钎焊用含铋和碲的4004铝合金及其生产方法

文档序号:8376210
钎焊用含铋和碲的4004铝合金及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种铝合金的加工领域,具体涉及一种钎焊用含铋和碲的4004铝合 金及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 4004作为Al-Si合金的一种,常和3003铝合金一起轧制成铝合金复合材料,4004 作为包覆层,在真空钎焊时包覆层熔化起到钎焊作用。铝合金复合材料广泛应用于汽车、空 调、制氧机以及深冷设备的散热器或换热器上。特别对于制氧机等空分设备使用的大型换 热器,需要在一定的压力下工作,对于换热器的质量要求更加严格,这就要求在真空钎焊时 对换热器的钎焊质量提出了更高要求。目前引起散热器不合格的主要原因就是钎焊时焊接 接头焊接不良,这是由于钎焊时包覆层4004钎料流动性不足所致,特别是在隔板与封条接 触部位更容易出现漏点,导致成品报废。
[0003] 目前在真空钎焊时,为了得到较好的焊接质量,主要有以下几种方法:一是目前主 要是合金工艺方面改进,如确保较高的真空度,做好合金表面清洁,优化使用合适的钎剂等 措施,使得钎焊时金属氧化膜容易破裂,增加钎料流动性和润湿性,达到较好的产品焊接质 量;二是使用镁粉或其它合适的钎剂,破坏氧化膜,改善钎料润湿性;三是优化升温速度和 冷却速度;四是尽可能的降低真空钎焊炉的压升率,保证足够低的真空度。
[0004] 但是在实际生产中,若镁粉使用过少,起不到破坏氧化膜的作用;镁粉过多又会降 低钎料流动速度,不易控制。同时镁粉会污染真空系统,需要及时清洁真空系统。另外,真空 钎焊炉的压升率,主要是钎焊炉密封漏气性能的一个指标,一般来说压升率< 〇. 3Pa/h可 以获得较好的钎焊质量,这对设备性能提出了很高的要求。在加热时加热过快合金表面会 氧化,零件容易变形;升温速度慢,钎料低熔点成分挥发严重,余下的钎料组分熔点将会升 高,导致焊接不上。精确的温度控制除了工艺设计也与设备的控温能力有直接关系,这同样 对钎焊炉提出了较高要求。
[0005] 有关钎焊用的4004铝合金,我们检索到以下文献: 1、中国专利,名称:一种钎焊用4004铝合金,申请(专利)号:CN 201310276733. 3,公 开(公告)号:CN 103343267 A,申请日:2013. 07. 03,申请(专利权)人:银邦金属复合材 料股份有限公司,地址:江苏省无锡市新区鸿山街道后宅,发明(设计)人:吕金明、周德 敬,摘要:一种钎焊用4004铝合金,其能有效提高钎料铝合金的流动性,提高产品钎焊成 材率。其特征在于:其包含总质量份数为100份的以下材料,硅(Si)为10. 2份~11. 2份, 铁(Fe)彡0.3份,铜(Cu)彡0.2份,锰(Mn)彡0.05份,镁(Mg)为0.5~1.0份,锌(Zn) < 〇. 1份,其余为铝(A1)以及不可避免的杂质元素。
[0006] 上述文献1公开的钎焊用4004铝合金是通过降低镁含量防止钎焊时过度氧化,这 种方法同时也无法显著增加钎焊时合金的润湿性,起不到破坏氧化膜的作用,而且镁含量 降低导致真空钎焊时钎料的润湿性较差,增加焊接漏点发生率,导致真空钎焊后换热器的 合格率低。

【发明内容】

[0007] 本发明的目的是为了克服现有技术的不足,提供一种钎焊用含铋和碲的4004铝 合金及其生产方法,该4004铝合金通过添加铋和碲元素,降低4004合金的表面张力,显著 提高钎焊时4004合金的流动性和润湿性,大大降低了接头焊接不良率。
[0008] 本发明是这样实现的: 一种钎焊用含铋和碲4004铝合金,其特征在于,其化学组分按质量百分比为:Si : 9. 0 ~10. 5%、Mg :1. 0 ~2. 0%、Fe 彡 0? 8%、Cu 彡 0? 25%、Mn 彡 0? l%、Zn 彡 0? 20%、Sr :0? 02 ~ 0. 2%、Bi :0. 02~2. 0%、Te :0. 01~1. 0%、其它杂质元素单个含量彡0. 05%、其它杂质元素总 含量< 0. 15%,余量为A1。
[0009] 本发明钎焊用含铋和碲4004铝合金的生产方法,其特征在于:包括熔炼、除气除 渣、铸造、去应力和锯切工序,具体过程如下: (1) 熔炼:将纯度达99. 75%及以上的铝锭投入熔炼炉中,并按配比将合金元素称重好 装炉后在720~770°C温度下进行熔炼,在熔炼过程中用电磁搅拌加速熔炼速度,并用扒渣 车对铝液夹渣进行扒渣操作,铝液在熔炼炉内时间< 8h ; (2) 除气除渣:经熔炼的铝合金熔体进行炉内精炼和在线除气、除渣;在线除气采用的 是氩气作为覆盖气体,防止净化后的铝液发生二次氧化,气体流量为2~5m 3/h,除气过程中 铝液温度保持在700~740°C之间,最后过滤除渣,过滤后的铝熔体可以直接进行浇铸; (3) 铸造:铝合金的浇铸控制温度为670~720°C,铸造速度为20-70mm/min,冷却水为 40-190m3/h,得到铸锭; (4) 去应力:铸锭的去应力控制温度为420~500°C,在120T均匀化退火炉内保温8~ 18小时; (5) 锯切:将去应力处理后的铝合金铸锭进行切头尾,然后利用平面锯将铝合金铸锭 锯切成所需厚度的铝合金板材,得到4004铝合金。
[0010] 以上所述的在线除气为炉内精炼完成后,在静置炉出口处使用在线测氢仪测定铝 熔体的液态氢含量,将铝液转至除气装置,除气装置将氩气通过转子进行搅拌形成微小弥 散的气泡,气泡上浮过程中吸附铝液中的游离氢和有害物质,除气过程中铝液温度保持在 700~740°C之间。
[0011] 以上所述的在线除气是采用氩气除气,流量为2~5m3/t铝熔体,转子转速为 350 ~580rpm/min〇
[0012] 以上所述的过滤为先用30PPI型过滤板过滤,然后再导入过滤箱过滤。
[0013] 本发明的突出的实质性特点和显著的进步是: 1、本发明通过对4004合金钎料成分调整,添加微量Bi和Te元素,降低4004合金的表 面张力,增加了其润湿性和铺展性,减少焊接漏点发生率。添加Bi可以明显降低合金的表 面张力,并且Bi可以有效改善a -A1枝晶网及共晶Si的形态;Te易于在合金表面层富集, 降低表面张力,增加Al-Si钎焊填料的润湿能力,并且Te具有很强的脱氢作用,可以使铝液 的含氢量进一步降低,抑制气孔或针孔的形成;Bi和Te能够很好提高4004合金的润湿性, 特别是有Te存在时能更加有效地改善了材料的铺展性。
[0014] 2、本发明的4004铝合金经过实际生产验证,在相同工艺下,使用含铋和碲的4004 /3003与常规4004/3003钎焊材料相比,换热器在钎焊时漏点数量显著减少,真空钎焊后换 热器的合格率提高5%,水压测试时最大压力提高约20%,效果明显。
[0015] 3、本发明的4004铝合金熔体在制备过程中通过除气除渣系统去除铝熔体中的氧 化物、非金属夹杂物和其他有害金属杂质,使得铸锭中的H含量控制在0. 15ml/100gAl以 下,能够显著提高除气效率和除气质量,得到无裂纹、疏松、针状气孔、夹杂等铸造缺陷铝合 金铸锭,使铸锭成品率达到95%以上。
【具体实施方式】
[0016] 实施例1 (一)原料及重量: 其化学组分按质量百分比为:Si :9. 0%、Mg :1. 0%、Fe彡0? 8%、Cu彡0? 25%、Mn彡0? 1%、 Zn彡0. 20%、Sr :0. 02%、Bi :0. 02%、Te :0. 01%、其它杂质元素单个含量彡0. 05%、其它杂质元 素总含量< 〇. 15%,余量为A1。
[0017] (二)生产方法: (1) 熔炼:将纯度达99. 75%及以上的铝锭投入熔炼炉中,并按配比将合金元素称重好 装炉后在720°C温度下进行熔炼,在熔炼过程中用电磁搅拌加速熔炼速度,并用扒渣车对铝 液夹渣进行扒渣操作,铝液在熔炼炉内时间8h; (2) 除气除渣:经熔炼的铝合金熔体进行炉内精炼和在线除气、除渣;在线除气采用的 是氩气作为覆盖气体,防止净化后的铝液发生二次氧化,气体流量为2m 3/h,除气过程中铝 液温度保持在700°C之间,最后过滤除渣,过滤后的铝熔体可以直接进行浇铸; (3) 铸造:铝合金的浇铸控制温度为670°C,铸造速度为20-70mm/min,冷却水为 40-190 m3/h,得到铸锭; (4) 去应力:铸锭的去应力控制温度为420°C,在120T均匀化退火炉内保温18小时; (5) 锯切:将去应力处理后的铝合金铸锭进行切头尾,然后利用平面锯将铝合金铸锭 锯切成所需厚度的铝合金板材,得到4004铝合金。
[0018] 所述的在线除气是采用氩气除气,流量为2m3/t铝熔体,转子转速为350rpm/min。
[0019] 所述的过滤为先用30PPI型过滤板过滤,然后再导入过滤箱过滤。
再多了解一些
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