本发明涉及焊丝技术领域，尤其涉及一种含银和锡的铝合金焊丝及其制备方法。
背景技术：
随着焊接技术的发展，铝及铝合金焊接结构己广泛应用于民用及军工领域，如各种化工容器、交通工具、舰船、飞机、宇宙探测器、火箭等。其中，焊丝为影响焊缝金属组织、成分、固-液相线温度、焊缝的耐腐蚀性、近缝区母材的热裂性及力学性能的重要因素。铝合金焊丝内部质量很大程度上取决于原铝材的质量。在铝合金焊丝的制备过程中，铝合金熔炼除气效果不佳，将会使铝合金焊丝氢含量偏高，致使在焊接过程中生成较多的气孔，同时铝合金具有热膨胀系数大的缺陷，焊缝处易产生裂纹。因此，现有的铝合金焊丝在使用的过程中存在焊接接头强度低，往往只有母材强度的60％-70％的缺陷，同时塑性欠佳，在使用的过程中容易开裂，从而限制了其应用。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种含银和锡的铝合金焊丝及其制备方法，所述铝合金焊丝组织致密，表面光滑，焊接性能稳定，焊接接头的硬度和强度高，塑性好，抗开裂性能优异。
本发明提出的一种含银和锡的铝合金焊丝，其成分按质量百分比包括：Mg：2.5-4.2％、Ti：0.1-0.2％、Cr：0.5-1.2％、Mn：0.5-1.5％、Hf：0.01-0.1％、Sc：0.02-0.12％、B：0.01-0.08％、Er：0.05-0.15％、Yb：0.05-0.12％、Zr：0.1-0.38％、Ag：0.01-0.1％、Sn：0.1-0.8％、In：0.005-0.025％、Mo：0.5-1.5％、W：0.3-1.2％、V：0.2-1.3％、Cu：0.8-3％、Co：0.01-0.08％、Ca：0.01-0.1％、Fe+Si≤0.3％、Zn≤0.2％，其它杂质元素单个含量≤0.05％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。
优选地，其成分中，Ag、In、Sn的质量百分比满足以下关系式：Ag+In+Sn≥0.58％。
优选地，其成分中，Hf、Sc、Er、Yb、Zr的质量百分比满足以下关系式：Hf+Sc+Er+Yb+Zr≥0.56％。
优选地，其成分中，B、Zr的质量百分比满足以下关系式：2×B≤Zr，且B+Zr≥0.34％。
本发明还提出的一种所述含银和锡的铝合金焊丝的制备方法，包括熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理；其中，所述表面处理包括脱脂、抛光和钝化。
优选地，在均匀化过程中，均匀化的温度为475-490℃，均匀化的时间为30-40h。将均匀化的温度控制在475-490℃，均匀化的时间控制在30-40h，使体系中的枝晶逐渐消失，非平衡相也逐渐回溶到合金基体中，显著改善了焊丝的综合性能。
优选地，在挤压过程中，挤压比为30-35，挤压速度为3-4.5m/min。
优选地，在拉制前，还包括去应力退火，其中，去应力退火温度为350-370℃，时间为60-80h。在拉制前进行了去应力退火，并将去应力退火温度控制在350-370℃，时间控制在60-80h，充分消除加工硬化效应的同时又避免了晶粒过于长大而不利于拉伸。
优选地，在脱脂过程中，所用的脱脂剂其原料按重量份包括：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺20-35份、壬基酚聚氧乙烯醚5-10份、十二烷基苯磺酸钠3-15份、偏硅酸钠1-5份、磷酸三钠3-5份、氢氧化钠0.5-2份、葡萄糖酸2-10份、N-甲基甘氨酸2-5份、二异辛基磷酸2-5份、苯并三氮唑0.5-1份、苯甲酸钠0.5-4份、乙二醇丁醚2-10份、乙醇1-5份、水150-180份；所用的脱脂剂的原料中，选择了椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠进行复配作为表面活性剂，使其发挥协同作用，润湿、分散效果好，偏硅酸钠、磷酸三钠、氢氧化钠、葡萄糖酸、N-甲基甘氨酸、二异辛基磷酸配合作为助洗剂加入体系中，与表面活性剂具有协同作用，对污垢的乳化、分散、抗再沉积和增溶作用优异，加入了苯并三氮唑和苯甲酸钠作为缓蚀剂，并控制了两者的含量，显著提高了焊丝的防腐蚀性能；同时加入了乙二醇丁醚和乙醇，提高了出油率。
本发明含银和锡的铝合金焊丝，通过选择体系中的合金元素，并优化了其在体系中的比例，得到的焊丝焊缝组织细密、抗裂性好，焊接接头的抗拉强度、塑性及韧性相比普通的ER5356和ER5183焊丝有显著的提高；具体地，其成分中加入了Ti和Zr，在焊缝中形成了Al3Ti和Al3Zr，促进了焊缝组织的细化，同时加入了B并将B和Zr的含量调控在2×B≤Zr，且B+Zr≥0.34％的范围内，改善了晶界强度，降低蠕变过程中晶界扩散速率，使接头的塑性和强度达到最优；在体系中添加了微量的Ag、In、Sn，并控制Ag、In、Sn的质量百分比满足关系式：Ag+In+Sn≥0.58％,从而使三者发挥协同作用，改变了体系中析出相的析出过程，显著提高了焊接接头的抗拉强度、塑性和焊接系数；加入了Hf、Sc、Er、Yb、Zr，并控制Hf、Sc、Er、Yb、Zr的质量百分比满足关系式：Hf+Sc+Er+Yb+Zr≥0.56％，显著细化了组织，在焊缝中形成了强化析出相，产生了晶粒细化和强化的作用，同时与体系中的Ti和Mg形成的Al3Ti和AlMg强化析出相具有协同作用，显著提高了焊接接头的硬度、抗拉强度和抗弯强度，使焊缝的焊接性能良好，抗开裂性能优异；在体系中加入了Mn，并合理控制了其在体系中的比例，使其与体系中的Zr、Cr配合，在保证焊缝组织得到细晶强化的同时提高了Al3Zr等初晶相的弥散相强化作用，提高了焊接接头的强度系数。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种含银和锡的铝合金焊丝，其成分按质量百分比包括：Mg：4.2％、Ti：0.1％、Cr：1.2％、Mn：0.5％、Hf：0.1％、Sc：0.02％、B：0.08％、Er：0.05％、Yb：0.12％、Zr：0.1％、Ag：0.1％、Sn：0.1％、In：0.025％、Mo：0.5％、W：1.2％、V：0.2％、Cu：3％、Co：0.01％、Ca：0.1％、Fe+Si≤0.3％、Zn≤0.2％，其它杂质元素单个含量≤0.05％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。
本发明提出的一种所述含银和锡的铝合金焊丝的制备方法，包括熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理；其中，所述表面处理包括脱脂、抛光和钝化。
实施例2
本发明提出的一种含银和锡的铝合金焊丝，其成分按质量百分比包括：Mg：2.5％、Ti：0.2％、Cr：0.5％、Mn：1.5％、Hf：0.01％、Sc：0.12％、B：0.01％、Er：0.15％、Yb：0.05％、Zr：0.38％、Ag：0.01％、Sn：0.8％、In：0.005％、Mo：1.5％、W：0.3％、V：1.3％、Cu：0.8％、Co：0.08％、Ca：0.01％、Fe+Si≤0.3％、Zn≤0.2％，其它杂质元素单个含量≤0.05％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。
本发明提出的一种所述含银和锡的铝合金焊丝的制备方法，包括熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理；其中，所述表面处理包括脱脂、抛光和钝化。
实施例3
本发明提出的一种含银和锡的铝合金焊丝，其成分按质量百分比包括：Mg：4％、Ti：0.13％、Cr：1.1％、Mn：0.7％、Hf：0.05％、Sc：0.1％、B：0.05％、Er：0.1％、Yb：0.11％、Zr：0.3％、Ag：0.08％、Sn：0.5％、In：0.01％、Mo：1.3％、W：0.8％、V：1.1％、Cu：0.9％、Co：0.06％、Ca：0.04％、Fe+Si≤0.3％、Zn≤0.2％，其它杂质元素单个含量≤0.05％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al；
本发明提出的一种所述含银和锡的铝合金焊丝的制备方法，包括熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理；其中，所述表面处理包括脱脂、抛光和钝化；
在均匀化过程中，均匀化的温度为490℃，均匀化的时间为30h；
在挤压过程中，挤压比为35，挤压速度为3m/min；
在拉制前，还包括去应力退火，其中，去应力退火温度为370℃，时间为60h；
在脱脂过程中，所用的脱脂剂其原料按重量份包括：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺20份、壬基酚聚氧乙烯醚10份、十二烷基苯磺酸钠3份、偏硅酸钠5份、磷酸三钠3份、氢氧化钠2份、葡萄糖酸2份、N-甲基甘氨酸5份、二异辛基磷酸2份、苯并三氮唑1份、苯甲酸钠0.5份、乙二醇丁醚10份、乙醇1份、水180份。
实施例4
本发明提出的一种含银和锡的铝合金焊丝，其成分按质量百分比包括：Mg：2.6％、Ti：0.17％、Cr：0.7％、Mn：1.2％、Hf：0.07％、Sc：0.03％、B：0.06％、Er：0.08％、Yb：0.12％、Zr：0.3％、Ag：0.03％、Sn：0.6％、In：0.006％、Mo：0.68％、W：1％、V：0.58％、Cu：2.1％、Co：0.02％、Ca：0.08％、Fe：0.08％、Si：0.02％、Zn：0.2％，其它杂质元素单个含量≤0.05％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al；
本发明提出的一种所述含银和锡的铝合金焊丝的制备方法，包括熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理；其中，所述表面处理包括脱脂、抛光和钝化；
在均匀化过程中，均匀化的温度为475℃，均匀化的时间为40h；
在挤压过程中，挤压比为30，挤压速度为4.5m/min；
在拉制前，还包括去应力退火，其中，去应力退火温度为350℃，时间为80h；
在脱脂过程中，所用的脱脂剂其原料按重量份包括：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺35份、壬基酚聚氧乙烯醚5份、十二烷基苯磺酸钠15份、偏硅酸钠1份、磷酸三钠5份、氢氧化钠0.5份、葡萄糖酸10份、N-甲基甘氨酸2份、二异辛基磷酸5份、苯并三氮唑0.5份、苯甲酸钠4份、乙二醇丁醚2份、乙醇5份、水150份。
实施例5
本发明提出的一种含银和锡的铝合金焊丝，其成分按质量百分比包括：Mg：3％、Ti：0.15％、Cr：0.9％、Mn：0.85％、Hf：0.08％、Sc：0.1％、B：0.05％、Er：0.12％、Yb：0.06％、Zr：0.21％、Ag：0.08％、Sn：0.48％、In：0.025％、Mo：0.8％、W：0.7％、V：1％、Cu：2％、Co：0.06％、Ca：0.05％、Fe：0.1％、Si：0.15％、Zn：0.15％，其它杂质元素单个含量≤0.05％、其它杂质元素总含量≤0.15％，余量为Al。
本发明提出的一种所述含银和锡的铝合金焊丝的制备方法，包括熔炼、精炼、铸造、均匀化、挤压、拉制和表面处理；其中，所述表面处理包括脱脂、抛光和钝化；
在均匀化过程中，均匀化的温度为480℃，均匀化的时间为36h；
在挤压过程中，挤压比为32，挤压速度为4m/min；
在拉制前，还包括去应力退火，其中，去应力退火温度为380℃，时间为72h；
在脱脂过程中，所用的脱脂剂其原料按重量份包括：椰子油脂肪酸二乙醇酰胺30份、壬基酚聚氧乙烯醚8.5份、十二烷基苯磺酸钠12份、偏硅酸钠3.2份、磷酸三钠4份、氢氧化钠1.8份、葡萄糖酸6份、N-甲基甘氨酸3.2份、二异辛基磷酸4份、苯并三氮唑0.6份、苯甲酸钠3.5份、乙二醇丁醚8份、乙醇4份、水160份。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。