专利名称：一种含Sc和Sr的铝基钎料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种含Sc和Sr的铝基钎料及其制备方法，特别是一种含Sc和Sr的Al-Si基钎料及其制备方法，适用于钎焊高强度铝合金，属于铝及铝合金焊接技术领域。
背景技术：
随着铝合金在现代工业中的广泛应用，铝合金钎焊结构件的应用也随之增加。由于Al-Si钎料熔点高，液相线的是577°C，钎焊熔点相对低的铝合金，容易使基体材料发生熔蚀、材料的晶粒长大。目前，常规牌号的Al-S1、Al-S1-Cu, Al-S1-Mg, Al-S1-Zn钎料由于钎焊温度高、钎焊接头强度低或耐腐蚀性能差等难以满足6061、6063等铝合金钎焊温度低、钎焊接头强度高等技术要求，为满足高强度铝合金钎焊连接可靠性的技术要求，本发明开发了一种添加一定比例的Sc和Sr等组元的铝基钎料。
发明内容
本发明针对现有的技术问题，提供一种熔化温度范围在510 545°C，钎焊温度在535 570°C，具有良好的润湿性和铺展性以及钎焊接头强度高等综合优良性能的含Sc和Sr的铝基钎料，通过添加一定比例的Sc和Sr等组元来提高钎焊接头的综合技术性能。本发明所涉及的含Sc和Sr的铝基钎料，钎料的化学成分及其质量百分含量是:17 22% 的 Cu，6 9% 的 Si，0.05 0.25% 的 Sc，0.01 0.05% 的 Sr，余量为 Al，
其中Sc/ Sr的质量比是5 10。在Al-S1-Cu基钎料的基础上，少量Sc的添加能够细化钎缝的晶粒，组织均匀，同时形成少量的Al3Sc,能够明显提高焊缝的强度。微量Sr的添加，可以大大提高抗腐蚀性能。随着Sc含量的增加，由于过量的添加以及Sc/Sr比例的失衡，Sc/Sr和Al三者结合容易产生难熔的复杂相，导致抑制或者减少Al3Sc的生成，不仅对焊缝的强度的提高不能起到积极有效的作用，同时焊缝脆性增加。实验证明，Sc/Sr的质量比是5 10，可以产生一定量的Al3Sc强化相，同时Sr的添加可抑制偏析形核，减少导致脆性的第二相粒子，细化钎缝的晶粒及组织结构的优化，因此可改善钎焊接头的脆性，提高钎焊的工艺性能。本发明含Sc和Sr的铝基钎料的制备方法，包括:首先按照比例配料，原材料采用Al-S1、Al-Cu、Al-Sc、Al-Sr及高纯铝，熔炼制备钎料母合金铸锭，然后采用真空快淬技术、真空气雾化技术或机械切割分别制备得到箔带、粉末或块状钎料。本发明的钎料母合金采用目前常规的铝合金熔炼制备技术，钎料母合金铸锭制备完成后，根据钎料的具体使用形式要求，可通过真空快淬技术、真空气雾化技术以及机械切割分别制备成箔带，粉末，块状等钎料形态使用，适用于火焰钎焊、气氛保护钎焊、真空钎焊以及盐浴钎焊等焊接工艺。本发明的含Sc和Sr的铝基钎料，钎料的熔化温度范围为510 545°C，钎焊温度为535 570°C，具有良好的润湿性和铺展性以及钎焊接头强度高等综合优良性能。适合6063、6061等可热处理强化的合金的钎焊，能够满足在钎焊完成同时，完成合金部件的热处理的技术要求。下面通过具体实施方式
对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
具体实施例方式实施例1
钎料的化学成分及其质量百分比是，19%Cu，8%Si，0.17%Sc，0.02%Sr, Al余量，其中Sc/Sr的质量比是8.5。首先通过配料，原材料采用Al-S1、Al-Cu, Al-Sc, Al-Sr及高纯铝，采用常规铝合金熔炼技术完成钎料母合金铸锭的制备，然后采用真空快淬技术制备厚度0.07mm,宽度40 mm的非晶态箔带,用于钎焊2.5mm厚6063合金板材,钎焊结构是搭接形式，钎料熔化温度526 531 °C，钎焊温度560°C，保温时间10分钟，焊后按照6063合金固溶时效规范进行热处理，钎焊接头剪切强度大于70MPa。实施例2
钎料的化学成分及其质量百分比是，18%Cu，8%Si，0.15Sc%，0.025Sr, Al余量，其中Sc/Sr的质量比是6。首先通过配料，原材料采用Al-S1、Al-Cu、Al-Sc、Al-Sr及高纯铝，采用常规铝合金熔炼技术完成钎料母合金铸锭的制备，然后采用真空快淬技术，制备厚度0.07 mm，宽度40mm的非晶态箔带，用于钎焊2.5mm厚6063合金板材，钎焊结构是搭接形式，钎料熔化温度528 534°C，钎焊温度565°C，保温时间10分钟，焊后按照6063合金固溶时效规范进行热处理，钎焊接头剪切强度大于75MPa。实施例3
钎料的化学成分及其质量百分比是，17%Cu，9%Si，0.25%Sc，0.05%Sr, Al余量，其中Sc/Sr的质量比是5。首先通过配料，原材料采用Al-S1、Al-Cu、Al-Sc, Al-Sr及高纯铝，采用常规铝合金熔炼技术完成钎料母合金铸锭的制备，然后采用真空气雾化技术制备成粉末钎料，用于钎焊2.0mm厚6061合金板材，钎焊结构是搭接形式，钎料熔化温度530 538°C，钎焊温度565°C，保温时间8分钟，焊后按照6061合金固溶时效规范进行热处理，钎焊接头剪切强度大于65MPa。实施例4
钎料的化学成分及其质量百分比是，22%Cu，6%Si，0.05%Sc，0.01%Sr, Al余量，其中Sc/Sr的质量比是5。首先通过配料，原材料采用Al-S1、Al-Cu、Al-Sc, Al-Sr及高纯铝，采用常规铝合金熔炼技术完成钎料母合金铸锭的制备，然后采用机械切割将钎料分成厚度〈1mm钎料条，用于钎焊3.5mm厚6061合金板材，钎焊结构是搭接形式，钎料熔化温度520 529°C，钎焊温度555°C，保温时间12分钟，焊后按照6061合金固溶时效规范进行热处理，钎焊接头剪切强度大于65MPa。实施例5
钎料的化学成分及其质量百分比是，20%Cu，7%Si，0.2%Sc，0.02%Sr, Al余量，其中Sc/Sr的质量比是10。首先通过配料，原材料采用Al-S1、Al-Cu、Al-Sc、Al-Sr及高纯铝，采用常规铝合金熔炼技术完成钎料母合金铸锭的制备，然后采用真空气雾化技术制备成粉末钎料，用于钎焊2.0mm厚6061合金板材，钎焊结构是搭接形式，钎料熔化温度523 532°C，钎焊温度560°C，保温时间8分钟，焊后按照6061合金固溶时效规范进行热处理，钎焊接头剪切强度大于70MPa。
权利要求
1.一种含Sc和Sr的铝基钎料，其特征在于:它的组成及其质量百分含量为Cu:17 22%, Si:6 9%, Sc:0.05 0.25%, Sr:0.01 0.05%，余量为 Al。
2.根据权利要求1所述的含Sc和Sr的铝基钎料，其特征在于:所述的Sc与Sr的质量比是5 10。
3.权利要求1或2所述的含Sc和Sr的铝基钎料的制备方法，包括:首先按照比例配料，原材料采用Al-S1、Al-Cu、Al-Sc、Al-Sr及铝，熔炼制备钎料母合金铸锭，然后采用真空快淬技术、真空气雾化技术或机械切割分别制备得到箔带、粉末或块状钎料。
全文摘要
本发明涉及一种含Sc和Sr的铝基钎料，属于铝及铝合金焊接技术领域。本发明钎料的组成及其质量百分含量为Cu17～22%，Si6～9%，Sc0.05～0.25%，Sr0.01～0.05%，余量为Al。本发明含Sc和Sr的铝基钎料的熔化温度范围为510～545℃，钎焊温度为535～570℃，具有良好的润湿性和铺展性以及钎焊接头强度高等综合优良性能。适合6063、6061等可热处理强化的合金的钎焊，能够满足在钎焊完成同时，完成合金部件的热处理的技术要求。
文档编号B23K35/40GK103170758SQ20111044125
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者王永 申请人:北京有色金属研究总院