专利名称：抗吸潮性的铝合金有缝药芯焊丝及其制造方法
技术领域：
本发明涉及材料加工工程中的焊接领域，具体地说，它涉及一种具有抗吸潮性的 铝合金有缝药芯焊丝及其制造方法。
背景技术：
目前，国内外药芯焊丝的制造工艺主要分为“无缝”、“有缝”两种。“无缝”药芯焊丝 的制造工艺通常是将焊剂(即药芯)填充入合金管中，然后再经酸洗、热处理、拉拨等工艺 过程，最终完成焊丝的制造；“有缝”药芯焊丝的制造工艺则通常采用选用宽度为8 10mm， 厚度为0. 3 0. 4mm的钢带，先将其轧制成U形，再向U形槽中加入粒度为过60 80目 (金属粉末能过60目的筛子，矿物粉能过80目的筛子)的混合药粉，填充率(药粉重量占 焊丝总重的百分率)为21 28%。然后将U形槽合口，使药粉包裹其中，减径至1.2mm(ZL 200710098798. 8说明书第三页“具体实施方式
”)，即得到所需产品。“无缝”药芯焊丝生产方法存在着焊剂填充困难、设备繁杂、填充不均勻、拉拨次数 多、成本高、投资大等问题，因此目前国内外广泛采用的是“有缝”药芯焊丝制造方法。“有 缝”药芯焊丝的缺点是“缝隙”会使药芯吸潮，因此，大量的研究都集中在“通过药芯成分的 调整，提高抗吸潮性上”(参见ZL 99100147. 8说明书第二页倒数第二行)或通过采用“在 焊丝表面涂覆氧化性薄膜，以改善药芯焊丝的耐蚀性”(参见ZL02131909. X说明书第五页 第三行)。由于“无缝”药芯焊丝生产成本高、投资大，“有缝”药芯焊丝产品易吸潮，因此，无 论是“无缝”、“有缝”药芯焊丝，都还有许多技术难点尚未解决，急需新的研究成果来完善、 补充。到目前为止，尚未见对药芯焊丝形状进行改进并提高抗吸潮性的方案的报道，专利US 5，781，846及专利US 6，830，632B1也没有涉及药芯焊丝成型中模具方面的内容，本项发明 “抗吸潮性的铝合金有缝药芯焊丝及其制造方法”即是在这种技术背景下完成的。本项发明通过采用市售6 20mm宽、0. 2 0. 5mm厚的铝合金带作为外皮，同时采 用有利于焊丝边缘咬合的台阶结构，使得药芯焊丝的接缝更加紧密。同时通过优化药芯化 学配比，使得新发明的抗吸潮性的铝合金有缝药芯焊丝具有良好的抗吸潮性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有抗吸潮性的铝合金有缝药芯焊丝及其制造方法。—种抗吸潮性的铝合金有缝药芯焊丝，其特征在于采用铝合金带作为外皮，其药 芯焊丝的接缝处带有有利于焊丝边缘咬合的台阶结构。采用市售的铝合金带，将有缝药芯焊丝的接缝制造为带有“台阶结构”或“类似台 阶结构”的接缝，以有利于焊丝的边缘咬合，有效阻止水分及其它化学物质通过接缝进入药 芯焊丝内部，确保药芯具有良好的抗吸潮性。为了提高上述药芯焊丝的性能，本发明优选以下药芯成分5 90% CsAlF4, 5 90% Cs3AlF6,1 45% KAlF4,1 45% K3AlF6,0. 001 2. 0%铝粉，0. 001 2. 0%硅粉，
3。该药芯焊丝采用火焰钎焊、感应钎焊、炉中钎焊，可以钎焊 铝_铝合金、铝_铜合金以及铝合金_铜合金，钎缝金属不仅具有较高的强度和气密性，同 时具有极佳的铺展性能和渗透性能。本发明所述药芯焊丝制备过程可以通过在市售的有缝药芯焊丝生产设备上，通过 改进模具得到实现，其中1)、通过新设计的模具预先得到所需台阶，其后再依次通过U形槽，水平轧辊，垂 直轧辊，最后得到具有台阶结构的有缝药芯焊丝(参见图1、图3及图8)；2)、铝合金带通过U形槽后，再通过由两个不同半径的半圆构成的水平轧辊模具， 使焊片两侧边缘上下交错，随后通过垂直轧辊压紧得到具有类似台阶结构的有缝药芯焊丝 (参见图2、图4 图7)。其中，通过U形槽后的具体步骤如下(1)、首先通过水平轧辊，该轧辊模具为左右两个不同半径的半圆构成，便于焊片 两侧边缘形成台阶并顺利完成搭接；(2)、然后通过两个垂直轧辊，该模具采用焊丝由较大半径轧辊进入，较小半径轧 辊拉出设计，保证搭接缝隙严密。(3)、通过水平轧辊，左右两侧孔半径不同，使两侧焊片边缘呈上下交错状态；(4)、通过两个垂直轧辊，由较大半径轧辊进入，较小半径轧辊拉出，将上下交错的 焊片边缘压入圆内合拢；(5)、通过水平轧辊，将搭接时搭在上侧的焊片适量下压，保证缝隙严密；此后继续通过3组水平轧辊与垂直轧辊，保持将上侧焊片压下同时保证搭接缝隙 严密。共计通过5组水平轧辊与垂直轧辊。(6)、经过减径(即粗拉、精拉)得到所需直径的药芯焊丝。通过采用上述技术方法，制备出了具有抗吸潮性的铝合金有缝药芯焊丝，且易于 大批量生产。
图1从焊带制备成药芯焊丝成形示意图(形状1，台阶结构)；图2从焊带制备成药芯焊丝成形示意图(形状2，类似台阶结构)；图3药芯焊丝成品示意图(形状1，台阶结构)；图4药芯焊丝成品示意图(形状2，类似台阶结构)；图5以宽度10mm、厚度为0. 35mm的铝合金焊带为例，制备类似台阶结构的直径为 1.2mm药芯焊丝轧辊示意图(图5a为水平轧辊主视图，图5b为水平轧辊剖面图)；图6类似台阶结构轧辊示意图(图6a为垂直轧辊主视图，图6b为垂直轧辊剖面 图)；图7类似台阶结构轧辊三维立体效果示意图；图8台阶结构成型模具示意图(模具尺寸根据焊带宽度及厚度调节)，其中，a模 具正面(焊带进入口)，b模具背面(焊带拉出口)，c模具左侧面，d模具右侧面。
具体实施方案选用宽度为6 20mm、厚度为0. 2 0. 5mm的市售铝合金带，先将其轧制成U形或
4类似U形，再向U形槽中加入粒度为过60 100目的混合药粉，填充率(药粉质量占焊丝 总质重的百分率)为10 28%。然后将U形槽合口，使药粉包裹其中，减径至1.2mm或更 细，即得到所需药芯焊丝产品。1)经过试验发现，本发明制备的有缝药芯焊丝抗吸潮性优于市售的有缝铝合金药 芯焊丝。表1本发明制备的有缝药芯焊丝吸水率比较 2)研究发现Al-Mg合金的加入，使有缝铝合金药芯焊丝具有优异的铺展性能，并 确定了其最佳添加范围。以往的研究表明，Al-Mg合金加入黑色金属(主要是加入钢中)药芯焊丝中，具有 良好的脱氧效果，从而提高焊缝的塑性以及冲击韧性，将Al-Mg合金加入铝合金药芯焊丝 中尚未见报到。本发明制备的有缝药芯焊丝中，添加质量百分数为0. 001 2. 0%的Al-Mg 合金，可以提高钎料的铺展性能，但是加入量在0. 001 0. 5 %时最为显著，加入量在0. 5 2. 0%时钎料的铺展面积增加趋于稳定，而加入量大于2. 0%后，钎料的铺展面积呈下降趋 势，因此，Al-Mg合金的添加质量百分数控制在0. 001 2. 0%范围为最佳。由于市售的Al-Mg合金粉末成分稳定，粒度可控，因此，所有药芯成分的粒度控制 在60 100目(即粒径控制在0. 3mm 0. 15mm)时，非常便于加工。实施例1选用宽度为6mm、厚度为0. 2mm的市售铝合金带，取5 % CsAlF4,余量为Cs3AlF6,1 % KAlF4,1% K3AlF6, 2.0%铝粉，0.001%硅粉，1.0% Al-Mg 合金。填充率为 10%。实施例2选用宽度为20mm、厚度为0. 5mm的市售铝合金带，取余量为CsAlF4, 5% Cs3AlF6, 1% KAlF4,1% K3AlF6,0.001%铝粉，2.0%硅粉，2.0% Al-Mg 合金。填充率为 28%。实施例3选用宽度为15mm、厚度为0. 3mm的市售铝合金带，取90% CsAlF4,余量为Cs3AlF6, 1% KAlF4,1% K3AlF6,0.001%铝粉，1.0%硅粉，0.001% Al-Mg 合金。填充率为 22%。实施例4选用宽度为10mm、厚度为0. 25mm的市售铝合金带，取余量为CsAlF4,90 % Cs3AlF6, 1 % KAlF4,1 % K3AlF6,0. 001 %铝粉，0. 001 %硅粉，1. 0% Al-Mg 合金。填充率为 15%。实施例5选用宽度为13mm、厚度为0. 35mm的市售铝合金带，取5 % CsAlF4, 5 % Cs3AlF6,45 % KAlF4,余量为K3AlF6,1.0%铝粉，0.05%硅粉，0.2% Al-Mg合金。填充率为18%。实施例6
选用宽度为18mm、厚度为0. 4mm的市售铝合金带，取5% CsAlF4, 5% Cs3AlF6，余量 为 KAlF4,45% K3AlF6,0. 02%铝粉，0. 05%硅粉，0. 2% Al-Mg 合金。填充率为 26%。按照上述各种配方制成的药芯焊丝，采用氧_丙烷火焰钎焊，纯铝与T2紫铜为母 材，对接钎焊。钎缝试验按照GB/T 11363-2008《钎焊接头强度试验方法》、GB/T 11364-2008 《钎料润湿性试验方法》进行试验，试验结果见表2表2实施例有缝药芯焊丝部分性能试验结果
权利要求
一种抗吸潮性的铝合金有缝药芯焊丝，其特征在于采用铝合金带作为外皮，其药芯焊丝的接缝处带有有利于焊丝边缘咬合的台阶结构。
2.根据权利要求1所述的抗吸潮性的铝合金有缝药芯焊丝，其特征在于药芯成分质 量百分比如下5 90 % CsAlF4, 5 90 % Cs3AlF6,1 45 % KAlF4,1 45 % K3AlF6,0. 001 2. 0%铝粉，0. 001 2. 0%硅粉，0. 001 2. 0% Al-Mg 合金。
3.一种抗吸潮性的铝合金有缝药芯焊丝的制造方法，其特征在于所述制备过程通过 有缝药芯焊丝生产设备实现，其中铝合金带通过特定模具预先得到所需台阶，其后再依次 通过U形槽，水平轧辊，垂直轧辊，得到具有台阶结构的有缝药芯焊丝；铝合金带通过U形槽 后，再通过由两个不同半径的半圆构成的水平轧辊模具，使焊片两侧边缘上下交错，随后通 过垂直轧辊压紧得到具有类似台阶结构的有缝药芯焊丝。
全文摘要
一种抗吸潮性的铝合金有缝药芯焊丝及其制造方法，其特征在于焊丝外皮采用铝合金带，其中药芯成分质量百分比为5～90％CsAlF4，5～90％Cs3AlF6，1～45％KAlF4，1～45％K3AlF6，0.001～2.0％铝粉，0.001～2.0％硅粉，0.001～2.0％Al-Mg合金。采用市售的铝合金带，在优选、优化药芯成分配比的基础上，将有缝药芯焊丝的接缝制造为“带有台阶”的接缝，以有利于焊丝的边缘咬合，有效阻止水分及其它化学物质通过接缝进入药芯焊丝内部，确保药芯具有良好的抗吸潮性。该药芯焊丝采用火焰钎焊、感应钎焊、炉中钎焊，可以钎焊铝-铝合金、铝-铜合金以及铝合金-铜合金，钎缝金属不仅具有较高的强度和气密性，同时具有极佳的铺展性能和渗透性能。
文档编号B23K35/02GK101920403SQ20101024016
公开日2010年12月22日 申请日期2010年7月27日 优先权日2010年7月27日
发明者王水庆 申请人:浙江新锐焊接材料有限公司