CN111545948B - 钎料合金、钎料及其制备方法和应用以及制得的钎焊产品 - Google Patents

钎料合金、钎料及其制备方法和应用以及制得的钎焊产品 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种钎料合金、钎料及其制备方法和应用以及制得的钎焊产品，涉及焊接材料技术领域。上述钎料合金在传统Zn‑Al基钎料基础上，通过添加Mg、Ni、Cr、Ga和稀土元素以特定组分配比制备得到。其中，上述钎料合金中Ni可提高钎料强度；Mg可提高钎料的电极电位；Cr可形成致密氧化膜降低腐蚀速率；Ga可提高腐蚀产物的粘附性，使其均匀覆盖在钎料表面上，减小钎料裸露面积；稀土元素可细化晶粒和净化界面，降低晶间腐蚀倾向。本发明通过上述组分之间的合理配比，能够实现协同增效的作用，在提高钎料的钎焊强度的同时，又保证钎料具有良好的耐腐蚀性，能够充分满足现有铝‑铜材料钎焊连接的工艺需要。

Description

钎料合金、钎料及其制备方法和应用以及制得的钎焊产品
技术领域
本发明涉及焊接材料技术领域，尤其是涉及一种钎料合金、钎料及其制备方法和应用以及制得的钎焊产品。
背景技术
在制冷、电力、电子等行业，为实现结构轻量化和节约成本的目的，往往会采用铝材代替铜材。但是鉴于铝与铜某些性能方面的差异，使得部分重要的结构件必须用铜制造，因而在某些部件的制备过程中也相应的存在铝-铜连接的技术问题。
目前，铝-铜的连接方法主要有熔焊、压焊和钎焊等。其中，熔焊接头强度低，不适用于铝-铜连接；压焊接头质量最好，但设备昂贵，生产成本高，不适应流水线生产；钎焊方法的焊接质量优于熔焊，且成本低、生产效率高，适于流水线生产，因此，钎焊方法是现有铝-铜材料连接的首推连接方式。
现有的铝-铜钎焊用钎料主要有Al-Si基、Sn-Zn基和Zn-Al基钎料。其中：Al-Si基钎料的钎焊温度高，钎焊时铝母材易熔化，且钎焊铝-铜时易生成大量的CuAl2和Cu3Al2金属间化合物，导致接头强度低；Sn-Zn基钎料的钎焊温度低，用于铝-铜软钎焊，钎焊接头的剪切强度可达40MPa以上，但钎焊接头抗腐蚀性较差，在水中或盐水中浸泡1～4周便会发生脱落；与 Sn-Zn基、Al-Si基钎料相比，Zn-Al基钎料熔化温度低于Al-Si基钎料，价格低廉，是钎焊铝-铜异种金属的优选钎料。
但目前市售Zn-Al基钎料普遍存在钎焊强度低的问题，剪切强度仅30～ 40MPa，同时抗腐蚀性差，存放过程中易出现“老化”和“脆化”现象，严重影响钎料的钎焊工艺性和接头的力学性能，接头可靠性不能得到保证。
因此，研究开发出一种钎焊强度高、抗腐蚀性强的Zn-Al基钎料合金，进而满足现有铝-铜材料钎焊连接的钎焊工艺性能和接头力学性能的需要，变得十分必要和迫切。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种钎料合金，该钎料合金在传统Zn-Al 基钎料基础上，通过复合添加Mg、Ni、Cr、Ga和稀土元素以特定组分配比制备得到，相比于传统的Zn-Al基钎料，上述钎料合金在提高钎料的钎焊强度的同时，又保证钎料具有良好的耐腐蚀性，能够充分满足现有铝-铜材料钎焊连接的钎焊工艺性能和接头力学性能的需要。
本发明的第二目的在于提供一种上述钎料合金的制备方法，该制备方法具有工艺流程短、设备简单易操作的优势，可以实现钎料合金的大批量工业化生产。
本发明的第三目的在于提供一种钎料，所述钎料主要由上述钎料合金制备得到，具有钎焊强度高、抗腐蚀性强的优势。
本发明的第四目的在于提供一种上述钎料的制备方法，该制备方法具有制备工艺简单，易于实现的优势。
本发明的第五目的在于提供一种上述钎料合金或钎料在制备钎焊产品中的应用。
本发明的第六目的在于提供一种钎焊产品。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明提供的一种钎料合金，按质量百分数计，所述钎料合金主要由以下组分制备得到：
Al 3～25wt％、Mg 0.1～5.5wt％、Ni 0.01～1.5wt％、Cr 0.05～3wt％、Ga 0.1～1.5wt％、稀土元素0.01～1wt％，余量为Zn，各组分的质量百分数之和为100wt％。
进一步的，按质量百分数计，所述钎料合金主要由以下组分制备得到：
Al 9～22wt％、Mg 1～3wt％、Ni 0.5～1.5wt％、Cr 0.3～1.5wt％、Ga 0.5～1.5wt％、稀土元素0.2～1wt％，余量为Zn，各组分的质量百分数之和为 100wt％。
进一步的，按质量百分数计，所述钎料合金主要由以下组分制备得到：
Al 9wt％、Mg 2wt％、Ni 1wt％、Cr 0.5wt％、Ga 1wt％、稀土元素0.5wt％和Zn86wt％。
进一步的，所述钎料合金中Al、Ni、Cr和Mg元素的质量百分数满足以下关系：[Al]≥1.37[Ni]+3.63[Cr]+1.69[Mg]；
优选地，所述稀土元素包括铈、镧、镨、钕、钇、钪中的至少一种；
优选地，所述钎料合金中还包括杂质元素，所述杂质元素在钎料合金中的质量百分数为0～0.03wt％。
本发明提供的一种上述钎料合金的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
提供含有配方量的各组分的混合物，随后将混合物合金化，制得钎料合金；
优选地，所述制备方法包括以下步骤：
(A)、将配方量的Mg、Ni、Cr、Ga和稀土元素分别与部分量的Al 混合并合金化，形成AlMg合金、AlNi合金、AlCr合金、AlGa合金和Al- 稀土合金；
(B)、将剩余量的Al与配方量的Zn以及步骤(A)得到的AlMg合金、 AlNi合金、AlCr合金、AlGa合金和Al-稀土合金混合并合金化，得到钎料合金。
进一步的，所述步骤(A)AlMg合金中的Mg含量为10～20wt％，优选为15wt％；
优选地，所述步骤(A)AlNi合金中的Ni含量为5～20wt％，优选为 10wt％；
优选地，所述步骤(A)AlCr合金中的Cr含量为4～6wt％，优选为5wt％；
优选地，所述步骤(A)Al-稀土合金中的稀土元素的含量为10～16wt％，优选为12wt％；
优选地，所述步骤(A)AlGa合金中的Ga含量为22～40wt％，优选为 30wt％；
优选地，所述步骤(B)中各原料合金化的方法包括以下步骤：
(a)、在780～860℃条件下，将剩余量的Al与AlNi合金和AlCr合金混合熔炼，得到合金液A；
(b)、降温至700～710℃，将合金液A与配方量的Zn混合熔炼，得到合金液B；
(c)、降温至685～695℃，将合金液B与AlGa合金、AlMg合金和Al-稀土合金依次混合熔炼，得到合金液C；
(d)、将合金液C依次进行精炼、浇铸和固溶，得到钎料合金；
更优选地，所述步骤(d)中精炼方法为气体-溶剂复合精练法；
更优选地，所述步骤(d)中浇铸为将精炼后的合金液浇铸为直径 60～100mm的圆铸锭，优选为直径80mm；
更优选地，所述步骤(d)中固溶的温度为300～400℃,优选为360℃；
更优选地，所述步骤(d)中固溶的时间为10～24h，优选为12h。
本发明提供的一种钎料，所述钎料主要由上述的钎料合金制备得到；
优选地，所述钎料的直径为0.8～3.0mm。
本发明提供的一种上述钎料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将上述钎料合金依次进行热挤压和拉拔，得到钎料；
优选地，所述制备方法还包括对拉拔后的钎料进行表面钝化处理的步骤。
本发明提供的上述钎料合金、上述钎料在制备钎焊产品中的应用。
本发明提供的一种钎焊产品，所述钎焊产品主要由上述钎料制备得到。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的钎料合金，该钎料合金在传统Zn-Al基钎料基础上，通过复合添加Mg、Ni、Cr、Ga和稀土元素以特定组分配比制备得到。其中，在上述钎料合金中Ni可提高钎料强度；Mg可提高钎料的电极电位；Cr可形成致密氧化膜，降低腐蚀速率；Ga可提高腐蚀产物的粘附性，均匀覆盖在钎料表面上，减小钎料裸露面积，阻止钎料腐蚀；稀土元素可细化晶粒和净化界面，降低晶间腐蚀倾向。本发明通过上述组分之间的合理配比，能够实现协同增效的作用，相比于传统的Zn-Al基钎料，其在提高钎料的钎焊强度的同时，又保证钎料有良好的耐腐蚀性。经检测本发明钎料合金能够充分满足现有铝-铜材料钎焊连接的钎焊工艺性能和接头力学性能的需要。
本发明提供的钎料合金的制备方法，所述制备方法为先提供含有配方量的各组分的混合物，随后将混合物合金化，制得钎料合金，上述制备方法具有工艺流程短、设备简单易操作的优势，可以实现钎料合金的大批量工业化生产。
本发明提供的一种钎料，所述钎料主要由上述钎料合金制备得到，具有钎焊强度高、抗腐蚀性强的优势，能够充分满足现有铝-铜材料钎焊连接的钎焊工艺性能和接头力学性能的需要。
本发明提供的上述钎料的制备方法，该方法将上述钎料合金依次进行热挤压和拉拔，得到钎料。上述制备方法具有制备工艺简单，易于实现的优势。
本发明提供的上述钎料合金或钎料可以广泛应用于钎焊产品的制备过程中。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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做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。
根据本发明的一个方面，一种钎料合金，按质量百分数计，所述钎料合金主要由以下组分制备得到：
Al 3～25wt％、Mg 0.1～5.5wt％、Ni 0.01～1.5wt％、Cr 0.05～3wt％、Ga 0.1～1.5wt％、稀土元素0.01～1wt％，余量为Zn，各组分的质量百分数之和为100wt％。
本发明提供的钎料合金在传统Zn-Al基钎料基础上，通过复合添加Mg、 Ni、Cr、Ga和稀土元素以特定组分配比制备得到。其中，在上述钎料合金中Ni可提高钎料强度；Mg可提高钎料的电极电位；Cr可形成致密氧化膜，降低腐蚀速率；Ga可提高腐蚀产物的粘附性，均匀覆盖在钎料表面上，减小钎料裸露面积，阻止钎料腐蚀；稀土元素可细化晶粒和净化界面，降低晶间腐蚀倾向。本发明通过上述组分之间的合理配比，能够实现协同增效的作用，相比于传统的Zn-Al基钎料，其在提高钎料的钎焊强度的同时，又保证钎料有良好的耐腐蚀性，能够充分满足现有铝-铜材料钎焊连接的钎焊工艺性能和接头力学性能的需要。
上述Al典型但非限制性的优选实施方案为：3％、5％、8％、10％、13％、 15％、18％、20％、22％和25％；上述Mg典型但非限制性的优选实施方案为：0.1％、0.5％、1％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％、 5.0％和5.5％；上述Ni典型但非限制性的优选实施方案为：0.01％、0.1％、 0.5％、0.8％、1.0％、1.2％和1.5％；上述Cr典型但非限制性的优选实施方案为：0.05％、0.1％、0.3％、0.5％、1.5％、2％、2.5％和3％；上述Ga典型但非限制性的优选实施方案为：0.1％、0.5％、0.8％、1.0％和1.5％；上述稀土元素典型但非限制性的优选实施方案为：0.01％、0.2％、0.5％、0.6％、0.7％和1％。
本发明以“余量”表示的Zn为必要组分，用以克服钎料合金中各组分百分比范围不足100％的问题，同时所述“余量”中还可包含除上述组分外的其他任选的组分，只要钎料合金中各组分百分含量的总和为100％即可。
在本发明的一种优选实施方式中，按质量百分数计，所述钎料合金主要由以下组分制备得到：
Al 9～22wt％、Mg 1～3wt％、Ni 0.5～1.5wt％、Cr 0.3～1.5wt％、Ga 0.5～1.5wt％、稀土元素0.2～1wt％，余量为Zn，各组分的质量百分数之和为 100wt％；
在上述优选实施方式中，按质量百分数计，所述钎料合金主要由以下组分制备得到：
Al 9wt％、Mg 2wt％、Ni 1wt％、Cr 0.5wt％、Ga 1wt％、稀土元素0.5wt％和Zn86wt％。
在本发明的一种优选实施方式中，所述钎料合金中Al、Ni、Cr和 Mg元素的质量百分数满足以下关系：[Al]＞1.37[Ni]+3.63[Cr]+1.69[Mg]。
在本发明的一种优选实施方式中，所述稀土元素包括铈、镧、镨、钕、钇、钪中的至少一种；
作为一种优选地实施方式，上述稀土元素可细化晶粒和净化界面，细化晶粒可提高晶界分布的均匀性，减小晶内与晶界间的电化学位差，净化晶界进一步降低晶内与晶界之间的电化学位差，从而降低晶间腐蚀倾向。
在本发明的一种优选实施方式中，所述钎料合金中还包括杂质元素，所述杂质元素在钎料合金中的质量百分数为0～0.03wt％。
作为一种优选的实施方式，上述钎料合金中不可避免的含有括杂质元素，但所述杂质元素在钎料合金中的质量百分数不应超过0.03wt％。
根据本发明的一个方面，一种上述钎料合金的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
提供含有配方量的各组分的混合物，随后将混合物合金化，制得钎料合金；
本发明提供的钎料合金的制备方法，所述制备方法为先提供含有配方量的各组分的混合物，随后将混合物合金化，制得钎料合金，上述制备方法具有工艺流程短、设备简单易操作的优势，可以实现钎料合金的大批量工业化生产。
在本发明的一种优选实施方式中，所述制备方法包括以下步骤：
(A)、将配方量的Mg、Ni、Cr、Ga和稀土元素分别与部分量的Al 混合并合金化，分别形成AlMg合金、AlNi合金、AlCr合金、AlGa合金和 Al-稀土合金；
(B)、将剩余量的Al与配方量的Zn以及步骤(A)得到的AlMg合金、 AlNi合金、AlCr合金、AlGa合金和Al-稀土合金混合并合金化，得到钎料合金。
上述步骤(A)中形成AlMg合金、AlNi合金、AlCr合金、AlGa合金和Al-稀土合金的部分量的Al与步骤(b)剩余量的Al相加，为本发明钎料合金制备组分中Al的总量。
作为一种优选的实施方式，上述步骤(A)将配方量的Mg、Ni、Cr、 Ga和稀土元素分别与部分量的Al混合并合金化预先制成中间合金，可以提高钎料的均匀度，同时降低钎料熔炼的温度。
在本发明的一种优选实施方式中，所述步骤(A)AlMg合金中的Mg 含量为Mg含量为10～20wt％，优选为15wt％；
作为一种优选的实施方式，尽量降低AlMg合金的熔化温度，但Mg 含量过高，熔炼过程中容易增加Mg的烧损。
在本发明的一种优选实施方式中，所述步骤(A)AlNi合金中的Ni含量为5～20wt％，优选为10wt％；
作为一种优选的实施方式，AlNi合金的共晶成分为AlNi5.7，选用Ni 含量为5～20wt％，在此成分范围内，AlNi合金熔化温度低于800℃，可以最大限度地降低熔炼温度，减少烧损，节约成本。Ni含量优选为10wt％，一方面利于配制Ni含量较低的锌铝钎料，另一方面AlNi10合金熔化温度较低，强度塑性适中。
在本发明的一种优选实施方式中，所述步骤(A)AlCr合金中的Cr含量为Cr含量为4～6wt％，优选为5wt％；
作为一种优选的实施方式，上述步骤(A)AlCr合金中的Cr含量利于配制较高Ni含量的钎料，但增加Cr含量将显著升高的AlCr合金熔化温度。
在本发明的一种优选实施方式中，所述步骤(A)AlGa合金中的Ga 含量为Ga含量为22～40wt％，优选为30wt％；
作为一种优选的实施方式，尽量降低AlGa合金熔化温度，但过高的 Ga含量不利于配制较低Ga含量的锌铝钎料。
在本发明的一种优选实施方式中，所述步骤(B)中各原料合金化的方法包括以下步骤：
(a)、在780～860℃条件下，将剩余量的Al与AlNi合金和AlCr合金混合熔炼，得到合金液A；
(b)、降温至700～710℃，将合金液A与配方量的Zn混合熔炼，得到合金液B；
(c)、降温至685～695℃，将合金液B与AlGa合金、AlMg合金和 Al-稀土合金依次混合熔炼，得到合金液C；
(d)、将合金液C依次进行精炼、浇铸和固溶，得到钎料合金；
作为一种优选的实施方式，上述步骤(B)中各原料合金化的方法，其原因是：Zn、Mg、稀土元素为易挥发元素，熔炼过程中容易烧损，降低熔炼温度可减少烧损量；Al(约660℃)、AlNi合金(低于800℃)和AlCr 合金(低于840℃)熔化温度较高，因此先将其熔化；Zn含量多，且熔点 419℃，可适量降温熔化；AlGa合金、AlMg合金和Al-稀土合金含量少，且AlGa合金熔化温度低于650℃，AlMg合金熔化温度低于610℃，Al-稀土合金熔化温度低于660℃，因此，可进一步降低熔炼温度，减少合金元素的烧损。
在上述优选实施方式中，所述步骤(d)中精炼方法为气体-溶剂复合精练法；
所述气体-溶剂复合精练法的具体方法为：采用Ar2输送CaF2、ZnCl2混合粉末，进入合金溶液，搅拌上述合金溶液，并去除非金属杂质和氢气。
在上述优选实施方式中，所述步骤(d)中浇铸为将精炼后的合金液浇铸为直径60～100mm的圆铸锭，优选为直径80mm；
在上述优选实施方式中，所述步骤(d)中固溶的温度为300～400℃, 优选为360℃；
在上述优选实施方式中，所述步骤(d)中固溶的时间为10～24h，优选为12h。
根据本发明的一个方面，一种钎料，所述钎料主要由上述钎料合金制备得到；
本发明提供的一种钎料，所述钎料主要由上述钎料合金制备得到，具有钎焊强度高、抗腐蚀性强的优势，能够充分满足现有铝-铜材料钎焊连接的钎焊工艺性能和接头力学性能的需要。
在上述优选实施方式中，所述钎料的直径为0.8～3.0mm。
根据本发明的一个方面，一种上述钎料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将上述钎料合金依次进行热挤压和拉拔，得到钎料；
本发明提供的上述钎料的制备方法，该方法将上述钎料合金依次进行热挤压和拉拔，得到钎料。上述制备方法具有制备工艺简单，易于实现的优势。
在上述优选实施方式中，所述制备方法还包括对拉拔后的钎料进行表面钝化处理的步骤；
优选地，所述表面钝化处理包含表面除油、清洗、表面抛光、清洗和表面钝化，所述表面除油采用碱性溶液化学除油，溶液配方Na2CO3 (10～30g/L)、Na3PO4(10～30g/L)，温度75～85℃，除油时间2～10min。表面抛光为化学抛光，溶液配方CrO3(200～300g/L)、HNO3(20～30mL/L)、 H2SO4(3～10mL/L)、烷基硫酸盐(0.5～3g/L)，温度20～40℃，时间0.5～ 3min。化学钝化配方CrO3(100～200g/L)、BaCO3(1～5g/L)，温度20～ 40℃，时间5～30s。
优选地，所述钎料的制备方法包括以下步骤：
(1)将配方量的Mg、Ni、Cr、Ga和稀土元素分别与部分量的Al混合并合金化，分别形成AlMg合金、AlNi合金、AlCr合金、AlGa合金和 Al-稀土合金；
其中，所述AlMg合金中的Mg含量为15wt％；所述AlNi合金中的Ni 含量为10wt％；所述AlCr合金中的Cr含量为10wt％；所述AlGa合金中的 Ga含量为30wt％；
(2)将石墨坩埚放至电阻炉中预热，将剩余量的Al放置于坩埚中，然后将电阻炉升温至725～735℃；
(3)待剩余量的Al全部熔化后，加入AlNi合金和AlCr合金，加热升温至780～860℃，搅拌3～5min；
(4)待合金液降温至700～710℃，保持炉内温度为700～710℃，将配方量的Zn分三次加入，三次加入Zn质量份分别为35％、35％、30％，第二、第三次的加入均在上一次加入的Zn熔化后并搅拌3～5min后加入；
(5)待合金液降温至685～695℃，加入AlGa合金，待其全部熔化后，搅拌3～5min；
(6)保持合金液温度为685～695℃，加入AlMg合金并将其压入合金液面以下以防止其损耗，待其全部熔化后，搅拌3～5min；
(7)保持合金液温度为685～695℃，加入Al-稀土合金，待其全部熔化后，搅拌3～5min；
(8)保持合金液温度为685～695℃，采用精炼剂对步骤(7)所述合金熔液进行精炼，静置5～10min后，取样检测合金化学成分；
(9)待合金液降温至520～580℃，对步骤(8)进行化学成分合格的合金熔液进行捞渣和浇铸，浇铸成尺寸为
Figure BDA0002495576560000132
的圆铸锭；
(10)将步骤(9)所述圆铸锭进行360℃×12h固溶时效；
(11)将步骤(10)所述固溶时效后的圆铸锭去皮清渣后，依次进行热挤压、三道次拉拔，最后获得直径为
Figure BDA0002495576560000133
的钎料。
根据本发明的一个方面，上述钎料合金、上述钎料在制备钎焊产品中的应用。
本发明提供的上述钎料合金或钎料可以广泛应用于钎焊产品的制备过程中。
根据本发明的一个方面，一种钎焊产品，所述钎焊产品主要由上述钎料制备得到。
在上述优选实施方式中，所述钎焊产品包括钎焊接头。
下面将结合实施例和对比例对本发明的技术方案进行进一步地说明。
实施例1～12
一种钎料，按质量百分数计，所述钎料由以下原料制备得到：
Figure BDA0002495576560000131
Figure BDA0002495576560000141
所述钎料的制备方法包括以下步骤：
(1)、将配方量的Mg、Ni、Cr、Ga和稀土元素分别与部分量的Al混合并合金化，分别形成AlMg合金、AlNi合金、AlCr合金、AlGa合金和 Al-稀土合金；
其中，所述AlMg合金中的Mg含量为15wt％；所述AlNi合金中的Ni 含量为10wt％；所述AlCr合金中的Cr含量为10wt％；所述AlGa合金中的 Ga含量为30wt％；
(2)、将石墨坩埚放至电阻炉中预热，将剩余量的Al放置于坩埚中，然后将电阻炉升温至725～735℃；
(3)、待剩余量的Al全部熔化后，加入AlNi合金和AlCr合金，加热升温至780～860℃，搅拌3～5min；
(4)、待合金液降温至700～710℃，保持炉内温度为700～710℃，将配方量的Zn分三次加入，三次加入Zn质量份分别为35％、35％、30％，第二、第三次的加入均在上一次加入的Zn熔化后并搅拌3～5min后加入；
(5)、待合金液降温至685～695℃，加入AlGa合金，待其全部熔化后，搅拌3～5min；
(6)、保持合金液温度为685～695℃，加入AlMg合金并将其压入合金液面以下以防止其损耗，待其全部熔化后，搅拌3～5min；
(7)、保持合金液温度为685～695℃，加入Al-稀土合金，待其全部熔化后，搅拌3～5min；
(8)、保持合金液温度为685～695℃，采用精炼剂对步骤(7)所述合金熔液进行精炼，静置5～10min后，取样检测合金化学成分；
(9)、待合金液降温至520～580℃，对步骤(8)进行化学成分合格的合金熔液进行捞渣和浇铸，浇铸成尺寸为
Figure BDA0002495576560000153
的圆铸锭；
(10)、将步骤(9)所述圆铸锭进行360℃×12h固溶时效；
(11)、将步骤(10)所述固溶时效后的圆铸锭去皮清渣后，依次进行热挤压、三道次拉拔，最后获得直径为
Figure BDA0002495576560000154
的钎料。
对比例1～3
一种钎料，按质量百分数计，所述钎料由以下原料制备得到：
Figure BDA0002495576560000151
上述对比例1～3钎料的制备方法同实施例1～12。
对比例4～8
一种钎料，按质量百分数计，所述钎料由以下原料制备得到：
Figure BDA0002495576560000152
Figure BDA0002495576560000161
上述对比例4～8钎料的制备方法同实施例1～12。
效果例1
为表明本申请制备得到的钎料具有较高的钎焊强度高和抗腐蚀性能，能够充分满足现有铝-铜材料钎焊连接的钎焊工艺性能和接头力学性能的需要。现对本申请实施例1～12以及对比例1～3和对比例4～8制备得到的钎料在3.5wt％NaCl水溶液中浸泡24小时后，进行自腐蚀电位、腐蚀电流密度和失重速率的检测，具体如下：
自腐蚀电位的检测方法为：采用电化学工作站的“塔菲尔曲线”电化学测试系统测试动电位极化曲线。
腐蚀电流密度的检测方法为：采用电化学工作站的“塔菲尔曲线”电化学测试系统测试动电位极化曲线。
失重速率的检测方法为：浸蚀失重法。
具体检测结果如下表所示：
Figure BDA0002495576560000162
Figure BDA0002495576560000171
由上表可知，本申请实施例1～12制备得到的钎料相对于现有技术对比例1～8制备得到的钎料具有钎焊强度高和抗腐蚀性能强的优点，能够充分满足现有铝-铜材料钎焊连接的钎焊工艺性能和接头力学性能的需要。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (19)

1.一种钎料合金，其特征在于，按质量百分数计，所述钎料合金由以下组分制备得到：
Al 9~22wt%、Mg 1~3wt%、Ni 0.5~1.5wt%、Cr 0.3~1.5wt%、Ga 0.5~1.5wt%、稀土元素0.2~1wt%，余量为Zn，各组分的质量百分数之和为100wt%。
2.根据权利要求1所述的钎料合金，其特征在于，按质量百分数计，所述钎料合金由以下组分制备得到：
Al 9wt%、Mg 2wt%、Ni 1wt%、Cr 0.5wt%、Ga 1wt%、稀土元素0.5wt%和Zn 86wt%。
3.根据权利要求1或2所述的钎料合金，其特征在于，所述钎料合金中Al、Ni、Cr和Mg元素的质量百分数满足以下关系：[Al]≥1.37[Ni]+3.63[Cr]+1.69[Mg]。
4.根据权利要求1或2所述的钎料合金，其特征在于，所述稀土元素包括铈、镧、镨、钕、钇、钪中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的钎料合金，其特征在于，所述钎料合金中还包括杂质元素，所述杂质元素在钎料合金中的质量百分数为0~0.03wt%。
6.一种根据权利要求1~5任一项所述的钎料合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
提供含有配方量的各组分的混合物，随后将混合物合金化，制得钎料合金。
7.根据权利要求6所述的钎料合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
（A）、将配方量的Mg、Ni、Cr、Ga和稀土元素分别与部分量的Al混合并合金化，形成AlMg合金、AlNi合金、AlCr合金、AlGa合金和Al-稀土合金；
（B）、将剩余量的Al与配方量的Zn以及步骤（A）得到的AlMg合金、AlNi合金、AlCr合金、AlGa合金和Al-稀土合金混合并合金化，得到钎料合金。
8.根据权利要求7所述的钎料合金的制备方法，其特征在于，所述步骤（A）AlMg合金中的Mg含量为10~20wt%。
9.根据权利要求7所述的钎料合金的制备方法，其特征在于，所述步骤（A）AlNi合金中的Ni含量为5~20wt%。
10.根据权利要求7所述的钎料合金的制备方法，其特征在于，所述步骤（A）AlCr合金中的Cr含量为4~6wt%。
11.根据权利要求7所述的钎料合金的制备方法，其特征在于，所述步骤（A）Al-稀土合金中的稀土元素的含量为10~16wt%。
12.根据权利要求7所述的钎料合金的制备方法，其特征在于，所述步骤（A）AlGa合金中的Ga含量为22~40wt%。
13.根据权利要求7所述的钎料合金的制备方法，其特征在于，所述步骤（B）中各原料合金化的方法包括以下步骤：
（a）、在780～860℃条件下，将剩余量的Al与AlNi合金和AlCr合金混合熔炼，得到合金液A；
（b）、降温至700～710℃，将合金液A与配方量的Zn混合熔炼，得到合金液B；
（c）、降温至685～695℃，将合金液B与AlGa合金、AlMg合金和Al-稀土合金依次混合熔炼，得到合金液C；
（d）、将合金液C依次进行精炼、浇铸和固溶，得到钎料合金。
14.根据权利要求13所述的钎料合金的制备方法，其特征在于，所述步骤（d）中精炼方法为气体-溶剂复合精练法。
15.根据权利要求13所述的钎料合金的制备方法，其特征在于，所述步骤（d）中浇铸为将精炼后的合金液浇铸为直径60~100mm的圆铸锭。
16.根据权利要求13所述的钎料合金的制备方法，其特征在于，所述步骤（d）中固溶的温度为300~400℃。
17.根据权利要求13所述的钎料合金的制备方法，其特征在于，所述步骤（d）中固溶的时间为10~24h。
18.如权利要求1~5任一项所述的钎料合金在制备钎焊产品中的应用。
19.一种钎焊产品，其特征在于，所述钎焊产品主要由权利要求1~5任一项所述的钎料合金制备得到。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3733687A (en) * 1970-05-30 1973-05-22 Senju Metal Industry Co Method of soldering an aluminum metal to an aluminum or another metal
JPS5314640A (en) * 1976-07-28 1978-02-09 Teikoku Piston Ring Co Ltd Ultrasonic soldering solder
JP3878305B2 (ja) * 1997-12-04 2007-02-07 住友金属鉱山株式会社 高温はんだ付用Ｚｎ合金
JP3945915B2 (ja) * 1998-08-25 2007-07-18 住友金属鉱山株式会社 はんだ用Ｚｎ合金
US9735126B2 (en) * 2011-06-07 2017-08-15 Infineon Technologies Ag Solder alloys and arrangements
CN103586596A (zh) * 2012-08-15 2014-02-19 霍尼韦尔国际公司 无铅焊料组合物
CN103317255B (zh) * 2013-06-03 2015-07-22 北京科技大学 一种铝/铜钎焊用锌基钎料及其制备方法
US20150151387A1 (en) * 2013-12-04 2015-06-04 Honeywell International Inc. Zinc-based lead-free solder compositions
TWI561639B (en) * 2014-04-17 2016-12-11 Heraeus Materials Singapore Pte Ltd Lead-free eutectic solder alloy comprising zinc as the main component and aluminum as an alloying metal
CN110170763B (zh) * 2019-06-03 2021-03-23 浙江康盛股份有限公司 铜-铝低温焊料

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