CN112958944A - 一种铝合金钎焊粉末及其制备方法和应用 - Google Patents

一种铝合金钎焊粉末及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112958944A
CN112958944A CN202110176161.6A CN202110176161A CN112958944A CN 112958944 A CN112958944 A CN 112958944A CN 202110176161 A CN202110176161 A CN 202110176161A CN 112958944 A CN112958944 A CN 112958944A
Authority
CN
China
Prior art keywords
brazing
alloy
aluminum
powder
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110176161.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112958944B (zh
Inventor
伍波
聂存珠
唐劲松
高勇进
陈国桢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Huafon Aluminum Corp
Original Assignee
Shanghai Huafon Aluminum Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Huafon Aluminum Corp filed Critical Shanghai Huafon Aluminum Corp
Priority to CN202110176161.6A priority Critical patent/CN112958944B/zh
Publication of CN112958944A publication Critical patent/CN112958944A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112958944B publication Critical patent/CN112958944B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B23K35/286—Al as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0244—Powders, particles or spheres; Preforms made therefrom
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3601—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with inorganic compounds as principal constituents
    • B23K35/3603—Halide salts
    • B23K35/3605—Fluorides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/016—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic all layers being formed of aluminium or aluminium alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/06—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the heating method
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/10—Removing layers, or parts of layers, mechanically or chemically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/714—Inert, i.e. inert to chemical degradation, corrosion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明涉及一种铝合金钎焊粉末及其制备方法和应用，该制备方法是先使用雾化成型的方法，将填料合金液化并形成喷雾液滴，同时将固态钎剂粉末直接喷射，使其与填料合金的喷雾流相接触，获得复合粉末；再使用物理气相沉积技术在复合粉末的表面附上一层铝基金属层，获得铝合金钎焊粉末；制得的铝合金钎焊粉末为球状壳核包覆结构，核层为填料合金，在核层外部依次包覆有钎剂层和铝基金属层；以铝合金钎焊粉末为主要成分制得的钎焊合金板坯，该钎焊合金板坯的孔隙率≤2％，含氧量≤1000ppm，经模拟钎焊试验，焊剂填充饱满，焊缝填充率达80％以上。本发明采用铝硅合金作为钎焊合金粉末的包覆外层，既避免降低材料塑性，还提高复合材料整体的耐腐蚀性能。

Description

一种铝合金钎焊粉末及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于钎焊技术领域，涉及一种铝钎焊技术领域，特别涉及一种自熔钎焊技术领域，具体是一种铝合金钎焊粉末及其制备方法和应用。
背景技术
钎焊过程是利用低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。而对于铝及其合金的钎焊特别困难，铝容易被氧化成氧化铝，因此金属铝暴露在空气中时，其表面极易形成氧化膜，而这层氧化膜的存在不利于熔融钎料与待焊材料或工件的润湿及铺展，致使钎料无法在毛细作用下与待焊材料或工件形成饱满焊脚。目前已知的，可以通过作为熔剂的无机盐，例如含氟化合物破坏氧化膜，以使得熔化的填充金属与待焊材料或工件密切接触。
目前最常用的钎焊铝的方案，制备包含芯层和皮层的铝合金复合材料，芯层是高熔点的1xxx系、3xxx系、6xxx系等铝合金，皮层为具有低熔点的铝硅合金，在钎焊时铝硅合金皮层作为钎料或填充金属，当皮层熔化后可以形成良好的钎焊接头，利用皮层金属(钎料)与芯层金属(母材)之间的熔点差，在适宜的钎焊温度下，皮层金属熔化而芯层不被熔化，通过这种方式将此类钎焊件连接在一起。在钎焊前在焊件表面施加钎剂是必不可少的步骤，其作用是破坏待钎焊铝合金表面氧化膜，否则熔化的皮层合金将难以润湿焊件的表面，导致焊接不良。这种在焊接表面直接施加钎剂的操作已经成为热交换器钎焊制造行业中延续了半个世纪的传统流程，然而传统的外加钎剂方法存在很多问题，例如1.钎焊前需要对焊件表面施加钎剂，然后进行加热烘干处理，工艺路线太长，生产效率低下；2.需要使用过量的钎剂才能保证所有区域都能成功钎焊，而钎剂量太多不仅导致成本的增加，而且还会导致诸如在钎焊接头处残留熔剂的问题，这有损接头的外观并且可能干扰任意随后的表面加工；表面施加钎剂的方式大都是喷涂的方式导致环境问题等；目前，传统的表面施加钎剂的方式已不适用于现代工业化生产对高效、成本、质量和环境友好的需求。
1992年昭和电工提供了一种技术将铝粉、硅粉及其他合金成分的粉末和助熔剂粉末彼此混合来制备含助熔剂铝合金钎焊剂，然后通过热压等将混合物压实以形成刚性整体件；其中硅的含量为除助熔剂以外的所有元素的3-15％(重量)，并且除助熔剂以外的所有元素的重量与熔剂的比为99.9:0.1至70:30，并且其中密度是理论密度的90％或更多。这种方法避免或改善了钎剂单独涂覆于钎焊表面的技术方案所存在的工艺、成本、环保、钎剂残留等问题，然而由于各类粉体的理化特性不同，在加工时难以获得混合均匀的坯料；进一步的，为了提高含有钎剂的铝合金钎料中各元素的均匀性，有现有技术直接使用铝硅合金粉末与钎剂粉末混合热压获得钎料，虽然改善了Si等合金元素在Al基体中的分散性，然而钎剂粉末在钎料中的分散性并没有解决，钎剂在基体中产生团聚，致使钎焊性能存在各种问题；并且相关技术并没有针对粉末压制过程中存在大量的内部孔隙提供有效的改善方案，采用常规的填料合金粉末与钎剂混合压制往往获得较多的内部孔隙，甚至是形成内外联通的孔隙，将导致坯料在加工受力变碎而难以成型。
Sandvik Osprey公司提供了一种新的技术，利用氟化物表面包覆铝硅合金颗粒技术替代原有钎剂涂覆的铝硅层的需要。其公开的技术为：将一种形成钎剂的材料引入熔融的和/或正在固化的金属或金属合金的喷雾流或喷射物中，该引入的形成钎剂的材料是熔融或颗粒形式且与喷雾的金属和金属合金在组成上不同，而且基本上与其不溶混，将引入的钎剂与液流或液滴喷雾相接触，从而在雾化液滴全部或部分的表面上形成钎剂涂层。
有已知技术公开了一种改进的技术，进一步的研究了铝合金与钎剂的最佳用量配比，制得硅铝合金复合钎焊粉末，该粉末包括95wt％以上的呈球形芯部的硅铝合金和硅铝合金球形外表面完整包裹的含氟化合物覆层。与传统技术相比这种新型的合金粉末可以减少钎剂的过度浪费，使钎剂能够均匀的分布在待钎焊合金的表面，降低了钎剂残留造成的问题。然而这种铝合金钎焊粉剂因为表面包覆有无机钎料，使得采用常规的热压方法难以制备成板坯，即使制备成板坯内部含有较多的孔洞，后续再加工变得十分困难；需要将铝合金钎焊粉末与溶剂、粘合剂混合，制成可用于钎焊的浆料。该技术最大的缺点在于需要在钎剂和填充金属开始熔化之前去除粘合剂，否则会导致拙劣的钎焊接头。
CN101674915A提供了一种利用喷射成型直接获得一种含有钎剂的铝合金复合材料用于制备自熔钎焊件，其是利用喷射成型的方法获得无机材料(可以是氟铝酸钾熔剂)分布在金属或金属合金基质(可以是铝硅钎焊合金)中，该无机材料在钎焊过程中形成熔剂以促进热诱导金属键的形成，然而这种工艺获得的坯件受设备尺寸的限制，需要进行二次加工例如焊接、挤压等才能获得所需形状的坯件。
发明内容
本发明的目的是解决现用技术在制备自熔焊铝硅钎焊件时，采用含氟化合物包覆铝合金的钎焊粉末无法加工成板坯，只能使用溶剂、粘结剂制成涂覆液的方式与焊件相结合的问题。为了避免喷射成型方法制得板坯需要二次成形的问题，本项技术仍然基于雾化成型的技术上通过进一步的技术改进，解决铝合金钎焊粉末制备钎焊件过程中的加工问题。具体地：
本发明的目的之一是提供一种铝合金钎焊粉末，包括芯层为填料合金，外层包覆一种或多种钎剂，所述钎剂在钎焊过程可以破除焊件表面的氧化层，所述外层的钎剂的全部或部分的表面上形成一层铝基金属层。
本发明的目的之二是提供一种铝合金钎焊粉末的制备方法，通过惰性气体雾化法获得。
本发明的目的之三是提供一种制备钎焊板中用作钎料的钎焊合金板坯的制备方法，在真空条件下，所述钎焊合金板坯由铝合金钎焊粉末经高温压制而成；
本发明的目的之四是提供一种钎焊合金板坯，其主要成分是所述铝合金钎焊粉末，且所述钎焊合金板坯的孔隙率≤2％；所述钎焊合金板坯的钎剂含量1-10wt％；含氧量≤1000ppm；
本发明的目的之五是提供一种钎焊板，包括芯层和钎料层，所述钎料层中包含钎焊合金板坯形成的钎焊合金层；进一步的所述钎料层还可以包括填料合金层组成的复合层，所述芯层为拟焊接的焊件，所述钎料层的作用为一方面通过钎剂起到破坏焊件氧化膜层的作用，另一方面在钎焊温度下转变为液态金属填充固态焊件；所述填料合金层的作用为在钎焊温度下转变为液态金属填充固态焊件，且在不影响机械性能、钎焊性能等的情况降低钎焊板的成本。焊合金层是钎焊合金板坯与构成芯层的板或还与其他合金板共同复合时构成的一层；钎料层可以是只有一层钎焊合金层，也可以是钎焊合金层和填料合金复合共同组成。
本发明的目的之六在于提供所述钎焊板的制备方法，通过将所述钎焊合金板坯直接或先压力变形获得所需的规格后再与芯材复合轧制获得。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种铝合金钎焊粉末，所述铝合金钎焊粉末为球状壳核包覆结构，核层为填料合金，在核层外部依次包覆有钎剂层和铝基金属层。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种铝合金钎焊粉末，所述填料合金为铝硅合金；所述核层的平均直径为80-100微米。
如上所述的一种铝合金钎焊粉末，所述钎剂层的包覆量为1-10wt％；所述钎剂层为无机材料。当钎剂的包覆量过小时，很难获得完整的钎剂覆盖甚至不能实现覆盖，当钎剂层的包覆量过大时，会导致铝合金粉末的过度的包覆，具体的表现为包覆的均匀性变差，呈现出钎剂在铝合金球形表面的局部堆积，一方面会导致钎剂的浪费，另一方面还会影响后续对钎剂表面的进一步包覆的难度，且最终使用这类材料制成的板坯的脆性增大，堆积的钎剂产生脆性破坏的点，导致板坯在后续成形过程中易开裂，降低成材率。
如上所述的一种铝合金钎焊粉末，所述铝基金属层的包覆量为0.01-10wt％；所述铝基金属层的材质为铝或铝合金。过低的包覆量使得最终的粉体经高温压制时不利于获得紧实的板坯，而过高的包覆量使得铝基金属层的总表面积过大，在后续的加工过程中会增加氧化铝的形成，不利于钎焊。
如上所述的一种铝合金钎焊粉末，所述铝基金属层的包覆量为0.01-10wt％；所述铝基金属层为液相线温度550-640℃的铝合金。实验发现在液相线温度550-640℃时有利于坯料的压制，在包覆等量的铝基金属层时，当选用液相线温度过高的铝或铝合金原料时，不利于获得紧实的板坯，当液相线温度过低时，当钎焊温度超过铝基合金层的液相线温度并且低于钎焊的熔化温度后，首先发生液态铝合金层的金属原子与钎剂发生传质作用，消耗钎剂同时，也降低钎剂的活性，进而降低整个材料的钎焊性能。
如上所述的一种铝合金钎焊粉末，所述铝基金属层的包覆量为0.01-10wt％；所述铝基金属层为液相线温度550-640℃的铝合金(铝合金是指铝占≤99wt％的合金，添加的元素称为为合金元素，铝硅合金是铝合金的下位概念，含Cu或Zn或Ni的铝硅合金是铝硅合金的下位概念，添加Si及Zn、Ni、Cu中的一种是降低铝的液相线温度的方式的一种)；所述铝基金属层至少包含Cu或Zn或Ni中的一种元素的铝硅合金。
如上所述的一种铝合金钎焊粉末，以重量百分比计，所述铝硅合金含有以下组分：
2.0-20％Si；
0.01-3.0％Cu；
0.01-4.0％Zn；
0.01-2.0％Ni；
其余为铝和≤0.15％的杂质。
增加Cu、Zn、Ni三元素复配，可以有效的降低铝硅合金的液相线温度，同时不显著降低材料塑性，并且可以通过元素含量的调配控制与芯材之间的电位差，提高复合材料整体的耐腐蚀性能。
如上所述的一种铝合金钎焊粉末，所述无机材料为含氟化合物。
如上所述的一种铝合金钎焊粉末，所述铝合金钎焊粉末的平均粒径为90-110微米，粒径30微米以下粉末占总粉末＜5wt％。
本发明还提供一种如上所述的一种铝合金钎焊粉末的制备方法，包括两个步骤：
S1：使用雾化成型的方法，将填料合金液化并形成喷雾液滴，同时将固态钎剂粉末直接喷射，使其与填料合金的喷雾流相接触，获得复合粉末；
S2：使用物理气相沉积技术在所述复合粉末的表面附上一层铝基金属层，获得所述铝合金钎焊粉末；
所述固态钎剂粉末的熔化温度低于所述填料合金液滴的温度(该温度是固态的钎剂粉末与合金液滴接触时熔融润湿合金液滴的表面的必要条件)。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种铝合金钎焊粉末的制备方法，所述雾化成型的主要工艺为：将填料合金加热至700-800℃并进行精炼除气，随后在650-700℃静置20-60分钟，随即利用高纯惰性气体将上述熔体吹散成平均直径80-100微米的液滴；
所述固态钎剂粉末的等效直径为2-30微米。
如上所述的一种铝合金钎焊粉末的制备方法，所述铝基金属层的厚度为1-500nm。
本发明还提供一种如上所述的一种铝合金钎焊粉末制得的钎焊合金板坯，是以所述铝合金钎焊粉末为主要成分(其他成分视具体用途/目的而定)，所述钎焊合金板坯的孔隙率≤2％。
作为优选的技术方案：
如上所述的钎焊合金板坯，所述钎焊合金板坯的钎剂含量1-10wt％；含氧量≤1000ppm。
本发明还提供一种钎焊合金板坯的制备方法，采用高温压制的方法制备所述钎焊合金板坯，包括如下步骤：
将所述的铝合金钎焊粉末装入预制的铝或铝合金包套中，该铝合金包套两端留有孔，利用抽真空装置抽出残留在铝或铝合金包套中的空气，调节真空度≤3×10-1Pa后，停止抽真空，并将端口密封；
高温压制，将内部装有铝合金钎焊粉末的铝或铝合金包套进行热压，热压完成后车除铝或铝合金包套，获得钎焊合金板坯；热压的温度为320-550℃，压力为20-25MPa，压制时间为20-30min。
优选为：所述热压的温度为400-450℃。
本发明还提供一种如上所述的钎焊合金板坯制成的钎焊板，至少包括芯层和与芯层复合的钎料层；所述钎料层中包含由所述钎焊合金板坯直接用于复合形成的钎焊合金层。
如上所述的一种钎焊板，所述钎料层中包含钎焊合金层，由所述钎焊合金板坯经二次成形的产品用于复合形成的钎焊合金层。
本发明还提供一种如上所述的钎焊板的制备方法，将芯层与钎料层通过热轧复合，然后经冷轧和退火工序获得所需厚度及状态的钎焊板。
所述钎焊板的热轧温度为430-480℃，热轧至目标厚度。
所述冷轧压下量≥55％，冷轧的最终厚度为0.1-3mm。
所述退火工艺为200-380℃，保温1-5h获得所述钎焊板。
所述钎料层还包括填料合金层；所述钎焊合金层的一侧面或两侧面附有所述填料合金层；所述填料合金层与所述钎焊合金板坯共同构成钎焊板的钎料层。
本发明中的填料合金层可以通过如连续、半连续等常规铸造方式获得一定规格的扁铸锭，再经铣面、多道次热轧得到所需厚度的填充合金层板坯。
本发明中的芯材合金的制备可以通过如连续、半连续等常规铸造方式获得一定规格扁铸锭，根据需要，增加均匀化加热工艺，再经铣面，获得一定厚度的非均匀化或均匀化态的所需芯材铸锭。
本发明的发明机理如下：
本发明的铝合金钎焊粉末具有三层结构，基本为球形结构，以填料合金为球形核层，中间包覆钎剂层，最外层包覆铝基金属层；这种铝合金钎焊粉末，钎剂层包覆填料合金层，且进一步被铝基金属层所包覆的结构，与常规的填料合金与钎剂物理共混的粉末相比，可以实现钎剂与填料合金的均匀分散和分布，而后者因填料合金与钎剂为不相容、且在理化性质上完全不同的两相，混合时存在严重的团聚，难以获得均匀分散和分布的混合粉末，基于该混合粉末，本发明将钎剂与铝合金复合为粉末解决了钎剂的分散问题，复合粉末压制成的板坯相较于粉末共混后压制成的板坯，具有更加优异的钎焊效果。
与钎剂包覆填料合金的两层结构相比，这种三层结构解决了两层结构无法通过热压方法制成板坯的加工问题，具体是通过优选铝基金属层的液相线温度，可以获得板坯的孔隙率≤2％，一方面较小的孔隙率表明复合粉末在热压过程中实现铝合金钎焊粉末与铝合金钎焊粉末之间良好的机械粘合，另一方面孔隙率越小，空气不易于进入板坯内部孔隙中，因此，获得的板坯在后期不容易被氧化形成氧化铝，不会造成钎焊效果的下降。
有益效果
(1)本发明制备的铝合金钎焊粉末平均粒径约为90-110微米，粒径30微米以下粉末占总粉末不足5wt％，通过控制钎焊粉末的粒径不宜过小，特别是30微米以下的粉末量，以减少了粉末的氧化，粉末粒径不宜过大，以获得满意的热压结果，获得更优的钎剂分散。
(2)本发明制备的钎焊合金板坯的孔隙率≤2％，含氧量≤1000ppm，经模拟钎焊试验，焊剂填充饱满，焊缝填充率达80％以上。
(3)本发明采用2.0-20％Si；0.01-3.0％Cu；0.01-4.0％Zn；0.01-2.0％Ni的铝硅合金作为钎焊合金粉末的包覆外层；铝硅合金复配一定范围的Cu、Zn、Ni合金可以有效的降低铝硅合金的液相线温度，同时不显著降低材料塑性，并且可以通过Cu、Zn、Ni元素含量的调配控制与芯材之间的电位差，提高复合材料整体的耐腐蚀性能。制备的钎焊板经模拟钎焊形成焊缝长度均≥35mm模拟钎焊后，再经SWAAT模拟海水循环盐雾试验25天后，无腐蚀穿孔。
附图说明
图1为钎焊合金板坯的T型钎焊试验模型示意图，其中，1-厚1mm的60mm×80mm的板材，2-厚1mm的60mm×60mm的板材，3-宽厚为1mm×1mm的钎料；
图2为钎焊板的T型钎焊试验模型示意图；
图3为实施例15制得的钎焊板；
图4为实施例16制得的钎焊板；
图5为实施例17制得的钎焊板；
图6为实施例21制得的钎焊板；
图7为实施例22制得的钎焊板；
图8为实施例23制得的钎焊板。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
术语“填料合金”是指合金的液相线温度低于焊件合金的固相线温度的合金，并且填料合金的目的是熔化并形成相对表面的接合。
术语“钎剂”是指，例如常用的含氟化合物，KF、AlF3、SiF4、KAlF4、K2AlF5、K3AlF6、CsF、RbF、LiF、NaF和CaF2中一种或多种化合物的混合物组合、或这些化合物的熔合和凝固产物。
术语“包覆量”是指，铝合金钎焊粉末中，在填料合金颗粒近似球形的外表面所包覆的某类物质的总质量占铝合金钎焊粉末总质量的百分数，例如钎剂的总质量占铝合金钎焊粉末总质量的百分数或者铝基金属层的总质量占铝合金钎焊粉末总质量的百分数；
术语“杂质”是指，在铝合金制备过程中，因原料本身纯度所导致的一些不可避免的杂质元素引入到铝合金中，这类杂质元素在铝合金中并不会产生任何明显有益于某类性能的提升或者有害于某类性能的影响。
本发明采用的测试方法如下：
(1)孔隙率：采用金相显微镜测定，在50x金相视场下测量孔洞的面积占整个视场的面积百分比，随机取样三次测试平均值。
(2)含氧量：采用美国LECO氧氮氢联测仪对钎焊粉末进行氧含量测定；
(3)钎焊合金板坯的钎焊试验：将AA3003合金构成的厚1mm的60mm×80mm的板材1和厚1mm的60mm×60mm的板材2装配成T型接头，在板材1的两侧配置切断成长60mm，宽厚为1mm×1mm的钎料3。将T型样(如图1所示)放入100mm口径的石英管式炉中进行模拟钎焊，石英管式炉内采用氮气保护。模拟钎焊工艺：以30℃/min的升温速率升值600℃后保温3min后，取出样品并空冷至室温；评价接合部位的钎料填充率。
(4)钎焊板的钎焊试验：将钎焊板材切成25mm×60mm的样片平放在试验台上，按照图2的组装形式，将25mm×60mm尺寸的AA3003合金垂直放置于钎焊板上，组装成T型样，将T型样放入100mm口径的石英管式炉中进行模拟钎焊，石英管式炉内采用氮气保护。模拟钎焊工艺：以30℃/min的升温速率升值600℃后保温3min后，取出样品并空冷至室温得到经过模拟钎焊的钎焊板。对钎焊后的T型样焊缝长度进行统计。
(5)SWAAT模拟海水循环盐雾试验：将经过模拟钎焊的钎焊板切成20mm×100mm的试样，按照ASTM-G8:A3标准进行测试。测试最长时间为35天。对盐雾腐蚀的样品进行表面清洗后，按照常规方法制备金相试样，观察腐蚀试样截面形貌，统计有无泄漏穿孔点。
一种铝合金钎焊粉末，所述铝合金钎焊粉末为球状壳核包覆结构，核层为填料合金，在核层外部依次包覆有钎剂层和铝基金属层。
如上所述的一种铝合金钎焊粉末，所述填料合金为铝硅合金；所述核层的平均直径为80-100微米。
如上所述的一种铝合金钎焊粉末，所述钎剂层的包覆量为1-10wt％；所述钎剂层为无机材料。
如上所述的一种铝合金钎焊粉末，所述铝基金属层的包覆量为0.01-10wt％；所述铝基金属层为铝或铝合金。
如上所述的一种铝合金钎焊粉末，所述铝基金属层的包覆量为0.01-10wt％；所述铝基金属层为液相线温度550-640℃的铝合金。
如上所述的一种铝合金钎焊粉末，所述铝基金属层的包覆量为0.01-10wt％；所述铝基金属层至少包含Cu或Zn或Ni中的一种元素的铝硅合金。
如上所述的一种铝合金钎焊粉末，以重量百分比计，所述铝硅合金含有以下组分：
2.0-20％Si；
0.01-3.0％Cu；
0.01-4.0％Zn；
0.01-2.0％Ni；
其余为铝和≤0.15％的杂质。
如上所述的一种铝合金钎焊粉末，所述无机材料为含氟化合物。
如上所述的一种铝合金钎焊粉末，所述铝合金钎焊粉末的平均粒径为90-110微米，粒径30微米以下粉末占总粉末＜5wt％。
本发明还提供一种如上所述的一种铝合金钎焊粉末的制备方法，包括两个步骤：
S1：使用雾化成型的方法，将填料合金液化并形成喷雾液滴，同时将固态钎剂粉末直接喷射，使其与填料合金的喷雾流相接触，获得复合粉末；
S2：使用物理气相沉积技术在所述复合粉末的表面附上一层铝基金属层，获得所述铝合金钎焊粉末。
所述固态钎剂粉末的熔化温度低于所述填料合金液滴的温度。
如上所述的一种铝合金钎焊粉末的制备方法，所述雾化成型的主要工艺：
将填料合金加热至700-800℃并进行精炼除气，随后在650-700℃静置20-60分钟，随即利用高纯惰性气体将上述熔体吹散成平均直径80-100微米的液滴；
所述固态钎剂粉末的等效直径为2-30微米。
如上所述的一种铝合金钎焊粉末的制备方法，所述铝基金属层的厚度为1-500nm。
本发明还提供一种如上所述的一种铝合金钎焊粉末制得的钎焊合金板坯，以所述铝合金钎焊粉末为主要成分(其他成分视具体用途/目的而定)，所述钎焊合金板坯的孔隙率≤2％。
如上所述的钎焊合金板坯，所述钎焊合金板坯的钎剂含量1-10wt％；含氧量≤1000ppm。
本发明还提供一种钎焊合金板坯的制备方法，采用高温压制的方法制备所述钎焊合金板坯，包括如下步骤：
将所述的钎焊粉末装入预制的铝或铝合金包套中，该铝合金包套两端留有孔，利用抽真空装置抽出残留在铝或铝合金包套中的空气，调节真空度≤3×10-1Pa后，停止抽真空，并将端口密封；
高温压制，将内部装有铝合金钎焊粉末的铝或铝合金包套进行热压，热压完成后车除铝或铝合金包套，获得钎焊合金板坯；热压的温度为320-550℃，压力为20-25MPa，压制时间为20-30min。
本发明还提供一种如上所述的钎焊合金板坯制成的钎焊板，至少包括芯层和与芯层复合的钎料层；所述钎料层中包含由所述钎焊合金板坯直接用于复合形成的钎焊合金层。
如上所述的一种钎焊板，所述钎料层中包含钎焊合金层，由所述钎焊合金板坯经二次成形的产品用于复合形成的钎焊合金层。
本发明还提供一种如上所述的钎焊板的制备方法，将芯层与钎料层通过热轧复合，然后经冷轧和退火工序获得所需厚度及状态的钎焊板。
所述钎焊板的热轧温度为430-480℃，热轧至目标厚度。
所述冷轧压下量≥55％，冷轧的最终厚度为0.1-3mm。
所述退火工艺为200-380℃，保温1-5h获得所述钎焊板。
所述钎料层还包括填料合金层；所述钎焊合金板坯的一侧面或两侧面附有所述填料合金层；所述填料合金层与所述钎焊合金层共同构成钎焊板的钎料。
本发明中的填料合金层可以通过如连续、半连续等常规铸造方式获得一定规格的扁铸锭，再经铣面、多道次热轧得到所需厚度的填充合金层板坯。
本发明中的芯材合金的制备可以通过如连续、半连续等常规铸造方式获得一定规格扁铸锭，根据需要，增加均匀化加热工艺，再经铣面，获得一定厚度的非均匀化或均匀化态的所需芯材铸锭。
本发明制备的钎焊合金板坯经模拟钎焊试验，焊剂填充饱满，焊缝长度均≥35mm。
实施例1
一种铝合金钎焊粉末的制备方法，步骤如下：
原料准备：
熔化温度为546℃，材质为KAlF4且等效直径为15微米的固态钎剂粉末；
填料合金原料：AA4343；
S1：将AA4343加热至750℃并进行精炼除气，随后在680℃静置30分钟，随即利用高纯惰性气体(氮气)将上述熔体吹散成平均直径90微米的液滴(温度为750℃)；同时将固态钎剂粉末直接喷射，使其与AA4343的喷雾流相接触，获得复合粉末；
S2：使用物理气相沉积技术在复合粉末的表面附上一层厚度为200nm的铝基金属层(液相线温度为613℃的AA4343铝合金(具有7.5wt％Si的Al合金)，获得铝合金钎焊粉末。
制得的铝合金钎焊粉末为球状壳核包覆结构，核层为填料合金，在核层外部依次包覆有包覆量为7wt％的钎剂层和包覆量为5wt％的铝基金属层；该铝合金钎焊粉末的平均粒径为100微米，粒径30微米以下粉末占总粉末的0.5wt％。
实施例2
一种铝合金钎焊粉末的制备方法，步骤如下：
原料准备：
材质为质量比为95:5的KAlF4与KF的混合物，熔化温度为570℃且等效直径为2微米的固态钎剂粉末；
填料合金原料：AA4145；
S1：将AA4145加热至800℃并进行精炼除气，随后在700℃静置20分钟，随即利用高纯惰性气体(氮气)将上述熔体吹散成平均直径80微米的液滴(温度为750℃)；同时将固态钎剂粉末直接喷射，使其与AA4145的喷雾流相接触，获得复合粉末；
S2：使用物理气相沉积技术在复合粉末的表面附上一层厚度为1nm的铝基金属层(液相线温度为590℃的AA4045(具有9.5wt％Si的Al合金))，获得铝合金钎焊粉末。
制得的铝合金钎焊粉末为球状壳核包覆结构，核层为填料合金，在核层外部依次包覆有包覆量为1wt％的钎剂层和包覆量为0.01wt％的铝基金属层；且该铝合金钎焊粉末的平均粒径为90微米，粒径30微米以下粉末占总粉末的0.8wt％。
实施例3
一种铝合金钎焊粉末的制备方法，步骤如下：
原料准备：
材质为Nocolok，熔化温度为565℃且等效直径为30微米的固态钎剂粉末；
填料合金原料：AA4045；
S1：将AA4045加热至700℃并进行精炼除气，随后在650℃静置60分钟，随即利用高纯惰性气体(氮气)将上述熔体吹散成平均直径100微米的液滴(温度为750℃)；同时将固态钎剂粉末直接喷射，使其与AA4045的喷雾流相接触，获得复合粉末；
S2：使用物理气相沉积技术在复合粉末的表面附上一层厚度为500nm的铝基金属层(液相线温度为579℃的铝硅合金，以重量百分比计，该铝硅合金中各组分为：11.5％Si；0.01％Cu；4％Zn；2％Ni；其余为铝和0.15％的杂质)，获得铝合金钎焊粉末。
制得的铝合金钎焊粉末为球状壳核包覆结构，核层为填料合金，在核层外部依次包覆有包覆量为10wt％的钎剂层和包覆量为10wt％的铝基金属层；该铝合金钎焊粉末的平均粒径为110微米，粒径30微米以下粉末占总粉末的1.2wt％。
实施例4
一种铝合金钎焊粉末的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于铝基金属层为液相线温度为660℃的AA1050。
实施例5
一种铝合金钎焊粉末的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于铝基金属层为液相线温度为640℃的铝硅合金，以重量百分比计，该铝硅合金中各组分为：Si：14wt％，Zn：4.0wt％其余为Al和杂质。
实施例6
一种铝合金钎焊粉末的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于铝基金属层为液相线温度为634℃的铝硅合金，以重量百分比计，该铝硅合金中各组分为：Si：2.0wt％，Zn：2.0wt％，Cu：3wt％；Ni：1wt％，其余为Al和杂质。
实施例7
一种铝合金钎焊粉末的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于铝基金属层为液相线温度为590℃的铝硅合金，以重量百分比计，该铝硅合金中各组分为：Si：10wt％，Zn：0.5wt％，Cu：0.8wt％；Ni：2wt％，其余为Al和杂质。
实施例8
一种钎焊合金板坯的制备方法，是先将实施例1制得的铝合金钎焊粉末装入预制的铝包套中，该铝包套两端留有孔，利用抽真空装置抽出残留在铝包套中的空气，调节真空度为1×10-1Pa后，停止抽真空，并将端口密封；再进行高温压制：是将内部装有钎焊合金粉末的铝合金包套进行热压，热压完成后车除铝合金包套，获得钎焊合金板坯；热压的温度为450℃，压力为22MPa，压制时间为25min。
制得的钎焊合金板坯的孔隙率为1.1％，钎焊合金板坯的钎剂含量7wt％；含氧量为721ppm；经模拟钎焊试验，焊剂填充饱满，焊缝填充率达95％。
对比例1
一种钎焊合金板坯的制备方法，基本同实施例8，不同之处在于对比例1使用不含铝基金属层为最外层，由钎剂直接包覆填料合金的钎焊粉末制备钎焊合金板坯。制得的钎焊合金板坯的孔隙率为6％，模拟钎焊测得焊缝填充率为77％。
由实施例8与对比例1相比，可知实施例8在外层添加铝基金属层，可以大幅提高钎焊粉末制得的钎焊合金板坯的孔隙率，其钎焊性能也大幅提升。
对比例2
一种钎焊合金板坯的制备方法，基本同实施例8，不同之处在于对比例2使用与实施例1相同及等量的钎剂与填料合金共混，以实施例8同样的工艺压制成板坯，钎焊合金板坯中所述钎剂分散在填料合金的钎焊粉末。制得的钎焊合金板坯的孔隙率为3.2％，模拟钎焊测得焊缝填充率为72％。
由对比例2与对比例1相比，对比例2的孔隙率减小，这是因为通过共混的方式获得的共混粉末中钎剂和铝合金是相互独立的，当热压时铝合金粉末颗粒之间相互接触时，在外力作用下产生塑性融合，而对比例1的粉末为钎剂包覆铝合金，这是因为在热压下，钎剂并不能和相互接触的钎剂产生塑化融合，热压作用下，仅能在外露的铝合金部分产生塑化融合，因此对比例1热压获得的板坯的孔隙率高于对比例2；实施例8与对比例1和2相比，具有最小的孔隙率，这是因为对比例1和2的粉体中，钎剂的存在的位置差异影响了铝合金之间连接性，而实施例8获得的外层为低熔点的铝合金，在热压时钎料粉末的外层铝合金产生塑化融合，实施例8获得了比对比例1和对比例2热压形成的板坯更加优异的孔隙率。另一方面，在添加相同分量的钎剂的情况下，实施例8的钎焊性能最好，对比例1次之，对比例2最差，这是因为对比例2中钎剂和铝合金是物理混合的状态，钎剂和铝合金不相容、且在理化性质上完全不同的两相，混合时存在严重的团聚，难以获得均匀分散和分布的混合粉末，因此为获得好的钎焊性，往往需要过量添加，而实施例8和对比例1则通过雾化成型的手段将钎剂包覆在填料合金上，实施例8进一步的使用铝合金对钎剂外层进行包覆，在热压成型时，钎剂是均匀的分布和分散在铝合金基体中。
实施例9
一种钎焊合金板坯的制备方法，是先将实施例2制得的铝合金钎焊粉末装入预制的铝合金包套中，该铝合金包套两端留有孔，利用抽真空装置抽出残留在铝合金包套中的空气，调节真空度为3×10-1Pa后，停止抽真空，并将端口密封；再进行高温压制：是将内部装有钎焊合金粉末的铝包套进行热压，热压完成后车除铝包套，获得钎焊合金板坯；热压的温度为550℃，压力为25MPa，压制时间为20min。
制得的钎焊合金板坯的孔隙率为0.9％，钎焊合金板坯的钎剂含量1wt％；含氧量为753ppm；经模拟钎焊试验，焊剂填充饱满，焊缝填充率达89％。
实施例10
一种钎焊合金板坯的制备方法，是先将实施例3制得的铝合金钎焊粉末装入预制的铝合金包套中，该铝合金包套两端留有孔，利用抽真空装置抽出残留在铝合金包套中的空气，调节真空度为1×10-1Pa后，停止抽真空，并将端口密封；再进行高温压制：是将内部装有钎焊合金粉末的铝合金包套进行热压，热压完成后车除铝合金包套，获得钎焊合金板坯；热压的温度为320℃，压力为20MPa，压制时间为30min。
制得的钎焊合金板坯的孔隙率为0.8％，钎焊合金板坯的钎剂含量10wt％；含氧量为651ppm；经模拟钎焊试验，焊剂填充饱满，焊缝填充率达100％。
实施例11
一种钎焊合金板坯的制备方法，基本同实施例8，不同之处仅在于铝合金钎焊粉末为实施例4制得的。
制得的钎焊合金板坯的孔隙率为2％，钎焊合金板坯的钎剂含量7wt％；含氧量为957ppm；经模拟钎焊试验，焊剂填充饱满，焊缝填充率达93％。
实施例12
一种钎焊合金板坯的制备方法，基本同实施例8，不同之处仅在于铝合金钎焊粉末为实施例5制得的。
制得的钎焊合金板坯的孔隙率为1.6％，钎焊合金板坯的钎剂含量7wt％；含氧量为753ppm；经模拟钎焊试验，焊剂填充饱满，焊缝填充率达95％。
实施例13
一种钎焊合金板坯的制备方法，基本同实施例8，不同之处仅在于铝合金钎焊粉末为实施例6制得的。
制得的钎焊合金板坯的孔隙率为1.4％，钎焊合金板坯的钎剂含量7wt％；含氧量为740ppm；经模拟钎焊试验，焊剂填充饱满，焊缝填充率达96％。
实施例14
一种钎焊合金板坯的制备方法，基本同实施例8，不同之处仅在于铝合金钎焊粉末为实施例7制得的。
制得的钎焊合金板坯的孔隙率为0.9％，钎焊合金板坯的钎剂含量7wt％；含氧量为703ppm；经模拟钎焊试验，焊剂填充饱满，焊缝填充率达99％。
由实施例8和实施例11、12、13、14相比，可以发现，当其余配方和工艺不变，仅改变铝合金钎焊粉末的最外层材质时，产生了不同的热压效果，对应获得的钎焊合金板坯的模拟钎焊效果亦有所影响。实验发现，当选用纯铝时，尽管孔隙率和钎焊性能令人满意，表现出相较于传统的如对比例1或对比例2具有显著的提升，然而当选用如实施例1的AA4343等低液相线温度的铝合金时，呈现出更优的结果，特别是，当使用低液相线温度的Al-Si-Zn-Cu-Ni合金时效果最佳。
实施例中3003 1#的合金配方为：Si 0.05wt％，Fe 0.15wt％，Cu 0.33wt％，Mn1.2wt％，Mg 0.25wt％，Zn 0.06wt％，Ti 0.02wt％，Zr 0.08wt％；
实施例中3003 2#的合金配方为：Si 0.62wt％，Fe 0.51wt％，Cu 0.12wt％，Mn1.71wt％，Mg 0.02wt％，Zn 0.08wt％，Ti 0.15wt％，Zr 0.06wt％；
实施例中3003 3#的合金配方为：Si 0.38wt％，Fe 0.16wt％，Cu 0.45wt％，Mn0.89wt％，Mg 0.32wt％，Zn 0.22wt％，Ti 0.08wt％，Zr 0.0.2wt％；
实施例中3003 4#的合金配方为：Si 0.42wt％，Fe 0.67wt％，Cu 0.09wt％，Mn1.33wt％，Mg 0.06wt％，Zn 0.13wt％，Ti 0.15wt％，Zr 0.11wt％；
实施例中6070的合金配方为：Si 1.2wt％，Fe 0.32wt％，Cu 0.15wt％，Mn0.46wt％，Mg 0.5wt％，Zn 0.13wt％，Ti 0.2wt％。
实施例15
一种钎焊板的制备方法，具体过程如下：
以实施例8制得的钎焊合金板坯轧至10mm直接作为钎焊板的钎料层；
将钎料层与铝合金3003 1#芯材铸锭用钢带叠放，由上至下的厚度占比为10:90，总厚度为100mm，并在端部箍紧后通过热轧复合，出炉后人工剪断并去除钢带，然后经冷轧和退火工序获得所需厚度及状态的钎焊板。其中，热轧温度为450℃，热轧至目标厚度6mm；冷轧压下量为87％，冷轧的最终厚度为0.8mm；退火工艺为320℃，保温3h获得钎焊板。
制成钎焊合金层和与铝合金3003 1#芯层相复合的钎焊板，其结构示意图如图3所示；该钎焊板经模拟钎焊形成焊缝长度为39mm模拟钎焊后，再经SWAAT模拟海水循环盐雾试验25天后，无腐蚀穿孔。
实施例16
一种钎焊板的制备方法，具体过程如下：
将AA4047以常规半连续铸造得到的AA4047填料合金铸锭经铣面，轧制后得到厚度为1.2mm的填充合金层板坯；
将填充合金层板坯、实施例9制得的钎焊合金板坯和铝合金6070芯材铸锭用钢带依次叠放，由上至下的厚度占比为1:9:90，总厚度为120mm，并在端部箍紧后通过热轧复合，出炉后人工剪断并去除钢带，然后经冷轧和退火工序获得所需厚度及状态的钎焊板。其中，热轧温度为430℃，热轧至目标厚度10mm；冷轧压下量为99％，冷轧的最终厚度为0.1mm；退火工艺为200℃，保温5h获得所述钎焊板。
制成由填料合金层、钎焊合金层和与铝合金6070芯层，三层相复合的钎焊板，其结构示意图如图4所示，其中；该钎焊板经模拟钎焊形成焊缝长度为32mm模拟钎焊后，再经SWAAT模拟海水循环盐雾试验20天后，无腐蚀穿孔。
实施例17
一种钎焊板的制备方法，具体过程如下：
将AA4043以常规半连续铸造得到的AA4043填料合金铸锭经铣面，轧制后得到厚度为4.5mm的填充合金层板坯；
将实施例10制得的钎焊合金板、填充合金层板坯与铝合金6070芯材铸锭用钢带依次叠放，由上至下的厚度占比为5:5:90，总厚度为90mm，并在端部箍紧后通过热轧复合，出炉后人工剪断并去除钢带，然后经冷轧和退火工序获得所需厚度及状态的钎焊板。其中，热轧温度为480℃，热轧至目标厚度6.7mm；冷轧压下量为55％，冷轧的最终厚度为3mm；退火工艺为380℃，保温1h获得所述钎焊板。
制成钎焊合金层、填料合金层、铝合金6070芯层，三层相复合的钎焊板，其结构示意图如图5所示；该钎焊板经模拟钎焊形成焊缝长度为40mm模拟钎焊后，再经SWAAT模拟海水循环盐雾试验33天后，无腐蚀穿孔。
实施例18
一种钎焊板的制备方法，具体过程与实施例15基本相同，不同之处仅在于将实施例8制得的钎焊合金板坯替换为实施例11制得的钎焊合金板坯；
制成钎焊板经模拟钎焊形成焊缝长度为35mm模拟钎焊后，再经SWAAT模拟海水循环盐雾试验27天后，无腐蚀穿孔。
实施例19
一种钎焊板的制备方法，具体过程与实施例15基本相同，不同之处仅在于将实施例8制得的钎焊合金板坯替换为实施例12制得的钎焊合金板坯；
制得的钎焊板经模拟钎焊形成焊缝长度为36mm模拟钎焊后，再经SWAAT模拟海水循环盐雾试验29天后，无腐蚀穿孔。
实施例20
一种钎焊板的制备方法，具体过程与实施例15基本相同，不同之处仅在于将实施例8制得的钎焊合金板坯替换为实施例13制得的钎焊合金板坯；
制得的钎焊板经模拟钎焊形成焊缝长度为38mm模拟钎焊后，再经SWAAT模拟海水循环盐雾试验35天后，无腐蚀穿孔。
实施例21
一种钎焊板的制备方法，具体过程如下：
将AA4145以常规半连续铸造得到的AA4145填料合金铸锭经铣面，轧制后得到厚度为1.2mm的填充合金层板坯；
将AA4145以常规半连续铸造得到的AA4145填料合金铸锭经铣面，轧制后得到厚度为4.8mm的填充合金层板坯；
将1.2mm的填充合金层板坯、实施例14制得的钎焊合金板坯、4.8mm的填充合金层板坯、铝合金3003 2#芯材铸锭用钢带依次叠放，由上而下的厚度占比为1:5:4:90，总厚度为120mm，并在端部箍紧后通过热轧复合，出炉后人工剪断并去除钢带，然后经冷轧和退火工序获得所需厚度及状态的钎焊板。其中，热轧温度为450℃，热轧至目标厚度5mm；冷轧压下量为80％％，冷轧的最终厚度为1mm；退火工艺为340℃，保温2h获得所述钎焊板。
制成填充合金层、焊接合金层、填料合金层、铝合金3003 2#芯层，四层相复合的钎焊板，其结构示意图如图6所示；该钎焊板经模拟钎焊形成焊缝长度为38mm模拟钎焊后，再经SWAAT模拟海水循环盐雾试验35天后，无腐蚀穿孔。
实施例22
一种钎焊板的制备方法，具体过程如下：
将AA4343以常规半连续铸造得到的AA4343填料合金铸锭经铣面，轧制后得到厚度为6mm的填充合金层板坯；
将实施例8制得的钎焊合金板坯、6mm的填充合金层板坯、铝合金3003 3#芯材铸锭用钢带、6mm的填充合金层板坯、实施例8制得的钎焊合金板坯依次叠放，由上而下的厚度占比为4:6:80:6:4，总厚度为100mm，并在端部箍紧后通过热轧复合，出炉后人工剪断并去除钢带，然后经冷轧和退火工序获得所需厚度及状态的钎焊板。其中，热轧温度为450℃，热轧至目标厚度8mm；冷轧压下量为75％，冷轧的最终厚度为2mm；退火工艺为350℃，保温2h获得所述钎焊板。
制成钎焊合金层、填料合金层、铝合金3003 3#芯层、填料合金层、钎焊合金层，五层相复合的钎焊板，其结构示意图如图7所示；该钎焊板经模拟钎焊形成焊缝长度为37mm模拟钎焊后，再经SWAAT模拟海水循环盐雾试验32天后，无腐蚀穿孔。
实施例23
一种钎焊板的制备方法，具体过程如下：
以AA4343常规半连续铸造得到的AA4343填料合金铸锭经铣面，轧制后得到厚度为0.64mm的填充合金层板坯；
将实施例8制得的钎焊合金板坯、填充合金层板坯、铝合金3003 4#芯材铸锭用钢带、AA7072铝合金作为牺牲层依次叠放，由上而下的厚度占比为2:8:80:10，总厚度为80mm，并在端部箍紧后通过热轧复合，出炉后人工剪断并去除钢带，然后经冷轧和退火工序获得所需厚度及状态的钎焊板。其中，热轧温度为450℃，热轧至目标厚度10mm；冷轧压下量为75％，冷轧的最终厚度为2.5mm；退火工艺为360℃，保温2h获得所述钎焊板。
制成钎焊合金层、填料合金层、铝合金3003 4#芯层、牺牲层，四层相复合的钎焊板，其结构示意图如图8所示；该钎焊板经模拟钎焊形成焊缝长度为36mm模拟钎焊后，再经SWAAT模拟海水循环盐雾试验34天后，无腐蚀穿孔。

Claims (18)

1.一种铝合金钎焊粉末，其特征是：所述铝合金钎焊粉末为球状壳核包覆结构，核层为填料合金，在核层外部依次包覆有钎剂层和铝基金属层。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金钎焊粉末，其特征在于，所述填料合金为铝硅合金；所述核层的平均直径为80-100微米。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金钎焊粉末，其特征在于，所述钎剂层的包覆量为1-10wt％；所述钎剂层为无机材料。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金钎焊粉末，其特征在于，所述铝基金属层的包覆量为0.01-10wt％；所述铝基金属层的材质为铝或铝合金。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金钎焊粉末，其特征在于，所述铝基金属层的包覆量为0.01-10wt％；所述铝基金属层为液相线温度550-640℃的铝合金。
6.根据权利要求5所述的一种铝合金钎焊粉末，其特征在于，所述铝基金属层的包覆量为0.01-10wt％；所述铝基金属层至少包含Cu或Zn或Ni中的一种元素的铝硅合金。
7.根据权利要求6所述的一种铝合金钎焊粉末，其特征在于，以重量百分比计，所述铝硅合金含有以下组分：
2.0-20％Si；
0.01-3.0％Cu；
0.01-4.0％Zn；
0.01-2.0％Ni；
其余为铝和≤0.15％的杂质。
8.根据权利要求3所述的一种铝合金钎焊粉末，其特征在于，所述无机材料为含氟化合物。
9.根据权利要求1所述的一种铝合金钎焊粉末，其特征在于，所述铝合金钎焊粉末的平均粒径为90-110微米，粒径30微米以下粉末占总粉末＜5wt％。
10.一种如权利要求1～9中任一项所述的一种铝合金钎焊粉末的制备方法，其特征是包括两个步骤：
S1：使用雾化成型的方法，将填料合金液化并形成喷雾液滴，同时将固态钎剂粉末直接喷射，使其与填料合金的喷雾流相接触，获得复合粉末；
S2：使用物理气相沉积技术在所述复合粉末的表面附上一层铝基金属层，获得所述铝合金钎焊粉末；
所述固态钎剂粉末的熔化温度低于所述填料合金液滴的温度。
11.根据权利要求10所述的一种铝合金钎焊粉末的制备方法，其特征在于，所述雾化成型的主要工艺为：将填料合金加热至700-800℃并进行精炼除气，随后在650-700℃静置20-60分钟，随即利用高纯惰性气体将上述熔体吹散成平均直径80-100微米的液滴；
所述固态钎剂粉末的等效直径为2-30微米。
12.根据权利要求10所述的一种铝合金钎焊粉末的制备方法，其特征在于，所述铝基金属层的厚度为1-500nm。
13.一种如权利要求1～9中任一项所述的一种铝合金钎焊粉末制得的钎焊合金板坯，其特征是：以所述铝合金钎焊粉末为主要成分，所述钎焊合金板坯的孔隙率≤2％。
14.根据权利要求13所述的钎焊合金板坯，其特征在于，所述钎焊合金板坯的钎剂含量1-10wt％；含氧量≤1000ppm。
15.制备如权利要求13或14所述的一种钎焊合金板坯的方法，其特征是采用高温压制的方法制备所述钎焊合金板坯，包括如下步骤：
(1)将所述的铝合金钎焊粉末装入预制的铝或铝合金包套中，该铝合金包套两端留有孔，利用抽真空装置抽出残留在铝或铝合金包套中的空气，调节真空度≤3×10-1Pa后，停止抽真空，并将端口密封；
(2)高温压制，将内部装有铝合金钎焊粉末的铝或铝合金包套进行热压，热压完成后车除铝或铝合金包套，获得钎焊合金板坯；热压的温度为320-550℃，压力为20-25MPa，压制时间为20-30min。
16.一种如权利要求13的钎焊合金板坯制成的钎焊板，其特征是：至少包括芯层和与芯层复合的钎料层；所述钎料层中包含由所述钎焊合金板坯直接用于复合形成的钎焊合金层。
17.根据权利要求16所述的一种钎焊板，其特征在于，所述钎料层中包含由所述钎焊合金板坯经二次成形的产品用于复合形成的钎焊合金层。
18.一种如权利要求16或17所述的钎焊板的制备方法，其特征是：将芯层与钎料层通过热轧复合，然后经冷轧和退火工序获得所需厚度及状态的钎焊板。
CN202110176161.6A 2021-02-07 2021-02-07 一种铝合金钎焊粉末及其制备方法和应用 Active CN112958944B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110176161.6A CN112958944B (zh) 2021-02-07 2021-02-07 一种铝合金钎焊粉末及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110176161.6A CN112958944B (zh) 2021-02-07 2021-02-07 一种铝合金钎焊粉末及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112958944A true CN112958944A (zh) 2021-06-15
CN112958944B CN112958944B (zh) 2023-03-21

Family

ID=76284401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110176161.6A Active CN112958944B (zh) 2021-02-07 2021-02-07 一种铝合金钎焊粉末及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112958944B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114669912A (zh) * 2022-03-18 2022-06-28 江苏格兰吉斯热交换器有限公司 用于铝热交换器的自钎焊复合合金材料及其智能制备方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1125412A (zh) * 1993-06-15 1996-06-26 莱克泽技术有限公司 钎焊方法
US5744255A (en) * 1993-08-03 1998-04-28 Furukawa Electric Co., Ltd. Aluminum alloy brazing material and brazing sheet adaptable for heat exchanges
JPH11179587A (ja) * 1997-12-22 1999-07-06 Shinko Alcoa Yuso Kizai Kk アルミニウム合金接合用ろう材及びそれを使用したクラッド材
WO2002038370A2 (en) * 2000-11-10 2002-05-16 Corus Aluminium Walzprodukte Gmbh Composite metal panel
CN101323065A (zh) * 2008-07-08 2008-12-17 郑州机械研究所 一种自钎剂铝钎料及其制取方法
CN101412168A (zh) * 2008-11-26 2009-04-22 华南理工大学 一种铝钎焊焊锡丝芯用助焊剂及其制备方法
CN102407408A (zh) * 2011-09-23 2012-04-11 南京工业大学 一种适用于异种金属材料焊接的焊接结及其制备方法
CN103100800A (zh) * 2013-03-11 2013-05-15 河南理工大学 一种用于SiCp/Al复合材料硬钎焊的膏状钎料及其制备方法和使用方法
CN107999745A (zh) * 2017-11-23 2018-05-08 中国航发北京航空材料研究院 一种体积分数可控高分散性颗粒增强金属基复合材料的制备方法
CN110181194A (zh) * 2019-07-03 2019-08-30 广东省焊接技术研究所（广东省中乌研究院） 一种复配型钎焊材料及钎焊工艺
CN110678257A (zh) * 2017-06-21 2020-01-10 富士胶片株式会社 铝复合材料
CN111360447A (zh) * 2020-04-03 2020-07-03 李珮豪 一种自助焊型硅铝合金复合钎焊粉末及应用
CN111757947A (zh) * 2017-12-15 2020-10-09 欧瑞康美科（美国）公司 机械合金化的金属热喷涂涂层材料和利用所述材料的热喷涂涂布方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1125412A (zh) * 1993-06-15 1996-06-26 莱克泽技术有限公司 钎焊方法
US5744255A (en) * 1993-08-03 1998-04-28 Furukawa Electric Co., Ltd. Aluminum alloy brazing material and brazing sheet adaptable for heat exchanges
JPH11179587A (ja) * 1997-12-22 1999-07-06 Shinko Alcoa Yuso Kizai Kk アルミニウム合金接合用ろう材及びそれを使用したクラッド材
WO2002038370A2 (en) * 2000-11-10 2002-05-16 Corus Aluminium Walzprodukte Gmbh Composite metal panel
CN101323065A (zh) * 2008-07-08 2008-12-17 郑州机械研究所 一种自钎剂铝钎料及其制取方法
CN101412168A (zh) * 2008-11-26 2009-04-22 华南理工大学 一种铝钎焊焊锡丝芯用助焊剂及其制备方法
CN102407408A (zh) * 2011-09-23 2012-04-11 南京工业大学 一种适用于异种金属材料焊接的焊接结及其制备方法
CN103100800A (zh) * 2013-03-11 2013-05-15 河南理工大学 一种用于SiCp/Al复合材料硬钎焊的膏状钎料及其制备方法和使用方法
CN110678257A (zh) * 2017-06-21 2020-01-10 富士胶片株式会社 铝复合材料
CN107999745A (zh) * 2017-11-23 2018-05-08 中国航发北京航空材料研究院 一种体积分数可控高分散性颗粒增强金属基复合材料的制备方法
CN111757947A (zh) * 2017-12-15 2020-10-09 欧瑞康美科（美国）公司 机械合金化的金属热喷涂涂层材料和利用所述材料的热喷涂涂布方法
CN110181194A (zh) * 2019-07-03 2019-08-30 广东省焊接技术研究所（广东省中乌研究院） 一种复配型钎焊材料及钎焊工艺
CN111360447A (zh) * 2020-04-03 2020-07-03 李珮豪 一种自助焊型硅铝合金复合钎焊粉末及应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
美国金属学会等: "《金属手册 第9版 第7卷 粉末冶金》", 30 June 1994, 机械工业出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114669912A (zh) * 2022-03-18 2022-06-28 江苏格兰吉斯热交换器有限公司 用于铝热交换器的自钎焊复合合金材料及其智能制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112958944B (zh) 2023-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3459676B1 (en) Brazing sheet for flux-free brazing, flux-free brazing method and method for producing heat exchanger
JP6080901B2 (ja) ろう付け部材、ろう付け部材を造る方法、ろう付け方法、およびろう付け方法から造られる構成部品。
RU2642245C2 (ru) Многослойный алюминиевый лист для бесфлюсовой высокотемпературной пайки в регулируемой атмосфере
CN109070278B (zh) 钎焊板
KR101831505B1 (ko) 브레이징 용도를 위한 클래드 시트 합금
JP6236253B2 (ja) アルミニウム合金ブレージングシートの製造方法および該製造方法で得られるアルミニウム合金ブレージングシート
JP2024059788A (ja) フラックスレスろう付け用途向けのアルミニウム合金、その製造方法、及びその使用
CN112958944B (zh) 一种铝合金钎焊粉末及其制备方法和应用
JP5713451B2 (ja) アルミニウム合金ブレージングシートとその製造方法、およびアルミニウム製熱交換器のろう付け方法
WO1992022398A1 (en) Rapidly solidified aluminum-magnesium base brazing alloys
CN111331962B (zh) 一种复合板材及其制备方法
JP2013086103A (ja) アルミニウム合金ブレージングシート
TW201408415A (zh) 鋁合金構件之面焊接方法
JP5713452B2 (ja) アルミニウム合金ブレージングシートとその製造方法、およびアルミニウム製熱交換器のろう付け方法
WO2022050030A1 (ja) アルミニウム合金押出チューブ及び熱交換器
JP3765707B2 (ja) ろう付材及びアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付用フラックス
JP2013103265A (ja) アルミニウム合金ブレージングシートおよびろう付け方法
CN116900543A (zh) 一种自钎焊铝合金材料、其制造方法及用途
CN117984008A (zh) 一种含y的高强度低熔点铝基合金钎料、制备方法及其应用
CN112792478A (zh) 一种自钎剂铝钎料板材及其制作方法
CN117226211A (zh) 一种低熔点铝基钎焊合金及一种低温钎焊铝基复合材料

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant