CN110076480A - 铝合金中温钎焊用钎剂及其制备方法 - Google Patents

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刘阳
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Abstract

本发明提供了一种铝合金中温钎焊用钎剂，由以下质量百分比的组分组成：AlF3 35％‑45％，CsF 25‑35％，KF 20％‑30％，ZnF2 1％‑5％，KBr 1％‑10％。同时还提供了该铝合金中温钎焊用钎剂的制备方法，包括以下步骤：按配方量称取AlF3，CsF，KF，ZnF2和KBr，并混合均匀，随后将混合物倒入坩埚内并置于高温炉中进行熔炼，将混合物从坩埚中取出，冷却后进行粉碎处理，过筛得到铝合金中温钎焊用钎剂粉。本发明铝合金中温钎焊用钎剂具有良好铺展性、流动性、去膜能力，且对母材无腐蚀作用的低熔点、低成本。

Description

铝合金中温钎焊用钎剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金中温钎焊用钎剂，同时还涉及该铝合金中温钎焊用钎剂的制备方法。
背景技术
无腐蚀性钎焊是铝合金常用的连接工艺之一。对于铝合金而言，其最常用的无腐蚀性钎剂为氟铝酸钾钎剂，也称Nocolok钎剂。但由于该钎剂的熔点高达558℃，接近纯铝的熔点，钎焊过程中容易造成母材组织过烧，因此开发无腐蚀性的低熔点中温钎剂迫在眉睫。
目前国内外研究主要集中于熔点在380℃～550℃的铝合金中温无腐蚀钎剂。例如，日本的Suzuki等人提出了以CsF-AlF3二元共晶系为基础的中温无腐蚀钎剂，即氟铝酸铯钎剂，其共晶点温度为471℃，可在500℃对铝合金进行钎焊。国内研究人员发现氟铝酸铯钎剂对于含镁量较高的铝合金有着极高的去膜活性，这是Nocolok钎剂所不曾拥有的。但是AlF3-CsF系中温钎剂存在一个致命问题,那就是含铯量过高，CsF的质量百分比高达70％，以至于成本居高不下，使得该系列钎剂的性价比极低。另外也有一些适用于铝合金中温钎焊的钎剂，但是这些钎剂要么由于Cs、Rb含量较高而价格昂贵，要么则熔点不够低而适用范围仍然较小。因此，研制一种低熔点、价格适中且各项性能优良的铝合金中温钎剂有着重要的工程应用价值。
发明内容
本发明第一目的是提供一种铝合金中温钎焊用钎剂，其低熔点，具有良好铺展性、去膜能力。
本发明第二目的是提供上述铝合金中温钎焊用钎剂的制备方法。
为实现上述第一目的，本发明采用以下技术方案：
一种铝合金中温钎焊用钎剂，由以下质量百分比的组分组成：
AlF3 35％-45％，
CsF 25-35％，
KF 20％-30％，
ZnF2 1％-5％，
KBr 1％-10％。
进一步地，所述铝合金中温钎焊用钎剂，由以下质量百分比的组分组成：
AlF3 38％，
CsF 30％，
KF 24％，
ZnF2 3％，
KBr 5％。
为实现上述第二目的，本发明采用以下技术方案：
一种上述铝合金中温钎焊用钎剂的制备方法，包括以下步骤：
按配方量称取AlF3，CsF，KF，ZnF2和KBr，并混合均匀，随后将混合物倒入坩埚内并置于高温炉中进行熔炼，将混合物从坩埚中取出，冷却后进行粉碎处理，过筛得到铝合金中温钎焊用钎剂粉。
本发明中，所述AlF3，CsF，KF，ZnF2和KBr混合采用机械研磨或机械球磨。
本发明中，所述混合物熔炼时所用的坩埚为石墨坩埚。
本发明中，所述AlF3，CsF，KF，ZnF2和KBr熔炼温度为800-900℃，熔炼时间为5-30分钟。
进一步地，所述熔炼温度为850℃，熔炼时间为10分钟。
本发明中，所述粉碎处理为在研磨钵中进行研磨。
本发明中，所述过筛为过200目筛。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明铝合金中温钎焊用钎剂具有良好铺展性、流动性、去膜能力，且对母材无腐蚀作用，且成本低廉。
(2)本发明铝合金中温钎焊用钎剂，通过AlF3-KF钎剂(Nocolok钎剂)中填入CsF化合物能增强钎剂的去膜活性，增加钎剂在钎焊镁含量较高的铝合金时的去膜效果；此外，通过在混合物中添加KBr能显著降低钎剂的熔点，加入ZnF2能降低熔融钎剂的表面张力，增加钎剂的润湿活性和铺展性能；相比于Nocolok钎剂和氟铝酸铯钎剂更好地平衡了去膜性能、成本及熔点之间的关系，具有重要的工程应用价值。
(3)本发明采用熔炼法制备的钎剂相比传统的水调法及化学合成法制备的钎剂，具有更好的成分均匀性及更低的熔点。通过差热分析仪对钎剂的熔点进行测试，结果表明本发明铝合金中温钎焊用钎剂钎剂的熔化温度区间为501.4-519.6℃。
附图说明
图1是实施例1铝合金中温钎焊用钎剂钎焊后在母材表面的润湿铺展图。
具体实施方式
下面结合具体实施例详细说明本发明的技术方案，以便本领域技术人员更好理解和实施本发明的技术方案。
实施例1
一种铝合金中温钎焊用钎剂，由以下质量百分比的组分组成：AlF3 38％，CsF30％，KF 24％，ZnF2 3％，KBr 5％。
上述铝合金中温钎焊用钎剂的制备方法：按配方量称取AlF3、CsF、KF、ZnF2和KBr，通过研磨方式充分搅拌上述化合物随后将混合物倒入高密度石墨坩埚中。注意此处不能使用刚玉坩埚或者陶瓷坩埚，因为氟化物会在高温下与SiO2或Al2O3发生反应，生成SiF4和AlF3，从而对钎剂造成严重影响。将装有混合试剂的石墨坩埚放入热处理炉中，在850℃左右熔炼10min，取出以后冷却至室温，并倒入研磨钵中磨碎过筛制得钎剂粉。
本实施例中制备的铝合金中温钎焊用钎剂的熔化温度区间为501.4℃-511.8℃。
实施例2
一种铝合金中温钎焊用钎剂，由以下质量百分比的组分组成：AlF3 39％，CsF34％，KF 25％，ZnF2 1％，KBr 1％。
上述铝合金中温钎焊用钎剂的制备方法：按配方量称取AlF3、CsF、KF、ZnF2和KBr，通过研磨方式充分搅拌上述化合物随后将混合物倒入高密度石墨坩埚中。将装有混合试剂的石墨坩埚放入热处理炉中，在900℃左右熔炼10min，取出以后冷却至室温，并倒入研磨钵中磨碎过筛制得钎剂粉。
本实施例中制备的铝合金中温钎焊用钎剂的熔化温度区间为509.2-517.8℃。
实施例3
一种铝合金中温钎焊用钎剂，由以下质量百分比的组分组成：AlF3 35％，CsF26％，KF 25％，ZnF2 5％，KBr 9％。
上述铝合金中温钎焊用钎剂的制备方法：按配方量称取AlF3、CsF、KF、ZnF2和KBr，通过研磨方式充分搅拌上述化合物随后将混合物倒入高密度石墨坩埚中。将装有混合试剂的石墨坩埚放入热处理炉中，在850℃左右熔炼30min，取出以后冷却至室温，并倒入研磨钵中磨碎过筛制得钎剂粉。
本实施例中制备的铝合金中温钎焊用钎剂的熔点508.7℃-519.6℃。
选取1060铝合金板材和Zn-15Al钎料合金进行润湿性实验。备料时通过电火花切割将铝合金板裁剪至20mm×20mm×3mm尺寸，将Zn-15Al钎料合金裁剪为5mm×5mm规格尺寸，使用酒精清洗铝合金及钎料合金表面的油污并烘干。钎焊时将Zn-15Al钎料放置在Al合金母材中央，取1g实施例一的熔炼钎剂用丙三醇调制成膏状涂抹覆盖于钎料表面，随后将铝合金母材置于管式炉中加热至520℃并保温5分钟。图1所示为钎焊后钎料合金在母材表面的润湿铺展图，可见钎料几乎铺满了铝合金母材表面，说明钎剂具有优良的促进润湿效果。
以上实施例仅用于阐述本发明，而本发明的保护范围并非仅仅局限于以上实施例。所属技术领域的普通技术人员依据以上本发明公开的内容均可实现本发明的目的，任何基于本发明构思基础上做出的改进和变形，均落入本发明的保护范围之内，具体保护范围以权利要求书记载的为准。

Claims (9)

1.一种铝合金中温钎焊用钎剂，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：
AlF3 35％-45％，
CsF 25-35％，
KF 20％-30％，
ZnF2 1％-5％，
KBr 1％-10％。
2.根据权利要求1所述的铝合金中温钎焊用钎剂，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：
AlF3 38％，
CsF 30％，
KF 24％，
ZnF2 3％，
KBr 5％。
3.一种权利要求1或2所述铝合金中温钎焊用钎剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按配方量称取AlF3，CsF，KF，ZnF2和KBr，并混合均匀，随后将混合物倒入坩埚内并置于高温炉中进行熔炼，将混合物从坩埚中取出，冷却后进行粉碎处理，过筛得到铝合金中温钎焊用钎剂粉。
4.根据权利要求3所述的铝合金中温钎焊用钎剂的制备方法，其特征在于，所述AlF3，CsF，KF，ZnF2和KBr混合采用机械研磨或机械球磨。
5.根据权利要求3所述的铝合金中温钎焊用钎剂的制备方法，其特征在于，所述AlF3，CsF，KF，ZnF2和KBr混合物熔炼时所用的坩埚为石墨坩埚。
6.根据权利要求3所述的铝合金中温钎焊用钎剂的制备方法，其特征在于，所述混合物熔炼温度为800-900℃，熔炼时间为5-30分钟。
7.根据权利要求6所述的铝合金中温钎焊用钎剂的制备方法，其特征在于，所述熔炼温度为850℃，熔炼时间为10分钟。
8.根据权利要求3所述的铝合金中温钎焊用钎剂的制备方法，其特征在于，所述粉碎处理为在研磨钵中进行研磨。
9.根据权利要求3所述的铝合金中温钎焊用钎剂的制备方法，其特征在于，所述过筛为过200目筛。
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