CN106624437B - 耐腐蚀铝合金钎料 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种耐腐蚀铝合金钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：Si 0.8～1.3％、Cu 10～20％、Sn 4～8％、Cr 0.9～1.5％、P 0.3～1.2％、NaF 0.04～0.16％与Mg 0.2～0.7％，余量为铝。该铝基焊料具有熔点低、耐腐蚀、高强度与高的铺展性的优点。

Description

耐腐蚀铝合金钎料
技术领域
本发明属于钎焊材料技术领域，具体涉及一种耐腐蚀铝合金钎料。
背景技术
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。
铝合金具有比强度高、耐腐蚀等优点在汽车、船舶、石油化工、航空航天等行业得到了广泛应用。铝合金焊接主要是指变形铝合金的焊接，变形铝合金分为不能热处理强化铝合金和可热处理强化铝合金，其中不能热处理强化铝合金是用于焊接结构的主要铝合金。防锈铝与可热处理强化铝合金相比，焊接性良好，焊接过程中会遇到一系列困难，如焊缝热裂纹、氧化和气孔、以及焊接界面腐蚀等，对于铝合金的焊接，传统方法主要以熔化焊接为主，设备复杂，焊接热输入量大易造成焊缝热裂纹等缺陷。钎焊作为铝合金连接的重要方法，具有钎焊件变形小、尺寸精度高等优点，近年来在我国得到广泛的应用。
在焊接防锈铝过程中，还有一个值得关注的问题是焊接界面处的耐腐蚀性能。铝合金用焊接材料多是异质焊料(焊料成分同母材有较大差异，主要是为改善焊缝抗裂性而制定的)，在焊缝界面处焊料成分与母材之间会形成微型腐蚀电池，而且多数焊料合金元素电负性大于铝元素，这样会造成焊缝界面处发生局部腐蚀，造成焊接缺陷，降低焊接质量。
因此开发出一种熔点低、钎焊性能优良，且具有一定耐腐蚀性能的铝合金钎料，并采用一种加工工艺简单、成本低的钎料制备技术具有重要的工业应用意义。
发明内容
本发明提出一种耐腐蚀铝合金钎料，该铝基焊料具有熔点低、耐腐蚀、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：
一种耐腐蚀铝合金钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 0.8～1.3％、Cu 10～20％、Sn 4～8％、Cr 0.9～1.5％、P 0.3～1.2％、NaF0.04～0.16％与Mg 0.2～0.7％，余量为铝。
进一步，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 0.9～1.2％、Cu 12～18％、Sn 4～7％、Cr 1.0～1.4％、P 0.4～1.1％、NaF0.06～0.15％与Mg 0.2～0.6％，余量为铝。
进一步，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 1％、Cu 15％、Sn 6％、Cr 1.2％、P 0.8％、NaF 0.1％与Mg 0.4％，余量为铝。
进一步，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 0.8％、Cu 20％、Sn 4％、Cr 0.9％、P 0.3％、NaF 0.04％与Mg 0.2％，余量为铝。
进一步，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 1.3％、Cu 10％、Sn 8％、Cr 1.5％、P 1.2％、NaF 0.16％与Mg 0.7％，余量为铝。
本发明一种耐腐蚀铝合金钎料的制备方法，包括以下步骤：
(1)母铸锭制备：
取上述原材料，按上述重量百分数配比放入真空感应熔炼炉中，抽取真空至6.0×10-3Pa后，充入0.15MPa的氮气进行感应熔炼，反复熔炼5～10次后浇注到炉内铁制模具中，得到成分均匀的母铸锭；
(2)声纳清洗：
将由步骤(1)得到的母铸锭破碎成的颗粒，去除氧化皮后，置于丙酮中超声波清洗；
(3)钎料成型：
将由步骤(2)处理的母铸锭放入真空旋淬系统下端石英管中，启动真空旋淬系统，抽取感应炉腔真空至6.0×10-3Pa后充入0.15MPa的氮气保护；真空旋淬系统的高频感应线圈加热石英管中的母合金使其熔化，熔炼1～2min后，用纯氩气把熔融合金液通过石英管底部喷射注入真空旋淬系统的铜模中，喷射压力差为0.5～0.8MPa，随铜模冷却即得。
本发明的有益效果：
1、耐腐蚀铝合金钎料，熔化温度范围为480～510℃，钎焊温度为520℃～532℃。
2、本发明的钎料具有较高的强度，配合QJ201钎剂钎焊3003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520℃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。
3、本发明在耐腐蚀铝合金钎料的基础上面加入NaF与P不仅可以降低熔点，提高了焊料的耐腐蚀性能，腐蚀电流密度为1.752～2.113μAcm-2。
具体实施方式
实施例1
一种耐腐蚀铝合金钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 1％、Cu 15％、Sn 6％、Cr 1.2％、P 0.8％、NaF 0.1％与Mg 0.4％，余量为铝。
制备方法，包括以下步骤：
(1)母铸锭制备：
取上述原材料，按上述重量百分数配比放入真空感应熔炼炉中，抽取真空至6.0×10-3Pa后，充入0.15MPa的氮气进行感应熔炼，反复熔炼5～10次后浇注到炉内铁制模具中，得到成分均匀的母铸锭；
(2)声纳清洗：
将由步骤(1)得到的母铸锭破碎成的颗粒，去除氧化皮后，置于丙酮中超声波清洗；
(3)钎料成型：
将由步骤(2)处理的母铸锭放入真空旋淬系统下端石英管中，启动真空旋淬系统，抽取感应炉腔真空至6.0×10-3Pa后充入0.15MPa的氮气保护；真空旋淬系统的高频感应线圈加热石英管中的母合金使其熔化，熔炼1～2min后，用纯氩气把熔融合金液通过石英管底部喷射注入真空旋淬系统的铜模中，喷射压力差为0.5～0.8MPa，随铜模冷却即得。
按照GB11363-89《钎焊接头强度试验方法》，配用QJ201炉中钎焊3003铝合金，钎焊温度520℃，钎焊接头抗剪强度≥80Mpa。在制得钎料合金棒上截取长度为0.5mm的试样进行腐蚀试验(动电位极化曲线)，测得腐蚀电流密度为1.752μA cm-2。
实施例2
一种耐腐蚀铝合金钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 0.8％、Cu 20％、Sn 4％、Cr 0.9％、P 0.3％、NaF 0.04％与Mg 0.2％，余量为铝。
制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于各原料含量不一样。
按照GB11363-89《钎焊接头强度试验方法》，配用QJ201炉中钎焊3003铝合金，钎焊温度526℃，钎焊接头抗剪强度≥82Mpa。在制得钎料合金棒上截取长度为0.5mm的试样进行腐蚀试验(动电位极化曲线)，测得腐蚀电流密度为1.925μA cm-2。
实施例3
一种耐腐蚀铝合金钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 1.3％、Cu 10％、Sn 8％、Cr 1.5％、P 1.2％、NaF 0.16％与Mg 0.7％，余量为铝。
制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于各原料含量不一样。
按照GB11363-89《钎焊接头强度试验方法》，配用QJ201炉中钎焊3003铝合金，钎焊温度528℃，钎焊接头抗剪强度≥81Mpa。在制得钎料合金棒上截取长度为0.5mm的试样进行腐蚀试验(动电位极化曲线)，测得腐蚀电流密度为2.025μA cm-2。
实施例4
一种耐腐蚀铝合金钎料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 0.9％、Cu 18％、Sn 7％、Cr 0.9％、P 1.2％、NaF 0.16％与Mg 0.6％，余量为铝。
制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于各原料含量不一样。
按照GB11363-89《钎焊接头强度试验方法》，配用QJ201炉中钎焊3003铝合金，钎焊温度532℃，钎焊接头抗剪强度≥80Mpa。在制得钎料合金棒上截取长度为0.5mm的试样进行腐蚀试验(动电位极化曲线)，测得腐蚀电流密度为2.113μA cm-2。
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 (5)

1.一种耐腐蚀铝合金钎料，其特征在于，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 0.8～1.3％、Cu 10～20％、Sn 4～8％、Cr 0.9～1.5％、P 0.3～1.2％、NaF 0.04～0.16％与Mg 0.2～0.7％，余量为铝。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀铝合金钎料，其特征在于，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 0.9～1.2％、Cu 12～18％、Sn 4～7％、Cr 1.0～1.4％、P 0.4～1.1％、NaF 0.06～0.15％与Mg 0.2～0.6％，余量为铝。
3.根据权利要求1或2所述的耐腐蚀铝合金钎料，其特征在于，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 1％、Cu 15％、Sn 6％、Cr 1.2％、P 0.8％、NaF 0.1％与Mg 0.4％，余量为铝。
4.根据权利要求1所述的耐腐蚀铝合金钎料，其特征在于，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 0.8％、Cu 20％、Sn 4％、Cr 0.9％、P 0.3％、NaF 0.04％与Mg 0.2％，余量为铝。
5.根据权利要求1所述的耐腐蚀铝合金钎料，其特征在于，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 1.3％、Cu 10％、Sn 8％、Cr 1.5％、P 1.2％、NaF 0.16％与Mg 0.7％，余量为铝。
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