CN106514034A - 铝钎焊用Al‑Ge‑Si基钎料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种铝钎焊用Al‑Ge‑Si基钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：CaF22～5％、Ti 0.6～2.4％与Si 2～8％、Ge 20～24％，余量为铝。制备方法：将各组分按规定的重量百分比制成母合金，将母合金装入石墨坩埚内，在真空炉内感应加热重熔，当加热到820～860℃时，用氩气将熔融液态合金喷铸在表面光洁的高速旋转紫铜辊上，急冷得焊料箔带。该钎料不仅实现了低温钎焊Ti加速破除铝基体表面氧化膜的功效，而且具有熔点低、高强度与高的铺展性的优点。

Description

铝钎焊用Al-Ge-Si基钎料及其制备方法
技术领域
本发明属于钎焊材料技术领域，具体涉及一种铝钎焊用Al-Ge-Si基钎料及其制备方法。
背景技术
进入二十一世纪以来，随着低碳经济的发展，大众交通工具轻量化、以铝代钢的趋势十分明显。汽车、地铁车辆、铁路客车、高速客车的车体、底盘结构件材料，车门窗、货架、汽车发动机零部件、空调器、散热器、车身板、轮毂等都有用铝材制造。平均每辆汽车需要铝加工品100公斤以上，且全铝汽车快速发展，高速轨道车辆(高速列车)的高强度铝合金结构件用量占整车材料总量的70％，民航机上用的铝合金结构件占整机材料的80％。其他交通设备如航空、航天器，各种小型民用车辆的制造业也大量需要各种铝合金结构件。工业用铝合金的总量于2009年已超过200万吨，仅汽车行业的用量就达到130万吨。在上述设备所用铝合金结构件中，大约有15～20％的铝合金结构件经过钎焊加工构成，按照1％的钎焊平均耗材率计算，铝钎焊用铝基钎料的需求量约为3000～4000吨。
众所周知，铝基复合材料及铝合金的钎焊均需解决的首要问题是如何有效除去铝基体表面的氧化膜。目前破除铝合金或铝基复合材料基体表面的氧化膜的化学方法有钎剂、在焊接前用化学试剂清洗、钎料中添加活性元素等方法。吕世雄等2001年在《焊接学报》发表篇名为“SiCw/6061Al复合材料无钎剂加压钎焊”报道了活性元素(Ti)在铝基复合材料高温活性液相扩散焊(610℃)中具有能加速破除铝基体表面氧化膜的功效，然后对应低温钎焊特别是低于550℃能否顺利实现去膜反应仍是一研究空白点，其潜力有待深入研究。
Al-Si系钎料以A1-Si共晶成分为基础，该共晶合金具有良好的润湿性、流动性、钎焊接头的抗腐蚀性和可加工性，且钎焊接头强度高，是铝合金钎焊中应用最广的一种铝钎料。但Al-Si系钎料熔点较高(Al-Si共晶合金的共晶温度为577℃)，钎焊时钎焊温度多在600℃以上，接近于铝合金的固相线温度，易使母材发生过烧、溶蚀等现象。
专利CN1743118A(200510044627.8)公开了一种焊接铜铝接头的Al-Si-Mg钎料，由于钎料中没有破除氧化膜元素，焊接需在真空中完成，导致焊接效率低，成本高。另外，钎料中Si含量高，接头区存在异质界面，抗弯强度低。
发明内容
本发明提出一种铝钎焊用Al-Ge-Si基钎料，该钎料不仅实现了低温钎焊Ti加速破除铝基体表面氧化膜的功效，而且具有熔点低、高强度与高的铺展性的优点。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种铝钎焊用Al-Ge-Si基钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
CaF2 2～5％、Ti 0.6～2.4％与Si 2～8％、Ge 20～24％，余量为铝。
进一步，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
CaF2 3～4％、Ti 1.2～2.0％与Si 3～7％、Ge 21～23％，余量为铝。
进一步，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
CaF2 3.6％、Ti 1.7％与Si 5％、Ge 22％，余量为铝。
进一步，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
CaF2 2％、Ti 2.4％与Si 8％、Ge 24％，余量为铝。
进一步，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
CaF2 5％、Ti 0.6％与Si 2％、Ge 20％，余量为铝。
本发明的另一个目的是提供一种铝钎焊用Al-Ge-Si基钎料的制备方法，将各组分按规定的重量百分比制成母合金，将母合金装入石墨坩埚内，在真空炉内感应加热重熔，当加热到820～860℃时，用氩气将熔融液态合金喷铸在表面光洁的高速旋转紫铜辊上，急冷得焊料箔带。
进一步，所述焊料箔带厚度为0.02～0.10mm。
本发明的有益效果：
1、铝钎焊用Al-Ge-Si基钎料，熔化温度范围为460～500℃，钎焊温度为500℃～510℃。
2、本发明的钎料具有较高的强度，配合QJ201钎剂钎焊LF21铝合金，接头剪切强度大于80MPa，本发明所得钎料适用于固相线温度在500℃以上的铝合金的钎焊，适用的钎焊方法有火焰钎焊、感应钎焊、炉中钎焊和气保护钎焊等。
3、本发明在Al-Ge-Si的基础上面加入CaF2与Ti不仅可以降低熔点，解决了低温钎焊Ti不能加速破除铝基体表面氧化膜的功效的问题，焊接无需真空。
4、一般铝管的钎焊会使用钎剂，由于钎剂涂抹的不均匀性，容易钎焊过烧，把焊接工件焊穿，造成工件报废，本产品由于不用钎剂，因此有效地避免了钎剂涂抹的不均匀性的发生。
具体实施方式
实施例1
一种铝钎焊用Al-Ge-Si基钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
CaF2 3.6％、Ti 1.7％与Si 5％、Ge 22％，余量为铝。
制备方法，包括以下步骤：
将各组分按规定的重量百分比制成母合金，将母合金装入石墨坩埚内，在真空炉内感应加热重熔，当加热到820℃时，用0.5Pa的氩气将熔融液态合金喷铸在表面光洁的高速旋转紫铜辊上，急冷得厚度为0.02～0.10mm的铝合金箔带。
实施例2
一种铝钎焊用Al-Ge-Si基钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
CaF2 2％、Ti 2.4％与Si 8％、Ge 24％，余量为铝。
制备方法，包括以下步骤：
将各组分按规定的重量百分比制成母合金，将母合金装入石墨坩埚内，在真空炉内感应加热重熔，当加热到840℃时，用0.7Pa的氩气将熔融液态合金喷铸在表面光洁的高速旋转紫铜辊上，急冷得厚度为0.02～0.10mm的铝合金箔带。
实施例3
一种铝钎焊用Al-Ge-Si基钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
CaF2 5％、Ti 0.6％与Si 2％、Ge 20％，余量为铝。
制备方法，包括以下步骤：
将各组分按规定的重量百分比制成母合金，将母合金装入石墨坩埚内，在真空炉内感应加热重熔，当加热到850℃时，用0.6Pa的氩气将熔融液态合金喷铸在表面光洁的高速旋转紫铜辊上，急冷得厚度为0.02～0.10mm的铝合金箔带。
实施例4
一种铝钎焊用Al-Ge-Si基钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
CaF2 4％、Ti 1.3％与Si 3％、Ge 22％，余量为铝。
制备方法，包括以下步骤：
将各组分按规定的重量百分比制成母合金，将母合金装入石墨坩埚内，在真空炉内感应加热重熔，当加热到860℃时，用0.65Pa的氩气将熔融液态合金喷铸在表面光洁的高速旋转紫铜辊上，急冷得厚度为0.02～0.10mm的铝合金箔带。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种铝钎焊用Al-Ge-Si基钎料，其特征在于，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
CaF2 2～5％、Ti 0.6～2.4％与Si 2～8％、Ge 20～24％，余量为铝。
2.根据权利要求1所述的铝钎焊用Al-Ge-Si基钎料，其特征在于，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
CaF2 3～4％、Ti 1.2～2.0％与Si 3～7％、Ge 21～23％，余量为铝。
3.根据权利要求1或2所述的铝钎焊用Al-Ge-Si基钎料，其特征在于，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
CaF2 3.6％、Ti 1.7％与Si 5％、Ge 22％，余量为铝。
4.根据权利要求1所述的铝钎焊用Al-Ge-Si基钎料，其特征在于，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
CaF2 2％、Ti 2.4％与Si 8％、Ge 24％，余量为铝。
5.根据权利要求1所述的铝钎焊用Al-Ge-Si基钎料，其特征在于，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
CaF2 5％、Ti 0.6％与Si 2％、Ge 20％，余量为铝。
6.如权利要求1至5任意一项所述的铝钎焊用Al-Ge-Si基钎料的制备方法，其特征在于，将各组分按规定的重量百分比制成母合金，将母合金装入石墨坩埚内，在真空炉内感应加热重熔，当加热到820～860℃时，用氩气将熔融液态合金喷铸在表面光洁的高速旋转紫铜辊上，急冷得焊料箔带。
7.根据权利要求6所述的铝钎焊用Al-Ge-Si基钎料的制备方法，其特征在于，所述焊料箔带厚度为0.02～0.10mm。
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