CN106695157A

CN106695157A - 一种cab无钎剂钎焊的焊片

Info

Publication number: CN106695157A
Application number: CN201710075403.6A
Authority: CN
Inventors: 梅长兴; 刘浩; 陆青松; 麦小波; 韩琦; 周孝侠
Original assignee: Zhejiang Yinlun Machinery Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Yinlun Machinery Co Ltd
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2017-02-13
Publication date: 2017-05-24

Abstract

本发明公开了一种CAB无钎剂钎焊的焊片，包括钎料层和包覆在钎料层两侧的皮层，其特征在于所述的钎料层含有5％～15％的硅，0.01％～1％的镁和0.05％～0.15％的铋，所述的皮层含有3％～12％的Si和少于0.10％的镁。本发明多没有芯层，钎焊时焊片全部熔化，流入待钎焊区域，钎缝成形美观，产品质量好，无残留，无钎剂污染，产品钎焊效率高。由于采用三层结构，可以制成很薄的薄片，应用于复杂部件以及钎焊部位非常狭小的场合，如挤压零件、机加工零件等铝合金的CAB无钎剂钎焊，因而适用性非常广。同时，本发明结构非常简单，制作工艺也较简单，可节省材料用量，降低制造成本。

Description

一种CAB无钎剂钎焊的焊片

技术领域

本发明涉及一种在铝合金热交换器上使用的钎焊片，尤其是涉及一种非氧化性气氛钎焊炉无钎剂钎焊的钎焊片，具体地说是一种CAB无钎剂钎焊的焊片。

背景技术

下文关于对合金成分或优选合金成分的任何说明，提到百分比时都是指重量百分比，除非另作说明。

铝合金热交换器的炉中钎焊方法主要有两种，一种为真空钎焊，另外一种为CAB钎焊(可控气氛保护钎焊)。

真空钎焊利用抽真空系统对钎焊炉膛进行抽真空，保证炉膛真空度高于3×10^- ³Pa，钎焊时利用钎焊复合板中的Mg元素在高温、高真空条件下的挥发去除铝合金表面氧化膜，从而实现钎焊。因此真空钎焊对炉体密封性要求高，抽真空系统复杂，并且真空条件下利用辐射加热，加热速率低，钎焊时间长。

CAB钎焊目前普遍采用Nocolok钎剂去除氧化膜，因此也称为CAB Nocolok钎焊。Nocolok钎剂能够在非氧化性气氛条件下促进钎焊过程的进行，解决了真空钎焊效率低的缺点。但Nocolok钎焊增加了喷钎剂工序，造成了粉尘污染问题。此外，Nocolok钎焊后钎剂在产品中残留，无法清除干净，造成产品清洁度低，无法满足某些热交换器的高清洁度需求。

对此，最近提出了作为解决上述问题的钎焊方法的CAB无钎剂钎焊。

在中国专利申请公开号CN102089117B中，公开了一种钎焊铝板材。该钎焊铝板材具有五层结构，包括铝芯合金层、第一钎焊包覆层、以及设置在铝芯合金层和第一钎焊包覆层之间的第二钎焊包覆层；通过在第一钎焊包覆层材料中保持很低的镁含量，且可控制地有意添加镁到第二钎焊包覆层材料中，成功应用在不使用钎焊剂的可控气氛钎焊工艺中。这种结构的钎焊铝板材通常被用来制造成型或成形的产品。在某些场合，也可用作焊料使用，但是这种使用方法，其芯层起不到任何作用，故造成材料浪费。

另外，对于复杂结构的产品，如挤压、机械加工的法兰等铝合金热交换器零件，其原料通常为3XXX或6XXX的单层铝合金，而不是上述专利的5层钎焊复合板，因而需要外加钎焊材料才能焊接。常规的方法是采用厚度非常薄、成型性优良的钎焊箔制造成符合钎焊要求的钎焊圈，放入待钎焊区域进行钎焊。由于钎焊部位非常狭小，而上述5层钎焊复合板的厚度通常超过300μm，因此无法应用在这些空间狭小的场合。

此外，目前已经工业化生产的4045铝合金钎焊片和4104铝合金钎焊片，分别用于可控气氛保护Nocolok钎焊和真空钎焊，但这两种钎焊片无法用于CAB无钎剂钎焊。

发明内容

本发明要解决的是现有技术存在的上述技术问题，旨在提供一种结构和工艺相对简单，用料较少，制造成本较低的CAB无钎剂钎焊的焊片。

为解决上述问题，本发明采用了以下技术方案：一种CAB无钎剂钎焊的焊片，包括钎料层和包覆在钎料层两侧的皮层，其特征在于所述的钎料层含有5％～15％的硅，0.01％～1％的镁和0.05％～0.15％的铋，所述的皮层含有3％～12％的Si和少于0.10％的镁。

本发明的一种CAB无钎剂钎焊的焊片，与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明的无钎剂焊片，钎料层为高硅含镁层，皮层为低硅无镁层。在钎焊过程中，钎料层内的Mg加热后扩散逸出，Mg与Al₂O₃生成颗粒状的MgAl₂O₄，弥散分布在铝合金表面，从而破坏了氧化膜的连续性，促进了钎料的润湿铺展，从而实现CAB无钎剂钎焊。同时，钎料层还含有浸润元素铋，可增加材料的流动性，使焊钎缝饱满。

2、本发明的多层钎焊片没有芯层，钎焊时焊片全部熔化，流入待钎焊区域，钎缝成形美观，产品质量好，无残留，无钎剂污染，产品钎焊效率高。

3、本发明的焊片采用三层结构，可以制成很薄的薄片，应用于复杂部件以及钎焊部位非常狭小的场合，如挤压零件、机加工零件等铝合金的CAB无钎剂钎焊，因而适用性非常广。

4、本发明的三层钎焊片，结构非常简单，制作工艺也较简单，可节省材料用量，降低制造成本。

根据本发明，皮层的固相线温度高于钎料层，对钎料层起到保护作用，使钎料层熔化后镁元素不被氧化。

根据本发明，所述的钎料层含有8％～13％的硅，0.05％～0.5％的镁和0.05％～0.15％的铋。

根据本发明，所述的皮层含有4％～10％的Si和少于0.05％的镁。

根据本发明，所述钎料层的厚度为50～250μm。

根据本发明，所述皮层的厚度为5～30μm。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1是本发明多层铝合金CAB钎焊片的结构示意图。

具体实施方式

参照图1，本发明的一种CAB无钎剂钎焊的焊片，包括钎料层2和包覆在钎料层两侧的皮层1、3，所述的钎料层2含有5％～15％的硅，0.01％～1％的镁和0.05％～0.15％的铋，所述的皮层1、3含有3％～12％的Si和少于0.10％的镁。

下面通过一组对比试验进一步阐述本发明的有益效果。

利用铸造设备中频感应电炉与模具，铸造长为300mm、宽为200mm、厚为30mm的铸锭块，利用光谱分析仪测试合金化学成分如表1所示，其中A表示皮层合金，B表示钎料层合金。

表1测试的各层化学成分

层数	层的类型	Si	Fe	Mn	Mg	Bi	Cu	Al
									A1	皮层	8.25	0.3	0.5	-	0.05	0.10	余量
B1	钎料层	10.11	0.3	0.4	0.12	0.05	0.20	余量
									B2	钎料层	10.05	0.3	0.4	0.20	0.10	0.20	余量
B3	钎料层	12.05	0.3	0.4	0.20	0.10	0.20	余量
									B4	钎料层	10.20	0.3	0.5	-	-	0.20	余量
B5	钎料层	10.58	0.3	0.3	1.20	-	0.20	余量

对各层合金铸锭铣面，铣面后铸锭长为200mm，宽为150mm，厚度为20mm，对皮层和钎料层在热处理炉中进行500℃，2h均匀化退火，然后在热轧机上对钎料层和皮层进行单层热扎，钎料层轧至3mm，皮层轧至1mm，然后将皮层-钎料层-皮层三层焊接在一起，对三层复合合金进行500℃，2h均匀化退火后，再进行热轧至厚度1mm，然后在冷轧机上进行冷轧，冷轧至0.1mm。

本发明的焊片试样制作3个，分别是：1号试样为B1/A1/B1组合，2号试样为B2/A1/B2组合，3号试样为B3/A1/B3组合。

将现有技术的焊片制作成相同尺寸的试样，进行对比试验。其中，4号试样仅采用B4材料，该材料制作的焊片通常用于Nocolok钎焊；5号试样仅采用B5材料，该材料制作的焊片通常用于真空钎焊。

将本发明焊片试样1、2、3和比较例焊片试样4、5进行钎焊试验。钎焊试验按以下步骤进行：

(1)钎焊前将厚度为0.1mm的焊片剪成尺寸20mm×50mm，在焊片两侧分别放置厚度为1mm的20mm×50mm的3003铝合金，组成“三明治”结构；

(2)用弹性夹具装夹试样，保证装夹后试样上的3003铝合金与焊片充分贴合；

(3)把试样放入氮气保护连续炉中进行钎焊试验。为了防止炉体中的残留钎剂对钎焊过程的影响，钎焊试验必须在没有钎剂污染的钎焊炉中进行。钎焊温度为250℃-580-600-625-625℃，网带速率为500mm/min。冷却至50℃以下出炉；

(4)对每种焊片钎焊的试样从长边方向的中部剖开，并用金相显微镜观察钎焊情况。钎缝总长度为50mm，统计实际钎焊长度，并统计钎合率(钎焊上的长度/总长度)。

实施例1、2、3和比较例4、5的钎合率如表2所示。

表2不同钎焊的钎合率

样品	层的组合	钎合率
			1	B1/A1/B1	90％
2	B2/A1/B2	95％
			3	B3/A1/B3	100％
4	B4	0％
			5	B5	5％

从表2可见，比较例试样4的钎合率为0％，这是因为该焊片为常规的4045型，主要包含铝和硅元素，在没有钎剂的情况下无法除去零件表面的氧化膜，因而不能完成焊接。

比较例试样4的钎合率为5％。该焊片为常规的4104型，除了具有铝和硅元素，还包含镁和铋元素。虽然具有镁元素，同时铋元素也具有一定的浸润作用，然而由于焊片是单层结构，在加热过程中，钎料熔化前焊片表面已经被氧化，生成氧化镁，因而无法形成逸出效果。

本发明的实施例1、2、3，钎合率均在90％以上，这是因为本发明采用三层结构，钎料层为铝镁硅铋合金，皮层为不含镁铝合金。在焊接过程中，钎料层内的镁加热后产生逸出，破坏零件表面的氧化层，从而实现无钎剂钎焊。皮层的固相线温度高于钎料层，对钎料层起到保护作用，使钎料层熔化后镁元素不被氧化。

本发明的一种多层铝合金CAB钎焊片，可用于氮气保护无钎剂钎焊，因此具有以下特点：

1、可用于挤压零件、机加工零件等铝合金的CAB无钎剂钎焊。

2、产品钎焊效率高，无钎剂污染、产品质量好。

应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种CAB无钎剂钎焊的焊片，包括钎料层和包覆在钎料层两侧的皮层，其特征在于所述的钎料层含有5％～15％的硅，0.01％～1％的镁和0.05％～0.15％的铋，所述的皮层含有3％～12％的Si和少于0.10％的镁。

2.如权利要求1所述的一种CAB无钎剂钎焊的焊片，其特征在于皮层的固相线温度高于钎料层。

3.如权利要求1或2所述的一种CAB无钎剂钎焊的焊片，其特征在于所述的钎料层含有8％～13％的硅，0.05％～0.5％的镁和0.05％～0.15％的铋。

4.如权利要求1或2所述的一种CAB无钎剂钎焊的焊片，其特征在于所述的皮层含有4％～10％的Si和少于0.05％的镁。

5.如权利要求1或2所述的一种CAB无钎剂钎焊的焊片，其特征在于所述料层的厚度为50～250μm。

6.如权利要求1或2所述的一种CAB无钎剂钎焊的焊片，其特征在于所述皮层的厚度为5～30μm。