取出渗铬铝材。
实施例15
采用本发明方法对304不锈钢与3003铝合金搭接。首先对3003铝合金表面进行打磨、抛光、酒精清洗，其次进行渗铬，渗铬层厚度为40 μm，由以下重量百分比的原料组成：铬64 %、镍32 %、铁4%，然后以铝基焊料为填充材料，采用炉中钎焊工艺将带渗铬层的3003铝合金与304不锈钢进行连接，钎焊温度为610℃，时间50 min。所用铝基焊料由以下重量份的原料组成：铝82.5份、硅13份、镁3.02份、锗1.3份及微量元素0.18份；其中微量元素由质量比为1:1的镓和铟组成。
渗铬方法如下：
(1)用电子天平称量渗铬剂，将待渗铝材与渗铬剂按1dm2 : 50g比例混合均匀后装入渗铬釜中；所述渗铬剂由以下重量份的原料组成：NaCl+BaCl2+CaCl2：48 份，CrCl3：33.8份，Fe粉：5份，Cr粉：5.2份、稀土合金：8份；NaCl:BaCl2:CaCl2的质量比例为1.7: 1.1: 0.9；稀土合金由以下重量份的元素组成：钇73份、铒15 份、钬7份、镝5 份；
(2)将渗铬釜密封后置入真空炉内并密封炉门；
(3)进行分段梯度加热、保温；先升至300℃，保温3h；尔后升至450℃，保温2h；再升温至590℃，保温2.5h；最后升温至750℃，保温2h；
(4)盐浴渗铬，从750℃升至875℃，保温10h；
(5)分段冷却，先以每小时25℃降温速率降至720℃，之后以每小时60℃降温速率降至580℃，其次以每小时100℃降温速率降至330℃，最后以每小时40℃降温速率降至90℃，将渗铬釜移到炉外，然后冷却至室温；
(6)打开渗铬釜，取出渗铬铝材。
实施例16
采用本发明方法对304不锈钢与3003铝合金搭接。首先对3003铝合金表面进行打磨、抛光、酒精清洗，其次进行渗铬，渗铬层厚度为110 μm，由以下重量百分比的原料组成：铬72%、镍23%、铁5%，然后以铝基焊料为填充材料，采用炉中钎焊工艺将带渗铬层的3003铝合金与304不锈钢进行连接，钎焊温度为585℃，时间170 min。所用铝基焊料由以下重量份的原料组成：铝90.5份、硅7.5份、镁1.2份、锗0.65份及微量元素0.15份；其中微量元素由质量比为1:1的镓和铟组成。
渗铬方法如下：
(1)用电子天平称量渗铬剂，将待渗铝材与渗铬剂按1dm2 : 20g比例混合均匀后装入渗铬釜中；所述渗铬剂由以下重量份的原料组成：NaCl+BaCl2+CaCl2：49 份，CrCl3：33 份，Fe粉：4份，Cr粉：5.5份、稀土合金：8.5份；NaCl:BaCl2:CaCl2的质量比例为1.7: 1: 1.1；稀土合金由以下重量份的元素组成：钇73份、铒18份、钬5份、镝4 份；
(2)将渗铬釜密封后置入真空炉内并密封炉门；
(3)进行分段梯度加热、保温；先升至310℃，保温3h；尔后升至450℃，保温2.5h；再升温至590℃，保温2.5h；最后升温至760℃，保温2.5h；
(4)盐浴渗铬，从760℃升至870℃，保温10h；
(5)分段冷却，先以每小时30℃降温速率降至730℃，之后以每小时70℃降温速率降至570℃，其次以每小时105℃降温速率降至340℃，最后以每小时45℃降温速率降至110℃，将渗铬釜移到炉外，然后冷却至室温；
(6)打开渗铬釜，取出渗铬铝材。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种铝钢钎焊方法，其特征在于：首先对铝材表面进行渗铬，然后以铝基焊料为填充材料，采用钎焊工艺将带渗铬层的铝材与钢材进行连接。
2.如权利要求1所述的铝钢钎焊方法，其特征在于：所述渗铬层的厚度为30~120μm。
3.如权利要求1所述的铝钢钎焊方法，其特征在于：所述渗铬层由以下重量百分比的原料组成：铬60~75 %、镍23~35 %、铁1.0~6.0 %。
4.如权利要求1所述的铝钢钎焊方法，其特征在于：所述渗铬方法的具体步骤如下：
（1）将待渗铝材与渗铬剂按1dm2 : 10~80g比例混合均匀后置于渗铬釜中；所述渗铬剂由以下重量份的原料组成：NaCl+BaCl2+CaCl2：46.0~50.0 份、CrCl3：32.8~36.8 份、Fe：3~7份、Cr：3~7 份、稀土合金：5.7~8.7 份；
（2）将渗铬釜密封后置入真空炉中，进行分段梯度加热、保温，具体为先升至280~320℃，保温2~3h；再升至430~470℃保温1.5-2.5h；再升温至580~620℃，保温1.5~2.5h，再升温至730~770℃，保温2~3h；
（3）盐浴渗铬，从730~770℃升至860~895℃，保温8~10h；
（4）按不同降温速率分段冷却，先降至700~740℃，之后降至540~580℃，其次降至310~350℃，最后降至80~120℃，然后冷却至室温。
5.如权利要求4所述的铝钢钎焊方法，其特征在于：所述步骤（1）NaCl:BaCl2:CaCl2的重量比例为(1.7~1.9): (0.9~1.1): (0.9~1.1)。
6.如权利要求4所述的铝钢钎焊方法，其特征在于：所述步骤（1）稀土合金由以下重量份的元素组成：钇73~77 份、铒14~18 份、钬3.5~7.5份、镝1.5~5.5 份。
7.如权利要求4所述的铝钢钎焊方法，其特征在于：所述步骤（4）降至700~740℃的降温速率为每小时20-40℃，降至540~580℃的降温速率为每小时50-70℃，降至310~350℃的降温速率为每小时90-105℃，最后降至80~120℃的降温速率为每小时40-60℃。
8.如权利要求1所述的铝钢钎焊方法，其特征在于：所述铝基焊料主要由以下重量份的元素组成：铝81.00~88.02 份、硅9.22~12.60份、铜2.10~4.70 份、锗0.50~1.50 份、微量元素0.16~0.20 份；或铝82.50~90.50份、硅7.50~13.00份、镁1.20~3.02份、锗0.65~1.30份、微量元素0.15~0.18份。
9.如权利要求8所述的铝钢钎焊方法，其特征在于：所述微量元素由镓、铟、钇中的两种或三种组成。
10.如权利要求1所述的铝钢钎焊方法，其特征在于：所述钎焊工艺为炉中钎焊或真空钎焊，钎焊温度为585~610℃，保温时间为30~200min。
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