CN106736008A - 含Ge耐腐蚀铝基焊料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种含Ge耐腐蚀铝基焊料及其制备方法，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：Si 3～10％、Cu 10～20％、Ge 2～5％、P 0.2～0.8％、NaF 0.02～0.1％与La 0.5～2％，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1100～1200℃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

含Ge耐腐蚀铝基焊料及其制备方法
技术领域
本发明属于钎焊材料技术领域，具体涉及一种含Ge耐腐蚀铝基焊料及其制备方法。
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。
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。
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
本发明提出一种含Ge耐腐蚀铝基焊料，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：
一种含Ge耐腐蚀铝基焊料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 3～10％、Cu 10～20％、Ge 2～5％、P 0.2～0.8％、NaF 0.02～0.1％与La0.5～2％，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 4～8％、Cu 12～18％、Ge 2～4％、P 0.2～0.6％、NaF 0.04～0.09％与La0.6～1.8％，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 6％、Cu 16％、Ge 3％、P 0.4％、NaF0.06％与La 1.2％，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 3％、Cu 18％、Ge 5％、P 0.8％、NaF 0.1％与La 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 10％、Cu 12％、Ge 2％、P 0.2％、NaF0.04与La 0.5％，余量为铝。
本发明的另一个目的是提供一种含Ge耐腐蚀铝基焊料的制备方法，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1100～1200℃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、含Ge耐腐蚀铝基焊料，熔化温度范围为490～520℃，钎焊温度为530℃～545℃。
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90MPa，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、本发明在含Ge耐腐蚀铝基焊料的基础上面加入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1.802～2.214μAcm-2。
具体实施方式
实施例1
一种含Ge耐腐蚀铝基焊料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 6％、Cu 16％、Ge 3％、P 0.4％、NaF0.06％与La 1.2％，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1150℃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。
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530℃，钎焊接头抗剪强度≥90Mpa。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1.802μA cm-2。
实施例2
一种含Ge耐腐蚀铝基焊料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 3％、Cu 18％、Ge 5％、P 0.8％、NaF 0.1％与La 2％，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1100℃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。
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535℃，钎焊接头抗剪强度≥91Mpa。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
一种含Ge耐腐蚀铝基焊料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 10％、Cu 12％、Ge 2％、P 0.2％、NaF0.04与La 0.5％，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1200℃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。
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540℃，钎焊接头抗剪强度≥92Mpa。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
一种含Ge耐腐蚀铝基焊料，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 6％、Cu 20％、Ge 2.1％、P 0.2％、NaF0.05与La 0.3％，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1100℃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。
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545℃，钎焊接头抗剪强度≥91Mpa。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2.214μA 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 (7)

1.一种含Ge耐腐蚀铝基焊料，其特征在于，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 3～10％、Cu 10～20％、Ge 2～5％、P 0.2～0.8％、NaF 0.02～0.1％与La 0.5～2％，余量为铝。
2.根据权利要求1所述的含Ge耐腐蚀铝基焊料，其特征在于，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 4～8％、Cu 12～18％、Ge 2～4％、P 0.2～0.6％、NaF 0.04～0.09％与La 0.6～1.8％，余量为铝。
3.根据权利要求1或2所述的含Ge耐腐蚀铝基焊料，其特征在于，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 6％、Cu 16％、Ge 3％、P 0.4％、NaF0.06％与La 1.2％，余量为铝。
4.根据权利要求1所述的含Ge耐腐蚀铝基焊料，其特征在于，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 3％、Cu 18％、Ge 5％、P 0.8％、NaF 0.1％与La 2％，余量为铝。
5.根据权利要求1所述的含Ge耐腐蚀铝基焊料，其特征在于，按照重量百分数计算，包括以下原料制成：
Si 10％、Cu 12％、Ge 2％、P 0.2％、NaF0.04与La 0.5％，余量为铝。
6.如权利要求1至5任意一项所述的含Ge耐腐蚀铝基焊料的制备方法，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1100～1200℃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所述的含Ge耐腐蚀铝基焊料的制备方法，其特征在于，所述焊料箔带厚度为0.02～0.10mm。
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