本发明涉及焊接材料技术领域，具体涉及一种原位合成金属覆层药皮银钎焊条及其制备方法。
背景技术：
管路的传统钎焊工艺是采用丝或条状钎料手工火焰钎焊的方式，火焰钎焊温度高、加热快，但容易出现加热不均匀、过烧等问题，并且钎焊铜等导热快的金属时加热时间较长。钎焊时用丝或条状钎料粘钎剂使用或加热前预先将钎剂涂覆在工件上，钎料用量无法保证，且容易出现焊漏、焊堵等问题，随之而来的是返工、返修甚至报废，造成钎料和原材料的浪费，增加制造成本。此外，钎料粘钎剂或预先涂覆钎剂的操作，增加了焊前工序和操作时间，并在钎焊工艺中又增加了一个变量，从而影响了焊接的一致性和质量的稳定性。此种钎焊工艺复杂、生产效率低、不易准确控制钎剂的用量，经常出现钎剂添加过多或不均匀现象，造成钎剂浪费、钎剂残渣还较难清洗，易腐蚀接头；接头的焊接质量多依赖于操作员的水平，易产生缺陷。
随着高频感应焊机的发展，感应钎焊工艺在管路连接中的应用得到了突飞猛进的发展。感应钎焊操作简便、加热相对均匀、经济性好，不需要加热整个部件，允许快速局部加热，以最小的强度损失连接高强度的元件。为了节约钎料并产生质量稳定的接头，控制钎料的使用量，预成型钎料应用越来越多（预成型钎料是依据焊缝形态定制而成具有一定形态的钎料），最常见的形态是环状。
目前，管路钎焊中应用的钎料钎剂复合型钎料环只有药芯钎料环和自带钎剂型钎料环，由于药芯钎料的加工性能受其成分的制约，很多成分药芯钎料存在深加工性能差的缺陷，只能制备成条，难以制备成环状（药芯钎料制备方法：将钎料轧制成带状，再钎料带轧成u型槽，加入钎剂，最后经过多道次孔型的轧制合口形成o形管状结构的药芯钎料，然后经拉拔减径制备成药芯钎料），空调、冰箱等行业管路钎焊最有应用前景的是药皮银钎焊条。然而，目前公开的自带钎剂型钎料环存在以下缺点：感应加热时，为了保证钎焊效率和接头质量，药皮银钎焊条与被焊管路之间必须快速传热，所以药皮银钎焊条中药皮的厚度不能太厚，否则影响传热效率。为了保证中药皮去除氧化膜能力，则需提高药皮中钎剂活性，所以药皮银钎焊条的药皮中常含有硼酐、氟化钾、氟氢化钾等无机物，极易吸潮而脱落掉块，且吸潮后的钎剂层具有腐蚀性，严重腐蚀被药皮包覆的钎料芯，尤其是铜磷钎料易氧化、易被腐蚀而“生锈”，钎料芯“生锈”后严重影响药皮银钎焊条的储存、运输、外观和使用性能，为了避免药皮吸潮后腐蚀钎料芯，不得不选用吸潮性较弱的钎剂，导致钎剂活性很低（钎剂主要作用是去除被焊金属表面氧化膜、保护被焊金属不被氧化，钎剂活性主要指去除氧化膜的能力）；钎焊不锈钢和锰黄铜时表面的cr2o3、tio2和mno2比较稳定，难以去除；目前工程中将难钎焊金属表面镀覆一层铜或镍来改善其钎焊性，但是无论采用电镀还是化学镀增加一道工序、操作复杂、成本也相应增加且对环境污染严重。
技术实现要素：
本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种原位合成金属覆层药皮银钎焊条及其制备方法。
本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种原位合成金属覆层药皮银钎焊条，由条状银钎料芯和包覆在银钎料芯外部的药皮组成，所述银钎料芯由以下重量百分比的原料制成：ag10～50%、cu15～45%、zn17～40%、sn1～3%、p0.1%～0.5%、ni0.5～2%、si0.1～0.3%和li0.1～0.3%；所述药皮由以下重量百分比的原料制成：单质硼微粉5～10%、硼氢化钠5～10%、氟硼酸钾15～30%、硼酐25～40%、氟化钠10～30%、氟氢化钾2～4%、硫酸铜1～5%、聚苯乙烯0.1～2%和邻苯二甲酸二丁酯0.2～2%。
作为本发明一种原位合成金属覆层药皮银钎焊条的进一步优化：所述银钎料芯（1）由以下重量百分比的原料制成：ag34%、cu35.8%、zn27%、sn1.5%、p0.4%、ni1%、si0.15%和li0.15%。
作为本发明一种原位合成金属覆层药皮银钎焊条的进一步优化：所述银钎料芯（1）由以下重量百分比的原料制成：ag50%、cu32%、zn14%、sn1.75%、p0.5%、ni1.5%、si0.1%和li0.15%。
一种原位合成金属覆层药皮银钎焊条的制备方法，包括以下步骤：
a）将银钎料的原料按各组分的质量百分比加入中频冶炼炉坩埚内，通过冶炼、浇铸、挤压以及拉拔得到条状银钎料芯;
b）将条状银钎料芯放入超声波清洗设备中，加入金属清洗剂，对条状银钎料芯表面进行去油污清洗；
c）将硫酸和水按1:10的比例配制成酸洗溶液，将去污后的条状银钎料芯放入酸洗溶液中浸泡；
d）将酸洗后的条状银钎料芯进行漂洗，然后在钝化剂中进行钝化处理，随后将条状银钎料芯烘干；
e）取药皮的原料按各组分的质量百分比进行混合，加入40%的乙酸乙酯并搅拌均匀，制成药皮溶液，待用；
f）将上述药皮溶液用压涂机压涂到条状银钎料芯的外部,将涂覆好的药皮银钎焊条烘干得到银钎焊条。
作为本发明一种原位合成金属覆层药皮银钎焊条的制备方法的进一步优化：所述步骤c）中将条状银钎料芯放入酸洗溶液中，在温度为40-70℃的条件下浸泡3-20min。
作为本发明一种原位合成金属覆层药皮银钎焊条的制备方法的进一步优化：所述步骤d）中将条状银钎料芯放入100-150℃的烘箱中烘干。
有益效果
一、本发明制备的原位合成金属覆层药皮银钎焊条实现了钎焊过程中自反应在被钎焊金属表面涂覆一层铜膜（在钎焊温度下，熔化的银钎剂呈电离状态，铜离子获得电子后以纯铜形式沉积在被焊金属表面），钎料芯润湿性好、流动性佳、有自钎作用、锌不易挥发，且药皮活性高、吸潮性弱、碳残留少、塑韧性好等优点,特别适合钎焊不锈钢、锰黄铜等组件；
二、本发明的银钎料芯中加入了少量的磷，可降低钎料熔点、提高钎料流动性，加入镍可提高不锈钢接头强度，加入少量锂具有自钎作用，其原因是氧化锂与不锈钢表面氧化铬能形成低熔点复合化合物（如li2cro4为低熔点物质，其熔点约520℃）；此外，氧化锂能与周围水蒸气反应，形成低熔点化合物lioh（熔点约450℃），液态氢氧化锂能溶解钎剂难以去除的被钎焊金属表面的氧化膜，同时，氢氧化锂呈液态薄膜状覆盖于被钎焊金属表面，能保护被焊金属不被氧化；另外，锂是表面活性物质，能提高钎料芯的润湿性，且在银钎料中固溶度较大，不易形成金属间化合物。本发明在钎料芯中加入少量硅是为了防止在钎焊时锌挥发，使料的熔点升高，接头中产生气孔，破坏钎缝的致密性；另外，锌蒸气有毒，危害操作工健康；由于钎焊时硅易氧化，和钎剂中的硼酸盐形成低熔点的硅酸盐，覆盖在熔化成液态的钎料表面，阻止锌的挥发；
三、本发明在药皮中加入聚苯乙烯作为粘接剂，聚苯乙烯在钎焊过程中受热分解炭残留少、不会在钎缝中产生夹杂，钎焊接头可靠性高且成本低，但聚苯乙烯韧性较差；在药皮中添加邻苯二甲酸二丁酯作为增韧剂，以保证药皮具有一定塑韧性，在制备过程中以乙酸乙酯为溶剂，能很好的溶解聚苯乙烯和邻苯二甲酸二丁酯，加入硫酸铜经过加热后发生反应会在被焊金属表面涂覆一层铜膜，尤其是在难钎焊金属表面（如不锈钢、锰黄铜等）涂覆铜膜后有助于钎焊顺利进行。
附图说明
图1为本发明制得药皮银钎焊条（横截面为圆形）的结构示意图；
图2为本发明制得药皮银钎焊条（横截面为扁圆形）的结构示意图；
图中标记：1、银钎料芯，2、药皮。
具体实施方式
以下结合具体实施方式进一步对本发明的技术方案进行阐述。
实施例1
一种原位合成金属覆层药皮银钎焊条的制备方法，包括以下步骤：
a）按照以下质量百分比取ag34%、cu35.8%、zn27%、sn1.5%、p0.4%、ni1%、si0.15%和li0.15%,将各组分加入中频冶炼炉坩埚内，通过冶炼、浇铸、挤压以及拉拔得到条状银钎料芯;
b）将条状银钎料芯放入超声波清洗设备中，加入金属清洗剂，对条状银钎料芯表面进行去油污清洗；
c）将硫酸和水按1:10的比例配制成酸洗溶液，将去污后的条状银钎料芯放入酸洗溶液中，在温度为60℃的条件下浸泡10min；
d）将酸洗后的条状银钎料芯进行漂洗，然后在钝化剂中进行钝化处理，随后将条状银钎料芯放入130℃的烘箱中烘干；
e）按照以下质量百分比取单质硼微粉6%、硼氢化钠6%、氟硼酸钾25%、硼酐34%、氟化钠20%、氟氢化钾3%、硫酸铜4%、聚苯乙烯1%和邻苯二甲酸二丁酯1%,取药皮的原料按各组分的质量百分比进行混合，然后加入上述原料总重量40%的乙酸乙酯并搅拌均匀，制成药皮溶液，待用；
f）将上述药皮溶液用压涂机压涂到条状银钎料芯的外部,将涂覆好的药皮银钎焊条烘干得到银钎焊条。
实施例2
一种原位合成金属覆层药皮银钎焊条的制备方法，包括以下步骤：
a）按照以下质量百分比取ag50%、cu32%、zn14%、sn1.75%、p0.5%、ni1.5%、si0.1%和li0.15%,将各组分加入中频冶炼炉坩埚内，通过冶炼、浇铸、挤压以及拉拔得到条状银钎料芯;
b）将条状银钎料芯放入超声波清洗设备中，加入金属清洗剂，对条状银钎料芯表面进行去油污清洗；
c）将硫酸和水按1:10的比例配制成酸洗溶液，将去污后的条状银钎料芯放入酸洗溶液中，在温度为40℃的条件下浸泡20min；
d）将酸洗后的条状银钎料芯进行漂洗，然后在钝化剂中进行钝化处理，随后将条状银钎料芯放入100℃的烘箱中烘干；
e）按照以下质量百分比取单质硼微粉5%、硼氢化钠10%、氟硼酸钾30%、硼酐35%、氟化钠11%、氟氢化钾2%、硫酸铜5%、聚苯乙烯0.5%和邻苯二甲酸二丁酯1.5%,取药皮的原料按各组分的质量百分比进行混合，然后加入上述原料总重量40%的乙酸乙酯并搅拌均匀，制成药皮溶液，待用；
f）将上述药皮溶液用压涂机压涂到条状银钎料芯的外部,将涂覆好的药皮银钎焊条烘干得到银钎焊条。
实施例3
一种原位合成金属覆层药皮银钎焊条的制备方法，包括以下步骤：
a）按照以下质量百分比取ag40%、cu30%、zn25%、sn2.5%、p0.5%、ni1.6%、si0.2%和li0.2%,将各组分加入中频冶炼炉坩埚内，通过冶炼、浇铸、挤压以及拉拔得到条状银钎料芯;
b）将条状银钎料芯放入超声波清洗设备中，加入金属清洗剂，对条状银钎料芯表面进行去油污清洗；
c）将硫酸和水按1:10的比例配制成酸洗溶液，将去污后的条状银钎料芯放入酸洗溶液中，在温度为70℃的条件下浸泡15min；
d）将酸洗后的条状银钎料芯进行漂洗，然后在钝化剂中进行钝化处理，随后将条状银钎料芯放入150℃的烘箱中烘干；
e）按照以下质量百分比取单质硼微粉8%、硼氢化钠8%、氟硼酸钾15%、硼酐40%、氟化钠18%、氟氢化钾4%、硫酸铜3%、聚苯乙烯2%和邻苯二甲酸二丁酯2%,取药皮的原料按各组分的质量百分比进行混合，然后加入上述原料总重量40%的乙酸乙酯并搅拌均匀，制成药皮溶液，待用；
f）将上述药皮溶液用压涂机压涂到条状银钎料芯的外部,将涂覆好的药皮银钎焊条烘干得到银钎焊条。
实施例4
一种原位合成金属覆层药皮银钎焊条的制备方法，包括以下步骤：
a）按照以下质量百分比取ag30%、cu40%、zn26%、sn1.5%、p0.5%、ni1.5%、si0.3%和li0.2%,将各组分加入中频冶炼炉坩埚内，通过冶炼、浇铸、挤压以及拉拔得到条状银钎料芯;
b）将条状银钎料芯放入超声波清洗设备中，加入金属清洗剂，对条状银钎料芯表面进行去油污清洗；
c）将硫酸和水按1:10的比例配制成酸洗溶液，将去污后的条状银钎料芯放入酸洗溶液中，在温度为50℃的条件下浸泡10min；
d）将酸洗后的条状银钎料芯进行漂洗，然后在钝化剂中进行钝化处理，随后将条状银钎料芯放入120℃的烘箱中烘干；
e）按照以下质量百分比取单质硼微粉10%、硼氢化钠5%、氟硼酸钾30%、硼酐25%、氟化钠21%、氟氢化钾3%、硫酸铜4%、聚苯乙烯1%和邻苯二甲酸二丁酯1%,取药皮的原料按各组分的质量百分比进行混合，然后加入上述原料总重量40%的乙酸乙酯并搅拌均匀，制成药皮溶液，待用；
f）将上述药皮溶液用压涂机压涂到条状银钎料芯的外部,将涂覆好的药皮银钎焊条烘干得到银钎焊条。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。