CN107234363A - 铝合金钎料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铝合金钎料及该铝合金钎料的制备方法。该铝合金钎料含有质量百分比含量为11～13％的硅、质量百分比含量为0.1～1.0％的镧、余量为铝。本发明的铝合金钎料具有熔点低、流动性佳及铺展性好等优点。

Description

铝合金钎料及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝合金焊接技术领域，尤其涉及一种铝合金钎料、及该铝合金钎料的制备方法。

背景技术

铝及铝合金由于具有密度小、导热率高、电导率高、强度高、耐蚀性好、及比强度高等优点，被广泛应用于航空、航天、石化、汽车、及机械等领域。

钎焊作为一种重要的连接方法，具有加热温度较低、母材不易熔化、结构变形小、生产效率高、接头美观等优点，在实际生产中得到越来越广泛的应用。

铝-硅钎料具有润湿性佳、流动性好、抗腐蚀性强等优点，成为目前使用最广泛的铝及铝合金钎焊用钎料。然而，铝及铝合金与铝-硅钎料的熔点相近，在采用铝-硅钎料对铝及铝合金进行钎焊的过程中，铝及铝合金易出现过烧、溶蚀等现象，从而影响焊接成品的连接强度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种铝合金钎料，旨在降低铝合金钎料的熔点并提高焊接成品的连接强度。

为解决上述技术问题，本发明提供的铝合金钎料含有质量百分比含量为11～13％的硅、质量百分比含量为0.1～1.0％的镧、余量为铝。

优选地，该铝合金钎料含有质量百分比含量为12％的硅、质量百分比含量为0.3％的镧、余量为铝。

优选地，该铝合金钎料还含有铜，该铜的质量百分比含量大于0，小于等于0.3％。

优选地，该铜的质量百分比含量为0.2％。

优选地，该铝合金钎料还含有锌，该锌的质量百分比含量大于0，小于等于0.2％。

优选地，该锌的质量百分比含量为0.1％。

优选地，该铝合金钎料还含有铁，该铁的质量百分比含量大于0，小于等于0.8％。

优选地，该铁的质量百分比含量为0.5％。

本发明还提供一种铝合金钎料的制备方法，包括以下步骤：

提供铝块，对铝块进行加热处理，使铝块熔化；

提供硅块，将硅块加入至处于熔化状态的铝中，对硅块和处于熔化状态的铝进行保温处理，使硅块熔化，获得铝硅合金液；

提供镧块，将镧块加入至铝硅合金液中，对该镧块和铝硅合金液进行加热处理，获得多元合金混合液；

对该多元合金混合液进行成型处理，获得铝合金钎料，该铝合金钎料含有质量百分比含量为11～13％的硅、质量百分比含量为0.1～1.0％的镧、余量为铝。

优选地，获得铝硅合金液后，将镧块加入至铝硅合金液中之前，还包括：

于铝硅合金液中加入铜块、锌块、铁块三者中至少一种，获得混合物；

对该混合物进行加热处理，使该混合物熔化，再将镧块加入至处于熔化状态的混合物中，对该镧块和处于熔化状态的混合物进行加热处理，获得多元合金混合液。

本发明技术方案的铝合金钎料含有质量百分比含量为11～13％的硅、质量百分比含量为0.1～1.0％的镧、余量为铝。铝和硅可作为该铝合金钎料的基体，镧可降低该铝合金钎料的熔点，因而可避免待焊铝或铝合金元件的溶蚀，提高焊接强度。

此外，采用该铝合金钎料将铝或铝合金元件钎焊于其他元件时，处于焊缝中的铝合金钎料逐渐凝固，以将铝或铝合金元件与其他元件连接。在铝合金钎料凝固的过程中，镧作为变质剂，富集在固/液界面的凝固前沿，可阻止处于液相状态的硅原子向初生相扩散，从而减慢初生硅的长大速度，使得初生硅的粒径较小，可进一步提高铝或铝合金元件与其他元件的焊接强度。进一步地，该镧还可使该铝合金钎料具有流动性佳和铺展性好的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例1-5的铝合金钎料与实施例6的现有的铝合金钎料的熔点对比图。

图2为本发明实施例1-5的铝合金钎料与实施例6的现有的铝合金钎料的铺展面积对比图。

图3为采用本发明实施例1-5的铝合金钎料进行钎焊的钎焊成品与采用实施例6的现有的铝合金钎料进行钎焊的钎焊成品的抗拉伸强度对比图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提供的铝合金钎料含有质量百分比含量为11～13％的硅、质量百分比含量为0.1～1.0％的镧、余量为铝。

本发明技术方案的铝合金钎料含有质量百分比含量为11～13％的硅、质量百分比含量为0.1～1.0％的镧、余量为铝。铝和硅可作为该铝合金钎料的基体，镧可降低该铝合金钎料的熔点，因而可避免待焊铝或铝合金元件的溶蚀，提高焊接强度。此外，采用该铝合金钎料将铝或铝合金元件钎焊于其他元件时，处于焊缝中的铝合金钎料逐渐凝固，以将铝或铝合金元件与其他元件连接。在铝合金钎料凝固的过程中，镧作为变质剂，富集在固/液界面的凝固前沿，可阻止处于液相状态的硅原子向初生相扩散，从而减慢初生硅的长大速度，使得初生硅的粒径较小，可进一步提高铝或铝合金元件与其他元件的焊接强度。

进一步地，该镧还可使该铝合金钎料具有流动性佳和铺展性好的优点。

该铝合金钎料含有质量百分比含量为12％的硅、质量百分比含量为0.3％的镧、余量为铝。

本发明技术方案的铝合金钎料含有质量百分比含量为12％的硅、质量百分比含量为0.3％的镧、余量为铝。上述质量百分比含量的硅、镧、铝可进一步降低铝合金钎料的熔点，提高铝或铝合金元件与其他元件的焊接强度。

该铝合金钎料还含有铜，该铜的质量百分比含量大于0，小于等于0.3％。

本发明技术方案的铝合金钎料还含有铜，该铜的质量百分比含量大于0，小于等于0.3％，铜可降低铝合金钎料的熔点。

该铜的质量百分比含量为0.2％。

本发明技术方案的铝合金钎料还含有质量百分比含量为0.2％的铜，该含量范围内的铜可有效地降低铝合金钎料的熔点。

该铝合金钎料还含有锌，该锌的质量百分比含量大于0，小于等于0.2％。

本发明技术方案的铝合金钎料还含有锌，该锌的质量百分比含量大于0，小于等于0.2％，锌可降低铝合金钎料的熔点。

该锌的质量百分比含量为0.1％。

本发明技术方案的铝合金钎料还含有质量百分比含量为0.1％的锌，该含量范围内的锌可有效地降低铝合金钎料的熔点。

该铝合金钎料还含有铁，该铁的质量百分比含量大于0，小于等于0.8％。

本发明技术方案的铝合金钎料还含有铁，该铁的质量百分比含量大于0，小于等于0.8％，铁可提高钎焊产品的连接强度。

该铁的质量百分比含量为0.5％。

本发明技术方案的铝合金钎料还含有质量百分比含量为0.5％的铁，该含量范围内的铁可有效地提高钎焊产品的连接强度。

本发明还提供一种铝合金钎料的制备方法，包括以下步骤：

提供铝块，将铝块放入坩埚内，将坩埚置于温度为700～800℃的熔炼炉内，对铝块进行加热处理，使铝块完全熔化；

提供硅块，将硅块加入至处于熔化状态的铝中，对硅块和处于熔化状态的铝进行保温处理，使硅块熔化，获得铝硅合金液，该保温处理的时间为10～20分钟；

提供镧块，将镧块加入至铝硅合金液中，充分搅拌，对该镧块和铝硅合金液进行加热处理，即，将熔炼炉的温度上升至700～900℃，待镧块完全融化后，保温10～20分钟，获得多元合金混合液；

对该多元合金混合液进行成型处理，获得铝合金钎料，该铝合金钎料含有质量百分比含量为11～13％的硅、质量百分比含量为0.1～1.0％的镧、余量为铝。该成型处理可为浇铸处理，将多元合金混合液浇铸为铸锭。

可以理解的，该铝块、硅块及镧块的纯度大于99.6％。

本发明技术方案的铝合金钎料含有质量百分比含量为11～13％的硅、质量百分比含量为0.1～1.0％的镧、余量为铝。铝和硅可作为该铝合金钎料的基体，镧可降低该铝合金钎料的熔点，因而可避免待焊铝或铝合金元件的溶蚀，提高焊接强度。

此外，采用该铝合金钎料将铝或铝合金元件钎焊于其他元件时，处于焊缝中的铝合金钎料逐渐凝固，以将铝或铝合金元件与其他元件连接。在铝合金钎料凝固的过程中，镧作为变质剂，富集在固/液界面的凝固前沿，可阻止处于液相状态的硅原子向初生相扩散，从而减慢初生硅的长大速度，使得初生硅的粒径较小，可进一步提高铝或铝合金元件与其他元件的焊接强度。

进一步地，该镧还可使该铝合金钎料具有流动性佳和铺展性好的优点。

获得铝硅合金液后，提供镧块前，还包括以下步骤：

于铝硅合金液中加入铜块、锌块、铁块三者中至少一种，获得混合物；

对该混合物进行加热处理，使该混合物熔化，再将镧块加入至处于熔化状态的混合物中，对该镧块和处于熔化状态的混合物进行加热处理，获得多元合金混合液。

可以理解的，该铜块、锌块、铁块的纯度大于99.6％。

具体地，可将铜块、锌块、铁块三者中至少一种加入到铝硅合金液中，将熔炼炉的温度上升至700～900℃，待混合物完全融化后，得到混合液体，将该混合液体保温10～20分钟。

具体地，可将镧块加入到该混合液体中，成分搅拌，待镧完全融化后，保温10～20分钟，得到该多元合金混合液，对该多元合金混合液进行成型处理，得到该铝合金钎料。

实施例一：

1、提供原料，该原料包括铝块、硅块、镧、铜块、锌块及铁块。其中，该铝块占该原料的质量百分比含量为91.35％，该硅块占该原料的质量百分比含量为7.92％，该镧占该原料的质量百分比含量为0.08％，该铜块占该原料的质量百分比含量为0.2％，该锌块占该原料的质量百分比含量为0.15％，该铁块占该原料的质量百分比含量为0.3％，可以理解的，原料各组分在熔炼过程中会进行除杂处理，使得各组分会有所损失，其中相较于其他组份，铝块的损失较大。

2、将铝块放入坩埚内，然后将坩埚置于温度为750℃的熔炼炉内，使铝块完全熔化；

3、将加入至处于熔化状态的铝中，保温10分钟，得到铝硅合金液；

4、将加入到混合液体中，充分搅拌，待镧完全熔化后，保温10分钟；

5、将溶液浇铸成铸锭，即得铝合金钎料，该铝合金钎料含有质量百分比含量为11％的硅、质量百分比含量为0.1％的镧、质量百分比含量为0.25％的铜，质量百分比含量为0.2％的锌、质量百分比含量为0.35％的铁、余量为铝。

参图1-3，实施例一的铝合金钎料的熔点为585℃，铺展面积为184mm²，采用实施例一的铝合金钎料的钎焊成品的抗拉伸强度为89MPa。

实施例二：

1、提供原料，该原料包括铝块、硅块、镧、铜块、锌块及铁块。其中，该铝块占该原料的质量百分比含量为90.49％，该硅块占该原料的质量百分比含量为8.8％，该镧占该原料的质量百分比含量为0.28％，该铜块占该原料的质量百分比含量为0.11％，该锌块占该原料的质量百分比含量为0.07％，该铁块占该原料的质量百分比含量为0.25％，可以理解的，原料各组分在熔炼过程中会进行除杂处理，使得各组分会有所损失，其中相较于其他组份，铝块的损失较大。

2、将铝块放入坩埚内，然后将坩埚置于温度为680℃的熔炼炉内，使铝块完全熔化；

3、将加入至处于熔化状态的铝中，保温12分钟，得到铝硅合金液；

4、将加入到混合液体中，充分搅拌，待镧完全熔化后，保温2分钟；

5、将溶液浇铸成铸锭，即得铝合金钎料，该铝合金钎料含有质量百分比含量为12％的硅、质量百分比含量为0.3％的镧、质量百分比含量为0.13％的铜，质量百分比含量为0.1％的锌、质量百分比含量为0.3％的铁、余量为铝。

参图1-3，实施例二的铝合金钎料的熔点为581℃，铺展面积为202mm²，采用实施例二的铝合金钎料的钎焊成品的抗拉伸强度为96MPa。

实施例三：

1、提供原料，该原料包括铝块、硅块、镧、铜块、锌块及铁块。其中，该铝块占该原料的质量百分比含量为90％，该硅块占该原料的质量百分比含量为8.52％，该镧占该原料的质量百分比含量为0.48％，该铜块占该原料的质量百分比含量为0.25％，该锌块占该原料的质量百分比含量为0.15％，该铁块占该原料的质量百分比含量为0.6％，可以理解的，原料各组分在熔炼过程中会进行除杂处理，使得各组分会有所损失，其中相较于其他组份，铝块的损失较大。

2、将铝块放入坩埚内，然后将坩埚置于温度为690℃的熔炼炉内，使铝块完全熔化；

3、将加入至处于熔化状态的铝中，保温15分钟，得到铝硅合金液；

4、将加入到混合液体中，充分搅拌，待镧完全熔化后，保温15分钟；

5、将溶液浇铸成铸锭，即得铝合金钎料，该铝合金钎料含有质量百分比含量为12％的硅、质量百分比含量为0.5％的镧、质量百分比含量为0.3％的铜、质量百分比含量为0.2％的锌、质量百分比含量为0.7％的铁、余量为铝。

参图1-3，实施例三的铝合金钎料的熔点为583℃，铺展面积为195mm²，采用实施例三的铝合金钎料的钎焊成品的抗拉伸强度为93MPa。

实施例四：

1、提供原料，该原料包括铝块、硅块、镧、铜块、锌块及铁块。其中，该铝块占该原料的质量百分比含量为90.7％，该硅块占该原料的质量百分比含量为8.1％，该镧占该原料的质量百分比含量为0.68％，该铜块占该原料的质量百分比含量为0.12％，该锌块占该原料的质量百分比含量为0.1％，该铁块占该原料的质量百分比含量为0.3％，可以理解的，原料各组分在熔炼过程中会进行除杂处理，使得各组分会有所损失，其中相较于其他组份，铝块的损失较大。

2、将铝块放入坩埚内，然后将坩埚置于温度为730℃的熔炼炉内，使铝块完全熔化；

3、将加入至处于熔化状态的铝中，保温18分钟，得到铝硅合金液；

4、将加入到混合液体中，充分搅拌，待镧完全熔化后，保温18分钟；

5、将溶液浇铸成铸锭，即得铝合金钎料，该铝合金钎料含有质量百分比含量为11％的硅、质量百分比含量为0.7％的镧、质量百分比含量为0.15％的铜、质量百分比含量为0.13％的锌、质量百分比含量为0.35％的铁、余量为铝。

参图1-3，实施例四的铝合金钎料的熔点为584℃，铺展面积为191mm²，采用实施例四的铝合金钎料的钎焊成品的抗拉伸强度为91MPa。

实施例五：

1、提供原料，该原料包括铝块、硅块、镧、铜块、锌块及铁块。其中，该铝块占该原料的质量百分比含量为88.55％，该硅块占该原料的质量百分比含量为10％，该镧占该原料的质量百分比含量为0.9％，该铜块占该原料的质量百分比含量为0.15％，该锌块占该原料的质量百分比含量为0.1％，该铁块占该原料的质量百分比含量为0.3％，可以理解的，原料各组分在熔炼过程中会进行除杂处理，使得各组分会有所损失，其中相较于其他组份，铝块的损失较大。

2、将铝块放入坩埚内，然后将坩埚置于温度为800℃的熔炼炉内，使铝块完全熔化；

3、将加入至处于熔化状态的铝中，保温20分钟，得到铝硅合金液；

4、将加入到混合液体中，充分搅拌，待镧完全熔化后，保温20分钟；

5、将溶液浇铸成铸锭，即得铝合金钎料，该铝合金钎料含有质量百分比含量为11％的硅、质量百分比含量为1％的镧、质量百分比含量为0.17％的铜、质量百分比含量为0.12％的锌、质量百分比含量为0.35％的铁、余量为铝。

参图1-3，实施例五的铝合金钎料的熔点为587℃，铺展面积为178mm²，采用实施例五的铝合金钎料的钎焊成品的抗拉伸强度为86MPa。

实施例六：

现有技术中的铝合金钎料含有质量百分比含量为12％的硅、余料为铝。

参图1-3，实施例六的铝合金钎料的熔点为591℃，铺展面积为154mm²，采用实施例六的铝合金钎料的钎焊成品的抗拉伸强度为78MPa。

参图1-3，本发明实施例一至五的铝合金钎料的熔点均远低于现有技术中的铝合金钎料的熔点，实施例一至五的铝合金钎料的铺展面积均远大于现有技术中的铝合金钎料的铺展面积，采用实施例一至五的铝合金钎料的钎焊成品的抗拉伸强度远大于采用实施例六的现有技术中的铝合金钎料的钎焊成品的抗拉伸强度。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种铝合金钎料，其特征在于，该铝合金钎料含有质量百分比含量为11～13％的硅、质量百分比含量为0.1～1.0％的镧、余量为铝。

2.如权利要求1所述的铝合金钎料，其特征在于，该铝合金钎料含有质量百分比含量为12％的硅、质量百分比含量为0.3％的镧、余量为铝。

3.如权利要求1所述的铝合金钎料，其特征在于，该铝合金钎料还含有铜，该铜的质量百分比含量大于0，小于等于0.3％。

4.如权利要求3所述的铝合金钎料，其特征在于，该铜的质量百分比含量为0.2％。

5.如权利要求1所述的铝合金钎料，其特征在于，该铝合金钎料还含有锌，该锌的质量百分比含量大于0，小于等于0.2％。

6.如权利要求5所述的铝合金钎料，其特征在于，该锌的质量百分比含量为0.1％。

7.如权利要求1-6任一项所述的铝合金钎料，其特征在于，该铝合金钎料还含有铁，该铁的质量百分比含量大于0，小于等于0.8％。

8.如权利要求7所述的铝合金钎料，其特征在于，该铁的质量百分比含量为0.5％。

9.一种铝合金钎料的制备方法，包括以下步骤：

提供铝块，对铝块进行加热处理，使铝块熔化；

提供硅块，将硅块加入至处于熔化状态的铝中，对硅块和处于熔化状态的铝进行保温处理，使硅块熔化，获得铝硅合金液；

提供镧块，将镧块加入至铝硅合金液中，对该镧块和铝硅合金液进行加热处理，获得多元合金混合液；

对该多元合金混合液进行成型处理，获得铝合金钎料，该铝合金钎料含有质量百分比含量为11～13％的硅、质量百分比含量为0.1～1.0％的镧、余量为铝。

10.如权利要求9所述的铝合金钎料的制备方法，其特征在于，获得铝硅合金液后，将镧块加入至铝硅合金液中之前，还包括：

于铝硅合金液中加入铜块、锌块、铁块三者中至少一种，获得混合物；

对该混合物进行加热处理，使该混合物熔化，再将镧块加入至处于熔化状态的混合物中，对该镧块和处于熔化状态的混合物进行加热处理，获得多元合金混合液。