一种凹槽型铝合金复合焊丝及其制造方法

一种凹槽型铝合金复合焊丝及其制造方法
【专利摘要】一种凹槽型铝合金复合焊丝，包括焊丝带材，所述焊丝带材的横截面中间开有凹槽，凹槽内填充混合钎剂；所述的焊丝带材为1XXX系～8XXX系铝合金焊丝带材；所述的混合钎剂的各个成分按质量百分比为：1～90％CsF-AlF3钎剂，0.01～35％RbF-AlF3钎剂，0.001～20％Al(OH)3，0.001～0.5％氧化锌（ZnO），0.001～1.5％氧化镓（Ga2O3），0.001～2.0％Al-Zr合金，余量为KF-AlF3钎剂。以及提供了一种凹槽型铝合金复合焊丝的制造方法。本发明同时适用于TIG焊或钎焊、且有效兼顾低成本、高效率和高性能。
【专利说明】一种凹槽型铝合金复合焊丝及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料加工工程中的焊接领域，具体涉及一种铝合金复合焊丝及其制造方法。
【背景技术】
[0002]现代工业的高速发展必须以装备制造业的进步作为基础。随着我国城市化进程的加快，高铁、城市轨道交通、汽车产业的发展可谓“一日千里”，这些行业的发展除了对铝合金材料的需求迅速增加之外，对铝合金的“焊接材料”的需求也提出了更多、更高的新要求，以满足各种成分铝合金、各种铝合金结构高性能、高可靠性焊接的需要，而“铝合金复合焊丝”就是为满足上述要求提出来的“新概念”焊接材料。
[0003]目前，国内外已有的铝合金焊丝等焊接材料主要有“实心焊丝”、“药芯焊丝”、“药皮焊条”三类。药皮焊条即电焊条，只不过电焊条的“金属芯”为铝或铝合金，这类电焊条有称为铝合金焊条，其业内熟知的有L109、L209、L309牌号(或称型号)。实心焊丝按照GB/T10858-2008《铝及铝合金焊丝》表I给出的型号，有几十种，最常用的有SA15356、SA14047、SA14043 (也有国内外文献表述为ER5356、ER4047、ER4043)等。而铝合金“药芯焊丝”则是近几年才出现的焊接材料，主要有用于铝-铝、铝-铜焊接的Zn-Al基“药芯焊丝”。药芯焊丝的制造工艺主要分为“无缝”、“有缝”两种。“无缝”药芯焊丝生产方法存在着焊剂填充困难、设备繁杂、填充不均匀、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。
[0004]在已公开的中国专利文献中，CN99100147.8研究了通过药芯成分的调整，提高抗吸潮性；CN02131909.X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”。CN201010240162.4则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。
[0005]现有药芯焊丝的制备，大致分为三类:I)先将合金(或纯金属)制备成带材，然后再通过“有缝药芯焊丝”成型设备将其制备成有缝药芯焊丝；2)先将合金(或纯金属)制备成管材，然后再灌装药粉，再拉拔成无缝药芯焊丝；3)采用特殊模具，直接将合金(或纯金属)挤压成无缝药芯焊丝。上述方法受合金成分变化导致合金自身塑性、易加工性能变化的影响，因此， 申请人:发现在中华人民共和国国家知识产权局网站“专利检索与服务系统”(httD://www.pss-system.gov, cn/sipopublicsearch/portal/index, shtml)可公开查询至丨J的几百种有关“药芯焊丝”的专利中，大多数专利的“权利要求”除“钢皮”之外的“药芯”成分中，都包含一种以上金属成分，这些金属(纯金属或合金)就是为了弥补用于制备药芯焊丝的“钢皮”中合金成分的不足或调节焊缝的合金配比而添加的。
[0006]通过对钎剂或药芯成分的改进，使得药芯焊丝中“药芯”自身的抗吸潮性能大大提高；铝合金自身的耐蚀性大大优于钢的耐蚀性，但是，如何将自身强度相当于碳钢而塑性又远远低于碳钢的高强度铝合金(如SA15356焊丝，还有很多种恕不一一列举)制备成“复合焊丝”以适用于TIG焊或钎焊，无论将其制备成“有缝”或“无缝”药芯焊丝，都难以实现“低成本”、“高效率”、“高性能”地生产。

【发明内容】

[0007]为了克服已有铝合金复合焊丝及其制造方法的无法同时适用于TIG焊或钎焊、无法兼顾低成本、高效率和高性能的不足，本发明提供了一种同时适用于TIG焊或钎焊、且有效兼顾低成本、高效率和高性能的凹槽型铝合金复合焊丝及其制造方法。
[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0009]一种凹槽型铝合金复合焊丝，包括焊丝带材，所述焊丝带材的横截面中间开有凹槽，凹槽内填充混合钎剂；所述的焊丝带材为IXXX系~8XXX系铝合金焊丝带材；所述的混合钎剂的各个成分按质量百分比为:1~90% CsF-AlF3钎剂，0.01~35% RbF-AlF3钎剂，0.001 ~20% Al (OH)3,0.001 ~0.5%氧化锌(ZnO)，0.001 ~1.5%氧化镓(Ga2O3), 0.001 ~2.0% Al-Zr合金，余量为KF-AlF3钎剂。
[0010]进一步，所述焊丝带材与所述混合钎剂的质量比为8:1。
[0011]更进一步，所述焊丝带材的横截面呈中心对称，所述凹槽的宽度为1.6mm，所述铝焊丝的宽度为3.0mm，所述凹槽的高度为0.76mm，所述铝焊丝的厚度为1.14mm。
[0012]一种凹槽型铝合金复合焊丝的制造方法，所述制造方法包括以下步骤:
[0013](I)选用IXXX系~8XXX系铝合金焊丝线材，将铝合金焊丝线材通过轧辊使线材压扁成为扁丝，将扁丝通过带有型槽的垂直轧辊，制备成截面为凹槽型的铝焊丝；
[0014](2)在混合钎剂中加入粘结剂，搅拌均匀；所述的混合钎剂的各个成分按质量百分比为:1 ~90% CsF-AlF^f 剂，0.01 ~35% RbF-AlF3 钎剂，0.001 ~20% Al (OH) 3，0.001 ~0.5% 氧化锌(Ζη0)，0.001 ~1.5 % 氧化镓(Ga2O3),0.001 ~ 2.0 % Al-Zr 合金，余量为KF-AlF3 钎剂；
[0015](3)将添加了粘结剂的混合钎剂填满凹槽，混合钎剂压紧和压实，钎剂自然晾干，制得凹槽型铝合金复合焊丝。
[0016]进一步，所述步骤(3)中，刮削掉高出凹槽面的混合钎剂，随后通过垂直轧辊将混合钎剂压紧、压实。
[0017]再进一步，所述焊丝带材与所述混合钎剂的质量比为8:1。
[0018]所述铝焊丝的横截面呈中心对称，所述凹槽的宽度为1.6mm，所述铝焊丝的宽度为
3.0mm，所述凹槽的高度为0.76mm，所述铝焊丝的厚度为1.14mm。
[0019]所述粘结剂为以下一种或两种及以上混合:①水玻璃，②环氧树脂，③丙烯酸酯。
[0020]本发明的技术构思为:从《合成技术及应用》2008年第一期第22页题为“美国普度大学开发出合金制氢新工艺”的报道了解到，美国普度大学的研究人员最近开发出一种利用铝镓合金加水制造氢气的新工艺。其原理是将水添加到铝镓合金时，铝通过吸收氧气分解水，在此过程中产生氢气。合金中的镓是关键成分，因为铝和氧结合后在铝的表面形成一层氧化铝膜，而镓能阻止这个膜的形成，使反应继续下去，直到所有的铝都被用来产生氢气。
[0021]从上述报道中镓的作用得到启发，本发明人通过添加镓的氧化物一氧化镓(即Ga2O3),得到了前所未有的效果。虽然从“百度百科” 了解到，氧化镓(即Ga2O3，正常情况下镓的氧化物只有这一种，本说明书中所指氧化镓均为Ga2O3)的熔点为1740°C，但是比氧化铝(即Al2O3)的熔点2045°C要低很多。在CsF-AlF3钎剂、RbF-AlF3钎剂、KF-AlF3钎剂存在(单独或共存)的条件下，当CsF-AlF3、RbF-AlF3、KF-AlF3熔化时(它们的熔化温度在450°C~560°C左右)，熔点高达2045°C的氧化铝(即Al2O3)会迅速与之反应、熔化，这可从电解铝工艺流程一采用冰晶石-氧化铝融盐电解法很容易理解(参阅“百度百科”一电解铝)。在电解铝工业上，熔融冰晶石(冰晶石化学名为六氟铝酸钠(即Na3AlF6),参见百度百科“冰晶石”)是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，在950°C-970°C下进行电解的应得到金属铝。冰晶石自身熔点为1009°C，但是，冰晶石-氧化铝融盐在950°C -970°C即完全熔化，因此，也不难理解自身熔点更低的CsF-A1F3、RbF-AlF3、KF-AlF3化合物与氧化铝(即Al2O3)能够在450°C~560°C反应并形成熔融的液态了。同理，CsF_A1F3、RbF_AlF3、KF-AlF3化合物与比氧化铝熔点更低的氧化镓的反应更容易。
[0022]但是，氧化镓与CsF_A1F3、RbF_AlF3、KF-AlF3反应生成的GaF3具有去除铝合金表面氧化膜的“特殊功能”，以及“稳弧性能”，在本发明试验过程中被发现了。发明人研究发现，在本发明的混合钎剂中添加0.001~1.5%的氧化镓，制备出的凹槽型铝合金复合焊丝可以用于弧焊和钎焊，其在TIG弧焊时，电弧稳定，焊缝成型美观，无气孔、无夹杂等缺陷，焊缝力学性能优异，这在目前的焊接材料中尚无先例。不过，由于其凹槽型铝合金复合焊丝的形状的局限性，目前只能用于TIG弧焊，还不能用于MIG焊，即这种凹槽型铝合金复合焊丝尽管可以制备成“盘状”，但是依然无法利用现有弧焊设备的“送丝系统”实现自动焊接，而只能用于TIG弧焊这种“半自动焊接”方法。
[0023]对氧化镓添加量的优化试验发现，其加入量控制在0.001~1.5% (质量百分数，下同)范围较为适宜。试验研究表明，氧化镓的添加量超过1.5%，达到10%时，电弧稳定性、焊缝成型、焊缝力学性能等指标仍然呈上升趋势，且无气孔、夹杂等缺陷，因此可以说氧化镓的添加量在1.5 ~10%范围仍然是“越高越好”。但是，由于镓是稀有元素，氧化镓的价格在2400元~2800元/公斤左右，而常用铝合金焊丝(如5356、4047)的售价一般在60元~80元/公斤左右，所以，从实用性、经济性考虑，氧化镓的添加量以不超过1.5%为宜。在保证弧焊、钎焊性能的前提下，加入量越低越好，有利于降低成本。但是，试验发现，氧化镓的添加量低于0.001 %后，其电弧稳定性显著变差，焊缝成形不好；钎焊时，熔化的铝合金钎料在母材表面的润湿、铺展性能变差，因此，氧化镓的添加量不能低于0.001%。
[0024]优化了混合钎剂各组分的添加范围:试验发现，混合钎剂主要组分CsF-AlF3钎剂可在I~90%范围变化；诎?^怀3钎剂可在0.01~35%范围变化；A1(0H)3可在0.001~20%范围变化；KF-AlF^i剂的变化范围几乎不受限制，这为“调节”混合钎剂的熔化温度提供了方便。因为铝合金从IXXX系到8XXX系，其熔点变化是很大的，如IXXX系主要是纯铝，合金元素含量很低，其熔点接近纯铝熔点660°C ;但是7XXX系铝合金，特别是近几年出现的锌-铝合金(如Zn98-A12、Zn85_A115、Zn78_A122等合金)，其熔点最低可低至380°C，对于钎焊来说，希望钎剂的熔点应低于钎料熔点或至少要接近钎料的熔点，否则钎焊无法顺利进行。如果采用常见的Nocolok钎剂(即KF-AlF3钎剂，KAlF4或K3AlF6),其熔点约为5650C，显然这种钎剂不适合与锌-铝合金钎料匹配。因此，降低KF-AlF3钎剂的含量，增加CsF-AlF3、RbF-AlF3钎剂的含量，可使钎剂熔点降低至440°C左右，从而使得钎剂能与锌-铝合金钎料相匹配，实现优质、高效、可靠的钎焊连接。对于IXXX系纯铝，其熔点接近纯铝熔点660°C，如果使用熔点在440°C左右的钎剂，显然也是不匹配的，因此，还必须使用熔点约为 565 °C 的 KF-AlF^f 剂。
[0025]本发明中，加入的Al (OH)3、氧化锌、氧化镓以及Al-Zr合金，则主要起调节电弧稳定性、钎剂活性以及钎剂流动性的作用，以使钎剂能够适应TIG弧焊、火焰钎焊、炉中钎焊以及电阻钎焊的需要。
[0026]铝合金复合焊丝的制造，除了合金材料尺寸及形状的设计与制备、钎剂成分设计与制备外，钎剂与合金材料的牢固结合也是技术关键之一，因此，粘结剂的选择很关键。
[0027]粘结剂的加入，除了保证能够把钎剂牢固地粘接在各种铝合金材料上之外，还要求其不能影响混合钎剂的“助焊性能”，因此，采用“正交试验”方法，确定了三种可使用的粘结剂，即水玻璃、环氧树脂、丙烯酸酯。通过研究混合钎剂与粘结剂的“交互作用”，进一步确定了混合钎剂的种类、加入量，使得三种粘结剂的加入量变化、浓度变化对混合钎剂的“助焊性能”影响甚微，方便了工业化生产时的品质管控。
[0028]根据本发明的“一种凹槽型铝合金复合焊丝及其制造方法”的配方比，叙述本发明的【具体实施方式】。
[0029]本发明的有益效果主要表现在:同时适用于TIG焊或钎焊、且有效兼顾低成本、高效率和高性能。
【专利附图】

【附图说明】
[0030]图1是凹槽型铝合金复合焊丝的焊丝带材的横截面示意图。
[0031]图2是凹槽型铝合金复合焊丝的横截面示意图。
[0032]图3是实施例1~8焊接性能试验结果图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0034]实施例1
[0035]参照图1和图2，一种凹槽型铝合金复合焊丝，包括焊丝带材，焊丝带材中间具凹槽，凹槽内填充混合钎剂；所述的焊丝带材为IXXX系~8XXX系铝合金焊丝带材；所述的混合钎剂成分按质量百分比为:1~90% CsF-AlFJi剂，0.01~35% RbF-AlFjrI^lK0.001~20% Al (OH)3,0.001 ~0.5%氧化锌(Zn0)，0.001 ~1.5%氧化镓(Ga2O3),0.001 ~2.0%Al-Zr合金，余量为KF-AlF3钎剂。
[0036]从图2可知，凹槽的截面积为1.216mm2,凹槽型焊丝的截面积为3.42mm2，约为凹槽的2.8倍。众所周知，铝的相对密度约为2.7，如果钎剂的相对密度控制在0.95~1.0的话，从图2尺寸计算可知，铝合金与钎剂质量比约为8: I。试验发现，在本发明混合钎剂成分范围内，铝合金(或称焊丝、焊丝带材)与钎剂(复合钎剂)质量比约为8: I时，能够满足“助焊”要求。凹槽的截面积小于该尺寸时，添加的钎剂量会显得不足，助焊性能稍差，钎焊速度要低于常规钎焊速度才能满足钎焊要求；如果凹槽大于现有尺寸，加入的钎剂又显得太多，焊后残渣也会增多。
[0037]先采用“序贯实验”方法优化、确定混合钎剂的配方。按照优化后的混合钎剂配方配合8类铝合金钎料(或焊丝)进行焊接(包括熔化焊、钎焊，下同)试验，确定了钎料(或焊丝)与钎剂的质量比为8: I时，既能满足钎焊的要求，也能满足TIG焊(即钨极氩弧焊)熔化焊接的技术要求。再经过换算，最终确定了图2的尺寸。其尺寸为在3.0mm宽、1.14_厚的带材上加工出1.60mm宽、0.76mm高的凹槽(矩形槽)，此时，弧焊或钎焊接头强度均在IOOMPa 以上。
[0038]本实施例中，所述的混合钎剂成分按质量百分比为:I % CsF-AlF3钎剂，35%RbF-AlF3 钎剂，20% Al (OH) 3，0.001 % 氧化锌，1.5 % 氧化镓，2.0 % Al-Zr 合金，余量为KF-AlF3 钎剂。
[0039]一种凹槽型铝合金复合焊丝的制造方法，包括以下步骤:
[0040](I)选用IXXX系~8XXX系铝合金焊丝线材，将铝合金焊丝线材通过轧辊使线材压扁成为扁丝，将扁丝通过带有型槽的垂直轧辊，制备成截面为凹槽型的铝焊丝；
[0041](2)在混合钎剂中加入粘结剂，搅拌均匀；所述的混合钎剂的各个成分按质量百分比为:1 ~90% CsF-AlF^f 剂，0.01 ~35% RbF-AlF3 钎剂，0.001 ~20% Al (OH) 3，0.001 ~0.5%氧化锌 ZnO,0.001 ~1.5%氧化镓 Ga2O3,0.001 ~2.0% Al-Zr 合金，余量为 KF-AlF3钎剂；
[0042](3)将添加了粘结剂的混合钎剂填满凹槽，混合钎剂压紧和压实，钎剂自然晾干，制得凹槽型铝合金复合焊丝。
[0043]本实施例中，采用焊丝制备成凹槽型焊丝带材，采用粘结剂将混合钎剂均匀、牢固地涂覆并粘结在凹槽内。该复合焊丝可用于TIG电弧焊接方法焊接铝及铝合金，亦可采用火焰钎焊、感应钎焊、炉中钎焊方法，钎焊铝-铝合金、铝-铜合金以及铝合金-铜合金。焊缝或钎缝不仅具有 较高的强度和气密性，同时具有极佳的润湿、铺展性能和渗透性能。
[0044]本实施例中，采用市售直径为Φ 2mm的IXXX系~8XXX系铝合金焊丝(或线材)，采用市售通用型轧机先将焊丝轧制成扁丝，扁丝通过一对自制的带有型槽的垂直轧辊轧制，即可得到所需凹槽型焊丝(或线材)。
[0045]采用市售直径为Φ2πιπι的IXXX系~8ΧΧΧ系铝合金焊丝(或线材)，采用市售通用型轧机先将焊丝轧制成扁丝，扁丝通过一对自制的带有型槽的垂直轧辊轧制，即可得到所需凹槽型焊丝(或线材)。
[0046]本发明的目的是要发明出一种可以同时“适用于弧焊及钎焊用铝合金复合焊丝”，因此，要同时可虑弧焊与钎焊的相同之处和不同之处。相同之处是，无论弧焊与钎焊，添加适量的、合适的的“钎剂或混合钎剂”，均可对弧焊与钎焊的焊接过程和焊接接头力学性能产生有利影响；不同之处是，钎焊比弧焊对钎剂“加入量”的要求更为严格。钎剂加多了(即钎剂质量与铝合金钎料或焊丝的质量比)，焊后残渣会影响钎焊接头的性能。这是因为钎焊常采用的“搭接接头”，钎剂太多时，钎剂很难完全从搭接处“浮出来”，容易在“搭接接头”处内部形成“夹渣”缺陷，从而降低钎焊接头的力学性能。根据“行业要求平均值”，钎焊接头的“搭接接头”强度要大于等于lOOMPa，因此，本发明过程考虑的“关键因素”之一是钎焊接头强度必须大于等于lOOMPa。弧焊时，钎剂(弧焊时称之为焊剂或添加剂或活性剂等等)的量多量少对焊接接头力学性能影响不大，只是如果钎剂残渣有腐蚀性的话，会对焊接接头的使用带来潜在的腐蚀性(当然，本发明的钎剂或称混合钎剂腐蚀性极低)。然而对于钎焊来说，钎剂太多肯定不行，但是太少，其助焊性能也会因为“去除氧化膜的性能不足”而使钎焊接头“有效搭接面积”减少从而使钎焊接头力学性能降低而达不到规定的lOOMPa。[0047]试验发现，本发明所采用的钎剂混合均匀后的密度(考虑了“松装密度”)约为0.95~1.0,已知铝的相对密度约为2.7，由于实际生产过程中，钎剂的“真实密度”不像铝的密度那样可以准确控制，且在凹槽中的加入量也是无法准确控制的(因为钎剂在涂覆过程低于凹槽面、高于凹槽面、压实程度等都是无法准确或精确控制的)，因此，本发明过程中，以弧焊与钎焊两种焊接工艺时，弧焊或钎焊接头强度大于等于IOOMPa以上为合格标准，从而通过“设定凹槽截面积”来确定凹槽尺寸以满足钎剂与铝合金(即钎料或焊丝)的质量比(即控制“钎剂加入量”)，从而达到本发明的目的。
[0048]本发明所述凹槽型铝合金复合焊丝制造过程可以通过下述工序得到实现。
[0049]I)首先将市售直径为Φ2πιπι的铝合金焊丝线材通过一对垂直放置的轧辊，使线材压扁成为厚度为1.15mm、宽度为(2.95±0.05) mm的扁丝；
[0050]2)将扁丝通过一对带有自制型槽的垂直轧辊加工设备，即可制造成截面为凹槽型的铝焊丝(或称凹槽型焊带)(参见图1、图2);
[0051]3)在发明所述混合钎剂中加入适量本发明所述粘结剂，搅拌均匀备用。在市售的有缝药芯焊丝生产设备上，利用其“粉料添加装置”，将添加了粘结剂的混合钎剂填满凹槽，让其通过尺寸为1.15mm (厚度)X2.95_ (宽度)的模具，刮削掉高出凹槽面的混合钎剂，随后通过垂直轧辊(轧辊间隙为1.14_)，将混合钎剂压紧、压实。钎剂经I~3小时自然晾干即可。 [0052]通过上述三个步骤，即可制造出凹槽型弧焊及钎焊用铝合金复合焊丝，且易于大
批量生产。
[0053]本实施例中，采用市售直径为Φ2πιπι的SA11070 (1XXX系铝合金。参见GB/Τ10858-2008《铝及铝合金焊丝》表1焊丝化学成分，下同。)铝合金焊丝，取1% CsF-AlF3钎剂，35% RbF-AlF3 钎剂，20% Al (OH) 3，0.001 %氧化锌，1.5 %氧化镓，2.0% Al-Zr 合金，余量为KF-AlF^f剂的混合钎剂，采用市售水玻璃作为粘结剂，将混合钎剂调制成膏状，搅拌均匀备用。在市售的有缝药芯焊丝生产设备上，利用其“粉料添加装置”，将将已搅拌均匀的混合钎剂填满凹槽，让其通过尺寸为1.15mm (厚度)X2.95mm (宽度)的模具，刮削掉高出凹槽面的混合钎剂，随后通过垂直轧辊(轧辊间隙为1.14_)，将混合钎剂压紧、压实。钎剂经I~3小时自然晾干即可。
[0054]实施例2
[0055]参照图1和图2，本实施例中，所述的混合钎剂成分按质量百分比为:90%CsF-AlF3 钎剂，0.01 % RbF-AlF3 钎剂，0.001 % Al (OH)3,0.5 % 氧化锌，0.001 %氧化镓，0.001% Al-Zr合金，余量为KF-AlF3钎剂。
[0056]采用市售直径为Φ2πιπι的SA12319(2XXX系铝合金。参见GB/T10858-2008《铝及铝合金焊丝》表1焊丝化学成分，下同。)铝合金焊丝，取90% CsF-AlF3钎剂，0.01% RbF-AlF3钎剂，0.001% Al (OH) 3,0.5%氧化锌，0.001%氧化镓，0.001 % Al-Zr 合金，余量为 KF-AlF3钎剂的混合钎剂，采用市售环氧树脂作为粘结剂，将混合钎剂调制成膏状，搅拌均匀备用。在市售的有缝药芯焊丝生产设备上，利用其“粉料添加装置”，将已搅拌均匀的混合钎剂填满凹槽，让其通过尺寸为1.15mm (厚度)X2.95mm (宽度)的模具，刮削掉高出凹槽面的混合钎剂，随后通过垂直轧辊(轧辊间隙为1.14_)，将混合钎剂压紧、压实。钎剂经I~3小时自然晾干即可。[0057]本实施例的其他方案均与实施例1相同。
[0058]实施例3
[0059]参照图1和图2，本实施例中，所述的混合钎剂成分按质量百分比为:45%CsF-AlF3 钎剂，18 % RbF-AlF3 钎剂，9.5 % Al (OH) 3，0.25 % 氧化锌，0.8 % 氧化镓，0.9 %Al-Zr合金，余量为KF-AlF3钎剂。
[0060]采用市售直径为Φ2ι?πι的SA13103 (3ΧΧΧ系铝合金。参见GB/T10858-2008《铝及铝合金焊丝》表I焊丝化学成分，下同。)铝合金焊丝，取45% CsF-AlF3钎剂，18% RbF-AlF3钎剂，9.5% Al (OH) 3,0.25%氧化锌，0.8%氧化镓，0.9% Al-Zr合金，余量为KF-AlFji剂的混合钎剂，采用市售丙烯酸酯作为粘结剂，将混合钎剂调制成膏状，搅拌均匀备用。在市售的有缝药芯焊丝生产设备上，利用其“粉料添加装置”，将已搅拌均匀的混合钎剂填满凹槽，让其通过尺寸为1.15mm (厚度)X2.95mm (宽度)的模具，刮削掉高出凹槽面的混合钎剂，随后通过垂直轧辊(轧辊间隙为1.14_)，将混合钎剂压紧、压实。钎剂经I?3小时自然晾干即可。
[0061 ] 本实施例的其他方案均与实施例1相同。
[0062]实施例4
[0063]参照图1和图2，本实施例中，所述的混合钎剂成分按质量百分比为:I % CsF-AlF3钎剂，0.01 % RbF-AlF3 钎剂，0.001 % Al (OH)3,0.001 % 氧化锌，0.001 % 氧化镓，0.001 %Al-Zr合金，余量为KF-AlF3钎剂。
[0064]采用市售直径为Φ 2mm的SA14047(4XXX系铝合金。参见GB/T10858-2008《铝及铝合金焊丝》表I焊丝化学成分，下同。)铝合金焊丝，取I % CsF-AlF3钎剂，0.0I % RbF-AlF3钎剂，0.001% Al (OH) 3，0.001%氧化锌，0.001%氧化镓，0.001% Al-Zr 合金，余量为 KF-AlF3钎剂的混合钎剂，采用市售水玻璃作为粘结剂，将混合钎剂调制成膏状，搅拌均匀备用。在市售的有缝药芯焊丝生产设备上，利用其“粉料添加装置”，将已搅拌均匀的混合钎剂填满凹槽，让其通过尺寸为1.15mm (厚度)X2.95mm (宽度)的模具，刮削掉高出凹槽面的混合钎剂，随后通过垂直轧辊(轧辊间隙为1.14_)，将混合钎剂压紧、压实。钎剂经I?3小时自然晾干即可。
[0065]本实施例的其他方案均与实施例1相同。
[0066]实施例5
[0067]参照图1和图2，本实施例中，所述的混合钎剂成分按质量百分比为:38%CsF-AlF3 钎剂，0.02 % RbF-AlF3 钎剂，0.001 % Al (OH)3,0.001 % 氧化锌，0.01 % 氧化镓，0.6% Al-Zr合金，余量为KF-AlF3钎剂。
[0068]采用市售直径为Φ2_的SA15356 (5ΧΧΧ系铝合金。参见GB/T10858-2008《铝及铝合金焊丝》表I焊丝化学成分)铝合金焊丝，取38% CsF-AlF3钎剂，0.02% RbF-AlF3钎剂，0.001 % Al (OH) 3，0.001 %氧化锌，0.01 %氧化镓，0.6% Al-Zr 合金，余量为 KF-AlF3 钎剂的混合钎剂，采用市售环氧树脂与丙烯酸酯(环氧树脂:丙烯酸酯=1: 2)作为粘结剂，将混合钎剂调制成膏状，搅拌均匀备用。在市售的有缝药芯焊丝生产设备上，利用其“粉料添加装置”，将已搅拌均勻的混合钎剂填满凹槽，让其通过尺寸为1.15mm (厚度)X2.95mm(宽度)的模具，刮削掉高出凹槽面的混合钎剂，随后通过垂直轧辊(轧辊间隙为1.14_)，将混合钎剂压紧、压实。钎剂经I?3小时自然晾干即可。[0069]本实施例的其他方案均与实施例1相同。
[0070]实施例6
[0071]参照图1和图2，本实施例中，所述的混合钎剂成分按质量百分比为:15%CsF-AlF3 钎剂，2 % RbF-AlF3 钎剂，0.1 % Al (OH) 3，0.02 % 氧化锌，0.002 % 氧化镓，0.02 %Al-Zr合金，余量为KF-AlF3钎剂。
[0072]采用市售直径为Φ2πιπι的6061 (6ΧΧΧ系铝合金。参见GB/T3190-1996《变形铝及铝合金化学成分》表1 (续)，化学成分，下同。)铝合金丝材，取15% CsF-AlF3钎剂，2%RbF-AlF^f 剂，0.1 % Al (OH) 3,0.02%氧化锌，0.002%氧化镓，0.02% Al-Zr 合金，余量为KF-AlF3钎剂的混合钎剂，采用市售丙烯酸酯作为粘结剂，将混合钎剂调制成膏状，搅拌均匀备用。在市售的有缝药芯焊丝生产设备上，利用其“粉料添加装置”，将已搅拌均匀的混合钎剂填满凹槽，让其通过尺寸为1.15mm (厚度)X2.95mm (宽度)的模具，刮削掉高出凹槽面的混合钎剂，随后通过垂直轧辊(轧辊间隙为1.14_)，将混合钎剂压紧、压实。钎剂经I~3小时自然晾干即可。
[0073]本实施例的其他方案均与实施例1相同。
[0074]实施例7
[0075]参照图1和图2，本实施例中，所述的混合钎剂成分按质量百分比为:52.5%CsF-AlF3 钎剂，0.8 % RbF-AlF3 钎剂，0.001 % Al (OH)3,0.001 % 氧化锌，0.001 % 氧化镓，0.01% Al-Zr合金，余量为KF-AlF3钎剂。
[0076]采用市售直径为Φ2πιπι的Zn78_A122 (7XXX系铝合金)铝合金丝材，取52.5 %CsF-AlF3 钎剂，0.8 % RbF-AlF3 钎剂，0.001 % Al (OH)3,0.001 % 氧化锌，0.001 % 氧化镓，
0.01 % Al-Zr合金，余量为KF-AlF3钎剂的混合钎剂，采用市售水玻璃作为粘结剂，将混合钎剂调制成膏状，搅拌均匀备用。在市售的有缝药芯焊丝生产设备上，利用其“粉料添加装置”，将已搅拌均匀的混合钎剂填满凹槽，让其通过尺寸为1.15mm (厚度)X2.95mm (宽度)的模具，刮削掉高出凹槽面的混合钎剂，随后通过垂直轧辊(轧辊间隙为1.14_)，将混合钎剂压紧、压实。钎剂经I~3小时自然晾干即可。
[0077]本实施例的其他方案均与实施例1相同。
[0078]实施例8
[0079]参照图1和图2，本实施例中，所述的混合钎剂成分按质量百分比为:45%CsF-AlF3 钎剂，6 % RbF-AlF3 钎剂，0.05 % Al (OH) 3，0.05 % 氧化锌，0.02 % 氧化镓，0.05 %Al-Zr合金，余量为KF-AlF3钎剂。
[0080]采用市售直径为Φ2πιπι的8090 (8ΧΧΧ系铝合金。参见GB/T3190-1996《变形铝及铝合金化学成分》表1 (续)，化学成分，下同。)铝合金焊丝，取45% CsF-AlF3钎剂，6%RbF-AlF^f 剂，0.05% Al (OH) 3,0.05%氧化锌，0.02%氧化镓，0.05% Al-Zr 合金，余量为KF-AlF3钎剂的混合钎剂，采用市售环氧树脂作为粘结剂，将混合钎剂调制成膏状，搅拌均匀备用。在市售的有缝药芯焊丝生产设备上，利用其“粉料添加装置”，将已搅拌均匀的混合钎剂填满凹槽，让其通过尺寸为1.15mm (厚度)X2.95mm (宽度)的模具，刮削掉高出凹槽面的混合钎剂，随后通过垂直轧辊(轧辊间隙为1.14_)，将混合钎剂压紧、压实。钎剂经I~3小时自然晾干即可。
[0081 ] 本实施例的其他方案均与实施例1相同。[0082] 将实施例1?实施例8分别按照GB/T11363-2008《钎焊接头强度试验方法》、GB/T22086-2008《铝及铝合金弧焊推荐工艺》进行钎焊、弧焊试验的试验数据列成图3，可以更清楚地了解和理解本项发明的技术特点和技术效果。
【权利要求】
1.一种凹槽型铝合金复合焊丝，包括焊丝带材，其特征在于:所述焊丝带材的横截面中间开有凹槽，凹槽内填充混合钎剂；所述的焊丝带材为IXXX系~8XXX系铝合金焊丝带材；所述的混合钎剂的各个成分按质量百分比为:1~90% CsF-AlF3钎剂，0.01~35%RbF-AlFjrI^L0.001 — 20% Al (OH)3,0.001 ~0.5 % 氧化锌 ZnO，0.001 ~1.5% 氧化镓Ga2O3,0.001 ~2.0% Al-Zr 合金，余量为 KF-AlF^f剂。
2.如权利要求1所述的凹槽型铝合金复合焊丝，其特征在于:所述焊丝带材与所述混合钎剂的质量比为8: I。
3.如权利要求1所述的凹槽型铝合金复合焊丝，其特征在于:所述焊丝带材的横截面呈中心对称，所述凹槽的宽度为1.6mm，所述铝焊丝的宽度为3.0mm，所述凹槽的高度为0.76mm,所述招焊丝的厚度为1.14mm。
4.一种如权利要求1所述的凹槽型铝合金复合焊丝的制造方法，其特征在于:所述制造方法包括以下步骤: (1)选用IXXX系~8XXX系铝合金焊丝线材，将铝合金焊丝线材通过轧辊使线材压扁成为扁丝，将扁丝通过带有型槽的垂直轧辊，制备成截面为凹槽型的铝焊丝； (2)在混合钎剂中加入粘结剂，搅拌均匀；所述的混合钎剂的各个成分按质量百分比为:1 ~90% CsF-AlF3 钎剂，0.01 ~35% RbF-AlF3 钎剂，0.001 ~20% Al (OH)3,0.001 ~0.5%氧化锌 ZnO,0.001 ~1.5%氧化镓 Ga2O3,0.001 ~2.0% Al-Zr 合金，余量为 KF-AlF3钎剂； (3)将添加了粘结剂的混合钎剂填满凹槽，混合钎剂压紧和压实，钎剂自然晾干，制得凹槽型铝合金复合焊 丝。
5.如权利要求4所述的凹槽型铝合金复合焊丝的制造方法，其特征在于:所述步骤(3)中，刮削掉高出凹槽面的混合钎剂，随后通过垂直轧辊将混合钎剂压紧、压实。
6.如权利要求4或5所述的凹槽型铝合金复合焊丝的制造方法，其特征在于:所述焊丝带材与所述混合钎剂的质量比为8: I。
7.如权利要求4或5所述的凹槽型铝合金复合焊丝的制造方法，其特征在于:所述铝焊丝的横截面呈中心对称，所述凹槽的宽度为1.6mm，所述铝焊丝的宽度为3.0mm，所述凹槽的高度为0.76mm，所述铝焊丝的厚度为1.14mm。
8.如权利要求4或5所述的凹槽型铝合金复合焊丝的制造方法，其特征在于:所述粘结剂为以下一种或两种及以上混合:①水玻璃，②环氧树脂，③丙烯酸酯。
【文档编号】B23K35/40GK103990917SQ201410135474
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】王博, 薛松柏, 林中强 申请人:浙江宇光铝材有限公司