CN107283085A - 一种含Sm镁合金钎料及其制备方法、应用 - Google Patents

一种含Sm镁合金钎料及其制备方法、应用 Download PDF

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李萍
贺艺
徐玉梅
张东晓
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Abstract

本发明涉及一种含Sm镁合金钎料及其制备方法、应用，属于镁合金焊接连接技术领域。本发明含Sm镁合金钎料，由以下质量百分比的组分组成：Zn 38％～40％，Al 4％～6％，Sm 0.5％～1.0％，余量为Mg。本发明含Sm镁合金钎料应用范围较宽，可以用于保护气氛钎焊、感应钎焊、炉中钎焊等工艺，也可以用于Mg‑Al系、Mg‑Zn系镁合金及其构件的钎焊，应用广泛。本发明含Sm镁合金钎料具有良好的铺展性和间隙填充性，可用于固相线温度在400℃以上的镁合金的钎焊。

Description

一种含Sm镁合金钎料及其制备方法、应用
技术领域
本发明涉及一种含Sm镁合金钎料及其制备方法、应用，属于镁合金焊接连接技术领域。
背景技术
镁合金是工业中可应用的最轻的金属结构材料，具有密度低、比强度比刚度高、导电导热性好、阻尼减振性能优异、电磁屏蔽效果佳、产品尺寸稳定、易于回收利用等优点，在航空航天、国防军工、汽车制造、电子产品等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。由于产品轻量化要求的提高，迫切需要对应用广泛的一些镁合金进行钎焊，这就需要研究和开发镁合金钎焊所需的钎料。
但是，目前已获得商业化应用的镁合金钎焊钎料品种较少，且存在一些问题和不足，如熔化温度过高，导致钎焊温度过高；含有贵重元素，导致钎料成本较高；适用范围较窄，并不适于钎焊广泛应用的Mg-Al系、Mg-Zn系等镁合金。
申请公布号为CN 104191103A的中国发明专利公开了一种含稀土元素La的中温镁合金钎料及其制备方法，所得钎料中各元素的组分百分比为：La0.2～2.5％，Al 5～10％，Zn 35～40％，余量为镁，用所得钎料进行前钎焊所得钎焊接头平均抗剪强度为48.8～59.4MPa，但是钎料熔点高，制备工艺复杂，钎焊接头抗拉强度仍有待提高。
因此，在镁合金结构件焊接连接制造中，迫切需要研究和开发制备工艺简单、钎焊工艺性能优良、接头综合性能良好的低熔点低成本钎料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含Sm镁合金钎料，以解决现有技术中镁合金钎料熔点高、钎焊接头抗拉强度低的技术问题。
本发明第二个目的在于提供一种上述含Sm镁合金钎料的制备方法，以解决现有技术中镁合金钎料制备工艺复杂的技术问题。
本发明第三个目的在于提供一种上述含Sm镁合金钎料在镁合金钎焊方面的应用。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种含Sm镁合金钎料，由以下质量百分比的组分组成：Zn 38％～40％，Al 4％～6％，Sm 0.5％～1.0％，余量为Mg。
所述含Sm镁合金钎料以纯Mg、纯Zn、纯Al和中间合金Mg-Sm为原料，熔炼，铸造即得。
本发明含Sm镁合金钎料的组分为Mg-Zn-Al-Sm。Zn的加入量为38～40wt％，接近Mg-Zn合金的共晶成分，可降低钎料熔炼温度及浇注温度，提高钎料强度、硬度和流动性；Al的加入量为4～6wt％，可进一步降低钎料熔化温度，通过固溶和时效强化作用提高钎料强度，减轻杂质造成的腐蚀问题；Sm的加入量为0.5～1.0wt％，可细化钎料合金晶粒尺寸，改善钎料活性和润湿性，有利于钎料充分地填满钎缝间隙，提高钎焊接头强度。
上述含Sm镁合金钎料的熔化温度为335～360℃。
上述含Sm镁合金钎料的钎焊温度为380～400℃。
上述含Sm镁合金钎料的制备方法，包括以下步骤：在CO2+SF6混合气体保护下，将原料纯Mg、纯Zn、纯Al和中间合金Mg-Sm熔炼，待原料熔化后，于690～710℃保温3～5min，得钎料液，将所述钎料液浇注入模具进行铸造，冷却即得。
所述模具为金属型模具。
所述金属型模具为钢制模具。
上述含Sm镁合金钎料在镁合金钎焊方面的应用。
上述含Sm镁合金钎料在进行镁合金钎焊时的熔化温度为335～360℃。
上述含Sm镁合金钎料在进行镁合金钎焊时的钎焊温度为380～400℃。
本发明含Sm镁合金钎料，应用范围较宽，可以用于保护气氛钎焊、感应钎焊、炉中钎焊等工艺，也可以用于Mg-Al系、Mg-Zn系镁合金及其构件的钎焊，应用广泛。本发明含Sm镁合金钎料具有良好的铺展性和间隙填充性，可用于固相线温度在400℃以上的镁合金的钎焊。
本发明含Sm镁合金钎料的制备方法简单，原料来源广泛，成本低。
本发明含Sm镁合金钎料对镁合金进行钎焊时的熔化温度为335-360℃，钎焊温度为380-400℃。采用本发明含Sm镁合金钎料在炉中钎焊AZ31B镁合金接头时，钎焊对接接头抗拉强度高达60-68MPa。
具体实施方式
本发明涉及到的原料纯Mg、纯Zn、纯Al和中间合金Mg-Sm均为市售产品。纯Mg、纯Zn、纯Al的纯度均为99.8％，Mg-Sm中间合金的纯度为99.5％。
实施例1
本实施例含Sm镁合金钎料，由以下质量百分比的组分组成：38％Zn，6％Al，0.5％Sm，余量为Mg。
本实施例含Sm镁合金钎料的制备方法，包括以下步骤：
按上述百分比的组分含量计算得到的原料重量称取各原料，在CO2+SF6混合气体保护下，采用感应炉对原料进行熔炼，待原料熔化后，升温至700℃并保温3分钟，得钎料液，将钎料液浇注入钢制模具进行金属型铸造，冷却，得到钎料合金铸锭，即为含Sm镁合金钎料。
上述含Sm镁合金钎料在镁合金钎焊方面的应用。
实施例2
本实施例含Sm镁合金钎料，由以下质量百分比的组分组成：39％Zn，5％Al，0.8％Sm，余量为Mg。
本实施例含Sm镁合金钎料的制备方法，包括以下步骤：
按上述百分比的组分含量计算得到的原料重量称取各原料，在CO2+SF6混合气体保护下，采用感应炉对原料进行熔炼，待原料熔化后，升温至690℃并保温5分钟，得钎料液，将钎料液浇注入钢制模具进行金属型铸造，冷却，得到钎料合金铸锭，即为含Sm镁合金钎料。
上述含Sm镁合金钎料在镁合金钎焊方面的应用。
实施例3
本实施例含Sm镁合金钎料，由以下质量百分比的组分组成：40％Zn，4％Al，1.0％Sm，余量为Mg。
本实施例含Sm镁合金钎料的制备方法，包括以下步骤：
按上述百分比的组分含量计算得到的原料重量称取各原料，在CO2+SF6混合气体保护下，采用感应炉对原料进行熔炼，待原料熔化后，升温至710℃并保温4分钟，得钎料液，将钎料液浇注入钢制模具进行金属型铸造，冷却，得到钎料合金铸锭，即为含Sm镁合金钎料。
上述含Sm镁合金钎料在镁合金钎焊方面的应用。
对比例
本对比例的镁合金钎料，由以下质量百分比的组分组成：39％Zn，5％Al，余量为Mg。
本对比例镁合金钎料的制备方法，包括以下步骤：
按上述百分比的组分含量计算得到的原料重量称取各原料，在CO2+SF6混合气体保护下，采用感应炉对原料进行熔炼，待原料熔化后，升温至700℃并保温3分钟，得钎料液，将钎料液浇注入钢制模具进行金属型铸造，冷却，得到钎料合金铸锭，即为镁合金钎料。
实验例
本实验例采用实施例1-3和对比例制得的镁合金钎料对AZ31B薄板(3mm厚)进行炉中钎焊，测定钎焊接头抗拉强度，结果如表1所示。
表1实施例1-3及对比例所得镁合金钎料成分和接头力学性能
由表1内容可知，本发明的含Sm镁合金钎料，钎焊工艺性能优异，接头综合性能良好，抗拉强度高达68MPa，在镁合金的焊接连接中有着广阔的应用前景。

Claims (6)

1.一种含Sm镁合金钎料，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：Zn38％～40％，Al 4％～6％，Sm 0.5％～1.0％，余量为Mg。
2.如权利要求1所述的含Sm镁合金钎料，其特征在于，所述含Sm镁合金钎料以纯Mg、纯Zn、纯Al和中间合金Mg-Sm为原料，熔炼，铸造即得。
3.一种如权利要求1所述的含Sm镁合金钎料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在CO2+SF6混合气体保护下，将原料纯Mg、纯Zn、纯Al和中间合金Mg-Sm熔炼，待原料熔化后，于690～710℃保温3～5min，得钎料液，将所述钎料液浇注入模具进行铸造，冷却即得。
4.如权利要求3所述的含Sm镁合金钎料的制备方法，其特征在于，所述模具为金属型模具。
5.如权利要求4所述的含Sm镁合金钎料的制备方法，其特征在于，所述金属型模具为钢制模具。
6.如权利要求1所述的含Sm镁合金钎料在镁合金钎焊方面的应用。
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