本发明涉及一种含sm镁合金钎料及其制备方法、应用,属于镁合金焊接连接技术领域。
背景技术:
镁合金是工业中可应用的最轻的金属结构材料,具有密度低、比强度比刚度高、导电导热性好、阻尼减振性能优异、电磁屏蔽效果佳、产品尺寸稳定、易于回收利用等优点,在航空航天、国防军工、汽车制造、电子产品等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。由于产品轻量化要求的提高,迫切需要对应用广泛的一些镁合金进行钎焊,这就需要研究和开发镁合金钎焊所需的钎料。
但是,目前已获得商业化应用的镁合金钎焊钎料品种较少,且存在一些问题和不足,如熔化温度过高,导致钎焊温度过高;含有贵重元素,导致钎料成本较高;适用范围较窄,并不适于钎焊广泛应用的mg-al系、mg-zn系等镁合金。
申请公布号为cn104191103a的中国发明专利公开了一种含稀土元素la的中温镁合金钎料及其制备方法,所得钎料中各元素的组分百分比为:la0.2~2.5%,al5~10%,zn35~40%,余量为镁,用所得钎料进行前钎焊所得钎焊接头平均抗剪强度为48.8~59.4mpa,但是钎料熔点高,制备工艺复杂,钎焊接头抗拉强度仍有待提高。
因此,在镁合金结构件焊接连接制造中,迫切需要研究和开发制备工艺简单、钎焊工艺性能优良、接头综合性能良好的低熔点低成本钎料。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种含sm镁合金钎料,以解决现有技术中镁合金钎料熔点高、钎焊接头抗拉强度低的技术问题。
本发明第二个目的在于提供一种上述含sm镁合金钎料的制备方法,以解决现有技术中镁合金钎料制备工艺复杂的技术问题。
本发明第三个目的在于提供一种上述含sm镁合金钎料在镁合金钎焊方面的应用。
为实现上述目的,本发明的技术方案是:
一种含sm镁合金钎料,由以下质量百分比的组分组成:zn38%~40%,al4%~6%,sm0.5%~1.0%,余量为mg。
所述含sm镁合金钎料以纯mg、纯zn、纯al和中间合金mg-sm为原料,熔炼,铸造即得。
本发明含sm镁合金钎料的组分为mg-zn-al-sm。zn的加入量为38~40wt%,接近mg-zn合金的共晶成分,可降低钎料熔炼温度及浇注温度,提高钎料强度、硬度和流动性;al的加入量为4~6wt%,可进一步降低钎料熔化温度,通过固溶和时效强化作用提高钎料强度,减轻杂质造成的腐蚀问题;sm的加入量为0.5~1.0wt%,可细化钎料合金晶粒尺寸,改善钎料活性和润湿性,有利于钎料充分地填满钎缝间隙,提高钎焊接头强度。
上述含sm镁合金钎料的熔化温度为335~360℃。
上述含sm镁合金钎料的钎焊温度为380~400℃。
上述含sm镁合金钎料的制备方法,包括以下步骤:在co2+sf6混合气体保护下,将原料纯mg、纯zn、纯al和中间合金mg-sm熔炼,待原料熔化后,于690~710℃保温3~5min,得钎料液,将所述钎料液浇注入模具进行铸造,冷却即得。
所述模具为金属型模具。
所述金属型模具为钢制模具。
上述含sm镁合金钎料在镁合金钎焊方面的应用。
上述含sm镁合金钎料在进行镁合金钎焊时的熔化温度为335~360℃。
上述含sm镁合金钎料在进行镁合金钎焊时的钎焊温度为380~400℃。
本发明含sm镁合金钎料,应用范围较宽,可以用于保护气氛钎焊、感应钎焊、炉中钎焊等工艺,也可以用于mg-al系、mg-zn系镁合金及其构件的钎焊,应用广泛。本发明含sm镁合金钎料具有良好的铺展性和间隙填充性,可用于固相线温度在400℃以上的镁合金的钎焊。
本发明含sm镁合金钎料的制备方法简单,原料来源广泛,成本低。
本发明含sm镁合金钎料对镁合金进行钎焊时的熔化温度为335-360℃,钎焊温度为380-400℃。采用本发明含sm镁合金钎料在炉中钎焊az31b镁合金接头时,钎焊对接接头抗拉强度高达60-68mpa。
具体实施方式
本发明涉及到的原料纯mg、纯zn、纯al和中间合金mg-sm均为市售产品。纯mg、纯zn、纯al的纯度均为99.8%,mg-sm中间合金的纯度为99.5%。
实施例1
本实施例含sm镁合金钎料,由以下质量百分比的组分组成:38%zn,6%al,0.5%sm,余量为mg。
本实施例含sm镁合金钎料的制备方法,包括以下步骤:
按上述百分比的组分含量计算得到的原料重量称取各原料,在co2+sf6混合气体保护下,采用感应炉对原料进行熔炼,待原料熔化后,升温至700℃并保温3分钟,得钎料液,将钎料液浇注入钢制模具进行金属型铸造,冷却,得到钎料合金铸锭,即为含sm镁合金钎料。
上述含sm镁合金钎料在镁合金钎焊方面的应用。
实施例2
本实施例含sm镁合金钎料,由以下质量百分比的组分组成:39%zn,5%al,0.8%sm,余量为mg。
本实施例含sm镁合金钎料的制备方法,包括以下步骤:
按上述百分比的组分含量计算得到的原料重量称取各原料,在co2+sf6混合气体保护下,采用感应炉对原料进行熔炼,待原料熔化后,升温至690℃并保温5分钟,得钎料液,将钎料液浇注入钢制模具进行金属型铸造,冷却,得到钎料合金铸锭,即为含sm镁合金钎料。
上述含sm镁合金钎料在镁合金钎焊方面的应用。
实施例3
本实施例含sm镁合金钎料,由以下质量百分比的组分组成:40%zn,4%al,1.0%sm,余量为mg。
本实施例含sm镁合金钎料的制备方法,包括以下步骤:
按上述百分比的组分含量计算得到的原料重量称取各原料,在co2+sf6混合气体保护下,采用感应炉对原料进行熔炼,待原料熔化后,升温至710℃并保温4分钟,得钎料液,将钎料液浇注入钢制模具进行金属型铸造,冷却,得到钎料合金铸锭,即为含sm镁合金钎料。
上述含sm镁合金钎料在镁合金钎焊方面的应用。
对比例
本对比例的镁合金钎料,由以下质量百分比的组分组成:39%zn,5%al,余量为mg。
本对比例镁合金钎料的制备方法,包括以下步骤:
按上述百分比的组分含量计算得到的原料重量称取各原料,在co2+sf6混合气体保护下,采用感应炉对原料进行熔炼,待原料熔化后,升温至700℃并保温3分钟,得钎料液,将钎料液浇注入钢制模具进行金属型铸造,冷却,得到钎料合金铸锭,即为镁合金钎料。
实验例
本实验例采用实施例1-3和对比例制得的镁合金钎料对az31b薄板(3mm厚)进行炉中钎焊,测定钎焊接头抗拉强度,结果如表1所示。
表1实施例1-3及对比例所得镁合金钎料成分和接头力学性能
由表1内容可知,本发明的含sm镁合金钎料,钎焊工艺性能优异,接头综合性能良好,抗拉强度高达68mpa,在镁合金的焊接连接中有着广阔的应用前景。