专利名称：一种铝基钎料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铝合金焊接用钎焊材料，即一种铝基钎料；本发明还 涉及这种铝基钎料的制备方法。(二)
背景技术：
铝合金具有重量轻、强度高，表面美观，耐腐蚀性好，导热、导电性 能良好等特性，可应用于航空、航天、电子、汽车等军用和民用工业领域。 随着铝合金越来越广泛的应用，对铝合金的连接问题提出了更高的要求， 钎焊作为一种主要的连接方式，要求新型的铝基钎料比传统的铝基钎料有 更好的焊接工艺性能和接头力学性能，以满足铝合金应用不断增长的对制 造质量和可靠性的要求。但由于在传统的铝基钎料中缺乏熔点较低而综合 性能又比较好的钎料品种，至今为止在工业和民用等领域使用的铝合金构 件中用铝基钎料连接的还局限于纯铝、3A21 (LF21)、 5A02 (LF2)等熔点 较高、但强度较低的少数牌号的铝材。而强度及其他性能较好的铝材往往 熔点都偏低，用传统的铝基钎料焊接，往往出现接头质量问题，甚至根本 不能用钎焊方法连接，例如我国公路及铁路客车车窗框现都采用国产6063 铝合金型材火焰钎焊(BA186SiCu钎料)而成，其缺点是焊缝强度低，易 开裂，而且焊缝母材容易被溶蚀甚至熔化，降低成品率，有时在装配及使 用过程中还会出现开裂现象，造成设备的早期损坏，影响了车辆的正常使 用。我国机载多卜勒雷达天线则是采用国产LF21铝合金真空钎焊 (A1-Si-Mg钎料)而成，其缺点是强度低，会使天线抗冲击变形能力大大 下降，影响雷达的接收和使用效果。因此，现有的铝合金用铝基钎料对于 大量的强度级别较高的铝合金的钎焊效果难以令人满意。所以，研究开发 高强度铝合金钎焊所需的低熔点、高性能铝基钎料，以满足制造行业对高 强度铝合金构件钎焊工艺的要求，是急待解决的问题。(三)
发明内容
本发明将公开一种熔点低、综合性能好、特别适用于高强度铝合金构 件钎焊用的铝基钎料；本发明还将公开这种铝基钎料的制备方法。 本发明所述的铝基钎料，包括下述以重量百分比计的组分 Cu 6 13% ; Si 5 12% ; Ni 1 3% ; Zn <0. 2% ; Fe <0. 4% ;Mg <0. 1% ; Al余量。 本发明铝基钎料可采用常规、现有或传统的铝基钎料制备方法进行制备，也可按下述方法进行制备，该方法步骤如下1) 根据用料配比称取原料，称取含铝量>99.98%的纯金属铝、含铜 量48 52%的Al-Cu中间合金、含硅量24 28%的Al-Si中间合金、含镍 量9 1W的A1-Ni中间合金备用；最好先将纯金属铝、Al-Cu中间合金、 Al-Si中间合金、A1-Ni中间合金加热到350 400。C备用；2) 将纯金属铝、Al-Cu中间合金、Al-Si中间合金、A1-Ni中间合金 投入熔炉中加热至750 800。C并保温30 50分钟，使之局部熔化，然后 在上述原料表面覆盖防氧化保护剂继续熔炼使之全部熔化，得到熔液A; 所述防氧化保护剂可为常用的、现有的制备钎料时选用的防氧化保护剂， 也可为50wt96氯化钾加50wty。氯化钠混合成的防氧化保护剂，防氧化保护 剂应将金属原料的表面完全覆盖，以防止金属原料在熔炼的过程中接触空 气而产生氧化烧损；所述防氧化保护剂的加入量可为现有熔炼合金的常规 用量，但最好为上述四种原料总重量的2 4%;该步骤中，熔炼的温度应 保持在750 800。C;3) 熔液A轻微搅拌并除去浮渣，然后将精炼剂投入熔液A中，搅拌 后向熔液A内持续通入氮气精炼10 15分钟，然后静置5 8分钟再除去 浮渣，得熔液B;所述精炼剂可为现有、常用的制备钎料时使用的精炼剂， 也可为50wty。氯化钾加50wtya氯化钠混合成的精炼剂，而精炼剂的加入量 也可为现有熔炼合金的常规用量，但最好为熔液A重量的2 4%; —般来 说，搅拌时，缓慢搅拌4 5分钟即可；所述通入的氮气压力一般为10 15KPa;所述静置时，应停止搅拌及通入氮气，使熔液处于静止状态,便于 在表面形成浮渣；该步骤中，熔炼、精炼的温度也应保持在750 80(TC;4) 将熔液B过滤后导入铸模冷却成型，得到扁带状的铸条； 一般来 说，采用孔径为0. 6咖XO. 6咖 1. 7咖X 1. 7 mm的滤网过滤，即可去除熔 液B中的夹杂物，达到较好的过滤效果；5) 所得的铸条经裁断、切边、热轧、校直、抛光处理，得到铝基钎 料成品，其组分以重量百分比计为Cu6 13% ; Si5 12% ; Ni 1 3% ; Zn <0.2% ; Fe <0.4% ; Mg <0. 1% ; Al余量。上述铸条的裁断、切 边、热轧、校直、抛光等处理工序，均可采用现有制备钎料时使用的处理 方法和设备；热轧处理时，铸条温度最好控制在400 49(TC，以达到最佳 的轧扁和轧光效果。本发明铝基钎料与传统的不含Ni的铝基钎料不同，以Al-Si钎料为基， 加入适量的Ni代替部分Cu，降低了Cu含量，避免了制备出的钎料过度 脆化，更重要的是降低了钎料的熔点，其固相线温度为495 51(TC，液相 线温度540 550。C，铺展面积S》40咖7g，接头抗剪强度T》68MPa,并 具备良好的耐腐蚀性能。本发明钎料制备方法采用了多重净化工艺，熔炼 时采用氮气和精炼剂进行精炼净化，充分去除了熔液中的氧化夹杂物和氢 气，其次又对熔液进行在线过滤净化，进一步去除熔液中的氧化夹杂物， 使钎料具备较高的纯净度，同时也提高了钎料的成品质量。本发明铝基钎 料用途广泛，可用于各种交通设备制造业、化工设备制造业、电气电子设备制造业和各种家电家具制造业等需要铝合金构件的行业，特别对熔点(固相线温度)t H>570°C、含镁量"(Mg) < 2%的各种铝合金均可进行 十分良好的钎焊连接，填补了我国低熔点高性能铝基钎料的空白。具体实施例方式本发明铝基钎料可采用常规、现有的或传统的铝基钎料制备方法进行 制备，也可采用本发明所述的制备方法进行制备。 实施例1:1) 根据用料配比称取原料，取含铝量99. 99%的纯金属铝锭3. 26kg、 含铜量50%的Al-Cu中间合金2. 03kg、含硅量26%的Al-Si中间合金3. 2kg、 含镍量10%的A1-Ni中间合金2. 02kg预热至35(TC备用；2) 将预热的纯铝锭、Al-Cu中间合金、Al-Si中间合金、Al-Ni中间 合金投入到炉温为70(TC的熔炉中加热到75(TC并保温40分钟，使之局部 熔化，然后在上述原料表面覆盖400克防氧化保护剂(50wtW氯化钾加 50wt9&氯化钠)，使原料表面被防氧化保护剂完全覆盖，继续于75(TC熔炼 使之全部熔化，得到熔液A;3) 将熔液A缓慢搅拌4分钟并撇去浮渣，然后将400克精炼剂(50wt呢 氯化钾加50wty。氯化钠)投入熔液A中，搅拌5分钟，接着向炉内熔液A 中持续通入氮气(氮气压力lOKPa)熔炼10分钟，再静置6分钟，除去浮 渣得熔液B;4) 将熔液B排出熔炉外，并用孔径为1 nraiXl nnn的玻璃纤维布进行 过滤，过滤后的熔液B被导入铸模冷却成型，得到扁带状的铸条；5) 所得的铸条先裁断成360mm长的短条料，然后切掉条料两侧分模 面出现的飞边，再将条料加热至480'C后送入轧机进行热轧，轧成表面光 滑、厚度为2.75mm的带状坯条，然后把带坯均匀地剖切成多条细长的铝 基钎料条半成品，然后对其进行整理和校直并抛光钎料条表面，便得到直条状铝基钎料成品，其组分以重量百分比计为CulO% ; Si7.5% ; Ni2% ;FeO. 08%; Al余量。实施例2:1) 根据用料配比称取原料，取含铝量99.99y。的纯金属铝锭4.21kg、 含铜量48. 5%的Al-Cu中间合金3. 32kg、含硅量27. 3%的Al-Si中间合金 4. 27kg、含镍量9. 8%的A1-Ni中间合金3. 39kg预热到400。C备用；2) 将预热的纯铝锭、Al-Cu中间合金、Al-Si中间合金、A1-Ni中间 合金投入到炉温为700'C的熔炉中加热至7S0。C并保温40分钟，使其局部 熔化，然后在上述原料表面覆盖600克防氧化保护剂(50wty。氯化钾加 50wt9&氯化钠)，使原料表面被防氧化保护剂完全覆盖，并继续于78(TC熔 炼直至全部熔化，得到熔液A;3) 将熔液A缓慢搅拌5分钟并除去浮渣，然后将600克精炼剂(50wt呢氯化钾加50wt96氯化钠)投入熔液A中，搅拌5分钟，然后向熔液A中持 续通入氮气(氮气压力lOKPa)熔炼15分钟，静置7分钟除去浮渣得熔液 B;4) 将熔液B排出熔炉外并经过孔径为1. 2 mix 1, 2 Mi的玻璃纤维布 进行过滤，过滤后的熔液B被导入铸模冷却成型，得到扁带状的铸条；5) 所得的铸条先裁断成360mm的短条料，切去飞边，再将铸条加热 至490'C后送入轧机进行热轧，轧成表面光滑、厚度为2. 75mm的带状坯料， 然后把带坯均匀地剖切成多条细长的铝基钎料条半成品，然后对其进行整 理和校直并抛光钎料条表面，便得到直条状铝基钎料成品，其组分以重量 百分比计为CulO.6% ; Si7.0% ; Ni2.2% ; FeO.07%; ZnO. 01%; Al余实施例3:1) 根据用料配比称取原料，称取含铝量99.99%的纯金属铝锭 7. 706kg、含铜量51%的Al-Cu中间合金3. 7kg、含硅量27%的Al-Si中间 合金6. 57kg、含镍量10. 5%的Al-Ni中间合金3. 07kg备用；2) 将纯铝锭、Al-Cu中间合金、Al-Si中间合金、Al-Ni中间合金投 入到炉温为70(TC的熔炉中加热升温至80(TC并保温30分钟，使其局部熔 化，然后在上述原料表面覆盖800克防氧化保护剂(50wty。氯化钾加50wt% 氯化钠)，使原料表面被防氧化保护剂完全覆盖，并继续于80(TC熔炼直至 全部熔化，得到熔液A;3) 将熔液A缓慢搅拌5分钟并除去浮渣，然后将800克精炼剂(50wt呢 氯化钾加50wt9&氯化钠)投入熔液A中，搅拌5分钟，接着向熔液A中持 续通入氮气(氮气压力llKPa)熔炼10分钟，然后静置5分钟，除去浮渣 得熔液B;4) 将熔液B排出熔炉外并经过孔径为1 nimXl Mi的玻璃纤维布进行 过滤，过滤后的熔液B被导入铸模冷却成型，得到长的扁带状铸条；5) 所得的铸条先裁断成lOOmm的短条料，切掉飞边，再将短条料加 热至470士2(TC后送入轧机进行11次热轧，轧成表面光滑、厚度为0.2mm 的箔带状钎料半成品，然后对其进行齐边整理和校平并抛光钎料带表面， 便得到箔带状铝基钎料的成品，其组分以重量百分比计为Cu9.3% ; Si8.0% ; Nil. 6% ; FeO. 1%; ZnO. 05%; Al余量。
权利要求
1、一种铝基钎料，其特征在于包括下述以重量百分比计的组分Cu 6～13％；Si 5～12％；Ni 1～3％；Zn＜0.2％；Fe＜0.4％；Mg＜0.1％；Al余量。
2、 一种铝基钎料的制备方法，其步骤如下1) 根据用料配比称取原料，称取含铝量〉99.98%的纯金属铝、含铜 量48 52%的Al-Cu中间合金、含硅量24 28%的Al-Si中间合金、含镍 量9 11%的Al-Ni中间合金备用；2) 将纯金属铝、Al-Cu中间合金、Al-Si中间合金、Al-Ni中间合金 投入熔炉中加热至750 800。C并保温30 50分钟，然后在上述原料表面 覆盖防氧化保护剂继续熔炼直至全部熔化，得到熔液A;3) 熔液A搅拌并除去浮渣，然后将精炼剂投入熔液A中，搅拌后向 炉内熔液A中持续通入氮气精炼10 15分钟，再静置5 8分钟后除去浮 濟，得溶液—4)将熔、iB过滤后导入铸模冷却成型，得到扁带状的铸条；5)所得的铸条经裁断、切边、热轧、校直、抛光处理，得到铝基钎 料成品，其组分以重量百分比计为Cu6 13% ; Si5 12% ; Ml 3% ; Zn <0.2% ; Fe <0.4% ; Mg <0. 1% ; Al余量。
3、 根据权利要求2所述的铝基钎料的制备方法，其特征在于步骤 2中，所述防氧化保护剂的加入量为纯金属铝、Al-Cu中间合金、Al-Si 中间合金、A1-Ni中间合金四种金属原料总重量的2 4%。
4、 根据权利要求2或3所述的铝基钎料的制备方法，其特征在于 步骤3)中，所述精炼剂的加入量为熔液A重量的2 4%。
5、 根据权利要求2或3所述的铝基钎料的制备方法，其特征在于 步骤3)中，通入的氮气压力为10 15KPa。
6、 根据权利要求2或3所述的铝基钎料的制备方法，其特征在于 步骤5)中，采用热轧加工成形，轧制温度为400 49(TC。
7、 根据权利要求2或3所述的铝基钎料的制备方法，其特征在于步骤l)中，先将纯金属铝、Al-Cu中间合金、Al-Si中间合金、Al-Ni中 间合金加热到350 40(TC备用。
全文摘要
本发明为一种铝基钎料及其制备方法，该钎料包括下述以重量百分比计的组分Cu 6～13％；Si 5～12％；Ni 1～3％；Zn＜0.2％；Fe＜0.4％；Mg＜0.1％；Al余量。所述钎料的制备方法，步骤如下1)根据用料配比称取金属原料备用；2)将金属原料投入熔炉中加热至750～800℃并保温30～50分钟，使其局部熔化，然后在金属原料表面覆盖防氧化保护剂继续熔炼，得到熔液A；3)熔液A搅拌并除去浮渣，将精炼剂投入熔液A中，搅拌后向炉内熔液A中持续通入氮气精炼10～15分钟，静置5～8分钟后除去浮渣得熔液B；4)将熔液B过滤后导入铸模冷却成型，得到扁带状的铸条；5)所得的铸条经裁断、切边、热轧、校直、抛光处理，得到铝基钎料成品。所得铝基钎料熔点低、综合性能好、特别适用于高强度铝合金构件钎焊使用。
文档编号B23K35/28GK101214592SQ20081007341
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月9日 优先权日2008年1月9日
发明者阳家盛 申请人:桂林市庆通有色金属工艺材料开发有限公司