一种铝基钎焊复合材料及其制备方法与流程

1.本发明属于铝钎焊技术领域，涉及一种铝基钎焊复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.铝钎焊是利用熔点比母材低的铝和铝合金作为钎料，经加热后，钎料熔化，焊件不熔化，利用液态 铝钎料来润湿母材，填充接头间隙并和母材相互扩散，将焊件紧密牢固的连接在一起。自上世纪70年 代开始出现铝制热交换器替代全铜热交换器已有40余年，尤其1978年alcan公司开发了nocolok无 腐蚀性钎剂，掀起了汽车热交换器由真空钎焊等传统钎焊方法向可控气氛保护钎焊(cab)转变的热潮， 该种钎剂仍广泛应用至今。
3.目前，国内外汽车热交换器生产商使用的钎焊方法主要分为vb和cab两大类。vb焊依靠钎料中 的mg蒸发而破坏铝表面的氧化膜，同时靠mg本身的脱气作用使工件加热时不再氧化和促进熔融钎料 的润湿性。真空钎焊(即vb焊)的优点是：
①
无需钎剂，加热时不会产生有害气体，无需焊后清洗， 无环境污染；
②
无钎剂残留和盐引起的腐蚀问题，产品使用寿命较长；
③
焊后表面光亮，外观效果好。 但也存在着缺点，主要是设备造价高、效率低、维修麻烦，定期清除炉壁内所粘附的mg蒸发物，否则 会影响炉内真空度和加热效果。cab焊已经发展成为热交换器的主要生产方法之一，是以不活泼气体(主 要为氮气)作为保护气氛，以氟化物为基础的非腐蚀性物质作为钎剂。cab焊的优点是：
①
设备造价低， 维修方便；
②
允许较大的接头间隙；
③
粘附在钎焊件表面的钎剂具有非腐蚀性及非吸湿性，所以对钎焊 件不需清洗而减化了加工工序，降低了加工成本。但存在一些缺点：
①
钎剂不溶于水，所以钎剂涂覆较 麻烦，特殊类型热交换器仍需要人工二次涂覆钎剂，再对涂覆钎剂产品进行烘干处理；
②
氟化物钎剂会 与mg发生反应，对母材或钎料中的mg含量有严格要求，一般应控制在0.5wt％以下，限制了如5xxx 系和6xxx系含mg铝合金的应用；
③
钎剂的操作温度高(高于570℃)，因此50％以上的铝合金会产生 过烧而无法使用该方法；
④
钎剂的使用，提高了成本，降低了生产效率，并恶化了工作环境；
⑤
钎剂残 留，影响表面质量，并且可能会导致局部通道堵塞，降低热传输效率。鉴于上述两类钎焊方式的不利因 素，促使人们开发不用施加钎剂的并且能在普通cab钎焊炉中完成钎焊的热传输钎焊铝材。
4.美国专利us4,028,200公开了一种钎焊铝部件的方法，其中钎焊发生在由两个铝件或一种铝件与另 一种金属件之间，其中铝或铝合金具有钎焊包层，该钎焊包层在钎焊之前电镀有促进粘合的合金，亦或 是将镀有钎焊促进合金的铝钎焊箔替代铝钎焊包层，钎焊促进合金包括镍或钴，其中添加少量铅，使得 镍
‑
铅或钴
‑
铅可以单独使用或组合使用。铅的添加用于改善钎焊循环过程中复合合金的润湿性。然而可 以想到的使用含铅钎焊促进层材料的部件在生产及使用过程中会面临环保问题。
5.有已知技术公开了一种钎焊板产品，具有芯材和钎焊填充材料，所述填充材料包括al
‑
si合金的铝 包层和在其上的镍层，采用电镀的方法将镍层镀覆在铝包层的表面。在铝包层中添加bi、pb、li、sb 中的至少一种，可改善钎焊期间的润湿性，在保持钎焊产品及其组件中的良好钎焊性的同时，不再需要 向包含镍的层中添加铅。据信，采用电镀方法对
钎焊铝材表面涂覆钎焊促进层存在一定地的弊端，如电 镀生产速率较低，电镀液中的镍盐需要做废水处理，存在一定地环保问题。
6.有已知技术公开了一种制造钎焊产品的方法，包括涂覆金属层的步骤，该金属层允许无焊剂钎焊到 钎焊产品的表面上，该钎焊产品包括铝合金芯和铝合金芯上的包层钎焊层，所述表面是表面包覆钎焊合 金，包括在涂覆步骤之前对所述表面进行预处理的方法，金属层包括选自镍、镍合金、铁、铁合金、钛、 钛合金、钴和钴合金，以及通过物理气相沉积或化学气相沉积施加金属涂层，并且在没有粘合层的情况 下将金属涂层施加到包层钎焊层上。采用气相沉积的方法相比于传统的电镀的方法具有两个优势：一是 可以避免废水的处理，二是可以将镍层做的更薄，然而这种方法存在与传统电镀相同的一个问题，即在 不添加pb、bi等提高润湿性的元素的话，金属镍与铝合金材料的附着力不佳，导致钎焊性能大打折扣。
7.因此，设计一种不需要添加额外的pb等提高润湿性的合金元素且还能够确保镀镍的铝钎焊复合材 料的钎焊性能、制备工艺简单、适用于现用镀覆技术且环保效果好的含镍金属层的铝基钎焊复合材料具 有十分重要的意义。


技术实现要素：

8.为解决现有技术中存在的问题，本发明目的之一是提供一种铝基钎焊复合材料，包括芯层和钎焊复 合层；所述钎焊复合层包括镍金属外层、金属氧化物层和填料合金层，所述金属氧化物层位于所述填料 合金层和所述镍金属外层之间，起到提升所述填料合金层和所述镍金属外层的附着力的作用；本发明的 目的之二是提供一种铝基钎焊复合材料的制备方法，包括采用离子束气相沉积法先在复合铝板的填料合 金层表面沉积金属氧化物层，然后继续沉积金属形成镍金属外层。
9.为达到上述目的，本发明采用的方案如下：
10.一种铝基钎焊复合材料，包括芯层和钎焊复合层；所述钎焊复合层包括镍金属外层、金属氧化物层 和填料合金层；
11.所述金属氧化物层位于所述填料合金层和所述镍金属外层之间；所述填料合金层位于所述钎焊复合 层面向所述芯层的一面。
12.所述金属氧化物层为金属氧化物制成的层结构，具体为：所述金属氧化物层为氧化镍层、镍铁氧化 物层(氧化镍与氧化铁的混合物层)、镍钴氧化物层(氧化镍与氧化钴的混合物层)或镍铁钴氧化物层 (氧化镍、氧化铁与氧化钴的混合物层)。
13.作为优选的技术方案：
14.如上所述的一种铝基钎焊复合材料，所述金属氧化物层中含有30wt％以上的氧化镍(也可以表达为： 所述金属氧化物层为氧化镍层、镍铁氧化物层(氧化镍含量为30wt％以上的氧化镍与氧化铁的混合物 层)、镍钴氧化物层(氧化镍含量为30wt％以上的氧化镍与氧化钴的混合物层)或镍铁钴氧化物层(氧 化镍含量为30wt％以上的氧化镍、氧化铁与氧化钴的混合物层))；所述镍金属外层中的镍含量≥99wt％。
15.通过实验对比发现，在镍金属外层和填料合金层之间引入一层含有氧化镍的金属氧化物层的层状结 构，可以提高镍金属外层与填料合金层表面的粘合性，这种粘合性有利于提铝基钎焊复合材料的钎焊性 能。金属氧化物层中的氧化镍含量达30wt％以上时，可显
著提高填料合金层和所述镍金属外层的粘结的 效果，过少的氧化镍并没有起到理想的作用，因此，认为氧化镍是实现提高粘结性的有效物质。由于镍 元素价格比较昂贵，在氧化镍的质量含量充分时，还可以采用如氧化铁的氧化物来降低成本，优选金属 氧化物层为氧化镍层。
16.如上所述的一种铝基钎焊复合材料，所述芯层是以mn为主要合金元素的3xxx系铝合金或以含mg 和si为主要元素的6xxx系铝合金；
17.所述填料合金层是4xxx系铝硅合金。
18.如上所述的一种铝基钎焊复合材料，所述铝基钎焊复合材料中芯层的单侧或两侧均为所述钎焊复合 层。
19.如上所述的一种铝基钎焊复合材料，所述铝基钎焊复合材料总厚度≤6mm，可以为0.04～6.0mm， 更优选的为0.2～0.8mm；所述铝基钎焊复合材料中，每个所述填料合金层的厚度都为所述铝基钎焊复合 材料总厚度的2～30％(优选5～20％)；填料合金层的复合比(即其厚度占总厚度的百分比)不应过小， 否则不能满足有足够的钎料，在钎焊过程中不能使焊件得以润湿；填料合金层的复合比不应过大，否则 会导致复合材料整体偏厚，并且成本增加。
20.如上所述的一种铝基钎焊复合材料，在各个钎焊复合层中的镍金属外层的厚度均为5～1000nm(优 选20～50nm)，且厚度偏差≤10％；厚度过高的镍金属外层会导致成本增加，过低的镍金属外层导致钎 焊效果不佳；
21.在各个钎焊复合层中的金属氧化物层的厚度均为3～20nm(优选10～20nm)，且厚度偏差≤10％；厚 度过高的金属氧化物层反而会成为钎焊时钎料熔融润湿的障碍，过低的金属氧化物层在加工上难以实 现。
22.如上所述的一种铝基钎焊复合材料，镍金属外层与填料合金层的结合力为3级及以上；所述的铝基 钎焊复合材料在采用t型式样模型进行钎焊时的焊缝长度≥30mm(在同等条件下，焊缝越长，说明钎焊 性越好)。
23.本发明还提供如上所述的一种铝基钎焊复合材料的制备方法，采用离子束气相沉积法先在复合铝板 的填料合金层表面沉积金属氧化物层，然后采用离子束气相沉积法继续沉积金属形成镍金属外层；
24.所述离子束气相沉积法是在真空条件下进行。
25.在现有的一些研究中，常常采用化学镀镍的方式在钎料表面镀覆上一层镍层(相当于本发明中的所 述镍金属外层)，来提高铝钎焊复合材料的钎焊性能，这种方法获得的镍层厚度一般在1～2μm，也有一 些产品为了降低成本(镍金属较为昂贵)，也会采用化学镀的方法镀覆纳米级的镍层，这类镀层在制备 如100nm以下的尺寸时，往往厚度偏差较大。
26.为实现纳米级厚度的镍金属层，例如5～500nm、20～200nm的镍层，采用现有技术气相沉积、电弧 蒸镀、磁控溅射等方法相比于化学镀而言，可以获得厚度均一的金属氧化物层。
27.通过在金属层与填料合金之间附上一层薄薄的氧化膜层可以提高金属层与铝合金表面的粘合性，这 种粘合性有利于提高铝基钎焊复合材料的钎焊性能。并且发现在厚度均匀的金属氧化物层上沉积厚度均 匀的镍金属层时粘结效果最佳。特别的，当使用气相沉积法沉积的氧化膜层时，相比于电弧蒸镀、磁控 溅射的方法有更好的效果，这是因为该层
氧化膜层是在真空条件下形成的高能非稳定态氧化层，这种氧 化层受热尤其是在钎焊温度下(约600℃)，容易向低能态转变，从氧化膜原子分别向最外层镍金属外层 和填料合金层两侧发生原子迁移，从而提高镍金属外层与填料合金层的界面结合力。
28.所述复合铝板的过程，是采用常规的工艺方法，例如，可选的方法是使用传统的半连续铸造或连续 铸造或连铸连轧的方式分别制得所述芯层和填料合金层，将所述芯层和所述填料合金层按照复合比的厚 度，并按顺序叠放后进行粘合轧制，再经热轧、冷轧、退火等工艺获得目标规格和性能的复合铝板；另 一种可选的方法是采用复合铸造方法获得目标复合比的填料合金层与芯层复合铸锭；将所述复合铸锭， 再经热轧、冷轧、退火等工艺获得目标规格和性能的复合铝板。
29.作为优选的技术方案：
30.如上所述的一种铝基钎焊复合材料的制备方法，所述沉积金属氧化物层前，还采用离子刻蚀、磁控 溅射刻蚀或者辉光放电刻蚀在所述复合铝板的填料合金层表面进行预处理。
31.对复合铝板的填料合金层表面进行预处理，不仅可以有效去除影响钎焊效果的氧化铝层，同时除去 表面油污残留、异质颗粒，为复合铝板的填料合金层表面沉积金属氧化物层或金属层提供帮助，在填料 合金层表面形成一层镍金属层可以实现无钎剂钎焊。
32.如上所述的一种铝基钎焊复合材料的制备方法，所述沉积金属氧化物层的工艺参数为：离子束施加 时间3～30min(优选5～10min)，束流不超过80μa(优选50～60μa)，电压3～8kv(优选5～7kv)；
33.所述沉积金属形成镍金属外层的工艺参数为：离子束施加时间8～1500min(优选30～300min)，束流 不超过80μa(优选50～70μa)，电压3～10kv(优选6～8kv)。
34.所述金属氧化物层为纳米级厚度的含高能非稳定氧化镍的金属氧化物层。
35.本发明的原理是：
36.本发明通过在镍金属外层与填料合金层之间附上一层薄薄的含有氧化镍的金属氧化物层可以提高 镍金属外层与填料合金层之间的粘合性，这种粘合性有利于提高铝基钎焊复合材料的钎焊性能。
37.特别是使用气相沉积法沉积金属氧化物层时，相比于电弧蒸镀、磁控溅射的方法效果更佳，这是因 为该层是在真空条件下形成的高能非稳定态氧化层，这种氧化层受热尤其是600℃钎焊温度下，容易向 低能态转变，金属氧化物原子分别向最外层镍金属外层和填料合金层两侧发生迁移，进一步的提高镍金 属外层与填料合金层之间的界面结合力。通过离子束气相沉积法在填料合金层的表面引入金属氧化物层 (即一层氧化镍，或氧化镍与氧化钴、氧化铁的一种或两种氧化膜层)，再使用离子束气相沉积法在金 属氧化物层表在沉积一层镍金属外层，材料的钎焊性能改善显著。含氧化镍的金属氧化物层的引入被发 现是有效的提高了粘结性，并且这种粘结性的提高在后续钎焊实验时，被发现是有助于提高钎料的润湿 性，因此，本法明的技术方案在不需要添加额外的pb等提高润湿性的合金元素，即可确保镀镍的铝钎 焊复合材料的钎焊性能。
38.有益效果
39.(1)本发明的一种铝基钎焊复合材料，其中，镍金属外层与填料合金层的结合力为3级及以上；所 述的铝基钎焊复合材料在采用t型式样模型进行钎焊时的焊缝长度≥30mm；
40.(2)本发明的一种铝基钎焊复合材料的制备方法，可以确保沉积的镍金属外层以及金属氧化物层可 以控制在精确的尺寸偏差中。
附图说明
41.图1为t型钎焊试样模型示意图；
42.图2为实施例1制得的铝基钎焊复合材料的透射电镜图；
43.图3为实施例1中t型试样焊缝截面金相图；
44.图4为实施例1制得的铝基钎焊复合材料示意图；
45.图5为实施例4制得的铝基钎焊复合材料示意图；
46.图6为实施例5制得的铝基钎焊复合材料示意图；
47.图7为实施例2制得的铝基钎焊复合材料示意图；
48.其中，1
‑
镍金属外层，2
‑
金属氧化物层，3
‑
填料合金层，4
‑
芯层，5
‑
钎焊复合层，6
‑
中间层，7
‑
防腐 层，8
‑
垫片i，9
‑
焊缝，10
‑
试验品，11
‑
垫杆，12
‑
垫片ii。
具体实施方式
49.下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制 本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改 动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
50.本发明采用的测试方法如下：
51.1.本发明根据gb/t 9286
‑
1998《色漆和清漆—漆膜的划格试验》方法对镍金属外层与填 料合金层的结合力进行评级，结果共分为5级，级数越大，表示膜层与基体结合力越小。
52.2.采用t型式样模型对材料的钎焊性能进行评价，t型试样模型示意图如图1所示，按照图1的组 装形式，将铝基钎焊复合材料切成25mm
×
60mm的样片平放在试验台上，将25mm
×
60mm尺寸的aa3003 合金垂直放置于铝基钎焊复合板材上，铝基钎焊复合板材的镍金属外层朝上，与aa3003合金共同组装 成t型样，其中垫片i8长50mm(l1)，厚1mm；试验品10厚度0.8mm；垫杆11直径1mm，垫片ii 12 的长60mm(l2)，宽25mm(l3)，厚2mm，将t型样放入100mm口径的石英管式炉中进行模拟钎焊， 石英管式炉内采用氮气保护。模拟钎焊工艺：以30℃/min的升温速率升值600℃后保温3min后，取出 样品并空冷至室温得到经过模拟钎焊的钎焊板。对钎焊后的t型样焊缝9长度进行统计。焊缝长度越长， 焊缝截面面积越大，表示熔融填料金属的流动性越好，材料钎焊性能越佳。
53.3.采用透射电镜测定镍金属外层与金属氧化物层的厚度以及厚度偏差，选取两个视野测 定镍金属外层与金属氧化物层的厚度，每个视野随机选取五个不同的位置进行厚度的测量， 镍金属外层与金属氧化物层各获得10组厚度值di，计算10组厚度值的平均值即为镍金 厚度偏差表示厚度的均匀度，偏差越小表 示厚度的均匀度越好。
54.实施例1
55.一种铝基钎焊复合材料的制备方法，具体步骤如下：
56.(1)采用复合铸造方法获得目标复合比的填料合金层与芯层复合铸锭；将复合铸锭，再经热轧、 冷轧、退火工艺获得目标规格和性能的复合铝板；
57.其中，芯层是以mn为主要合金元素的aa3003铝合金；
58.填料合金层是以si为主要合金元素的aa4045铝合金；
59.(2)采用离子刻蚀在步骤(1)制得的复合铝板的填料合金层表面进行预处理去除影响钎焊效果的 氧化铝层，同时除去表面油污残留、异质颗粒；
60.(3)在压力为5
×
10
－5
pa的真空条件下，采用离子束气相沉积法在预处理后的复合铝板的填料合金 层表面沉积为由70wt％氧化镍和30wt％氧化铁的混合物制成的金属氧化物层；该金属氧化物层的厚度为 3nm，且厚度偏差为10％；
61.离子束气相沉积法沉积金属氧化物层的工艺参数为：离子束施加时间5min，束流50μa，电压5kv；
62.(4)在压力为5
×
10
－5
pa的真空条件下，采用离子束气相沉积法在步骤(3)制得的金属氧化物层 的表面继续沉积金属形成厚度为200nm，且厚度偏差为0.50％的镍金属外层，从而制得铝基钎焊复合材 料；镍金属外层中的镍含量为99wt％；
63.离子束气相沉积法沉积金属形成镍金属外层的工艺参数为：离子束施加时间30min，束流50μa，电 压6kv。
64.如图2和图4所示，制得的总厚度为0.8mm的铝基钎焊复合材料，包括芯层4和钎焊复合层5；钎 焊复合层5包括镍金属外层1、金属氧化物层2和填料合金层3(厚度为铝基钎焊复合材料总厚度的20％)； 镍金属外层1与填料合金层3的结合力为2级；如图3所示，铝基钎焊复合材料在采用t型式样模型进 行钎焊时的焊缝长度为35mm。
65.对比例1
66.一种铝基钎焊复合材料的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于不进行步骤(3)的处理，直 接采用离子束气相沉积法在预处理后的复合铝板的填料合金层表面沉积金属形成镍金属外层，制得铝基 钎焊复合材料。
67.该铝基钎焊复合材料，镍金属外层与填料合金层的结合力为4级；铝基钎焊复合材料在采用t型式 样模型进行钎焊时的焊缝长度为22mm。
68.与实施例1相比，对比例1的结合力和焊缝长度小于实施例1，这是因为当没有设置含有氧化镍层 的金属氧化物层时，并不能获得优异的结合力，以此会进一步的影响钎焊的效果。
69.对比例2
70.一种铝基钎焊复合材料的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于步骤(3)中是沉积由20wt％ 氧化镍和80wt％氧化铁的混合物制成的金属氧化物层。
71.制得的铝基钎焊复合材料，镍金属外层与填料合金层的结合力为4级；铝基钎焊复合材料在采用t 型式样模型进行钎焊时的焊缝长度为25mm。
72.与实施例1相比，对比例2的结合力和焊缝长度小于实施例1，这是因为金属氧化物层中氧化镍的 含量小于30wt％时，对改善镍金属外层和填料合金层的结合力效果不突出，焊缝长度的增加并不显著。
73.对比例3
74.一种铝基钎焊复合材料的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于步骤(4)中，
采用离子束气 相沉积法在金属氧化物层的表面继续沉积金属形成纯铁金属外层(铁含量为99wt％)。
75.制得的铝基钎焊复合材料，纯铁金属外层与填料合金层的结合力为3级；铝基钎焊复合材料在采用 t型式样模型进行钎焊时的焊缝长度为21mm。
76.与实施例1相比，对比例3的结合力和焊缝长度小于实施例1，这是因为将金属外层改为纯铁并不 能获得与纯镍相同的效果，外层使用纯镍具有不可替代性。
77.对比例4
78.一种铝基钎焊复合材料的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于步骤(4)中，采用离子束气 相沉积法在金属氧化物层的表面继续沉积金属形成纯钴金属外层(钴含量为99wt％)。
79.制得的铝基钎焊复合材料，纯钴金属外层与填料合金层的结合力为3级；铝基钎焊复合材料在采用 t型式样模型进行钎焊时的焊缝长度为19mm。
80.与实施例1相比，对比例4的结合力和焊缝长度小于实施例1，这是因为将金属外层改为纯钴并不 能获得与纯镍相同的效果，外层使用纯镍具有不可替代性。
81.实施例2
82.一种铝基钎焊复合材料的制备方法，具体步骤如下：
83.(1)采用复合铸造方法获得目标复合比的由填料合金层、芯层和防腐层制成的复合铸锭，其中， 填料合金层与防腐层分别位于芯层的两侧；将复合铸锭，再经热轧、冷轧、退火工艺获得目标规格和性 能的复合铝板；
84.其中，芯层是以mg和si为主要合金元素的6063铝合金；
85.填料合金层是以si为主要合金元素的4343铝硅合金；
86.防腐层是以zn为主要合金元素的7072铝锌合金；
87.(2)采用磁控溅射刻蚀在步骤(1)制得的复合铝板的填料合金层表面进行预处理去除影响钎焊效 果的氧化铝层，同时除去表面油污残留、异质颗粒；
88.(3)在压力为5
×
10
－5
pa的真空条件下，采用离子束气相沉积法在预处理后的复合铝板的填料合金 层表面沉积由32wt％氧化镍、60wt％氧化铁和8wt％氧化钴的混合物制成的金属氧化物层；该金属氧化 物层的厚度为5nm，且厚度偏差为1％；
89.沉积金属氧化物层的工艺参数为：离子束施加时间10min，束流56μa，电压6kv；
90.(4)在压力为5
×
10
－5
pa的真空条件下，采用离子束气相沉积法在步骤(3)制得的金属氧化物层 的表面继续沉积金属形成厚度为400nm，且厚度偏差为0.20％的镍金属外层；镍金属外层中的镍含量为 99.1wt％；
91.沉积金属形成镍金属外层的工艺参数为：离子束施加时间150min，束流56μa，电压7kv；
92.如图7所示，制得的总厚度为0.04mm的铝基钎焊复合材料，包括芯层4、防腐层7(厚度为铝基钎 焊复合材料总厚度的8％)和钎焊复合层5；钎焊复合层5包括镍金属外层1、金属氧化物层2和填料合 金层3(厚度为铝基钎焊复合材料总厚度的10％)；镍金属外层1与填料合金层3的结合力为3级；铝基 钎焊复合材料在采用t型式样模型进行钎焊时的焊缝长度为31mm。
93.实施例3
94.一种铝基钎焊复合材料的制备方法，具体步骤如下：
95.(1)使用传统的半连续铸造的方式分别制得芯层和两个填料合金层；
96.其中，芯层是以mg和si为主要合金元素的6060铝合金；
97.填料合金层是以si为主要合金元素的4043铝合金；
98.(2)按照填料合金层、芯层和填料合金层的顺序依次叠放后，进行粘合轧制，再经热轧、冷轧、 退火工艺获得目标规格和性能的复合铝板；
99.(3)采用离子刻蚀在复合铝板的一个填料合金层表面进行预处理去除影响钎焊效果的氧化铝层， 同时除去表面油污残留和异质颗粒；
100.(4)在压力为5
×
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－5
pa的真空条件下，采用离子束气相沉积法在预处理后的复合铝板的填料合金 层表面沉积由60wt％的氧化镍和40wt％氧化铁的混合物制成的金属氧化物层；该金属氧化物层的厚度为 9nm，且厚度偏差为2％；
101.离子束气相沉积法沉积金属氧化物层的工艺参数为：离子束施加时间25min，束流60μa，电压8kv；
102.(5)在压力为5
×
10
－5
pa的真空条件下，采用离子束气相沉积法在步骤(4)制得的金属氧化物层 的表面继续沉积金属形成厚度为5nm，且厚度偏差为10％的镍金属外层，从而制得铝基钎焊复合材料； 镍金属外层中的镍含量为99.3wt％；
103.离子束气相沉积法沉积金属形成镍金属外层的工艺参数为：离子束施加时间8min，束流60μa，电 压3kv。
104.制得的一种总厚度为0.1mm的铝基钎焊复合材料，包括填料合金层、芯层和钎焊复合层；钎焊复合 层包括镍金属外层、金属氧化物层和填料合金层(厚度为铝基钎焊复合材料总厚度的30％)；镍金属外 层与填料合金层的结合力为2级；铝基钎焊复合材料在采用t型式样模型进行钎焊时的焊缝长度为 35mm。
105.实施例4
106.一种铝基钎焊复合材料的制备方法，具体步骤如下：
107.(1)使用传统的连续铸造的方式分别制得芯层和两个填料合金层；
108.其中，芯层是以mn为主要合金元素的3203铝合金；
109.制得的填料合金层是以si为主要合金元素的4047铝合金；
110.(2)按照填料合金层、芯层和填料合金层的顺序依次叠放后，进行粘合轧制，再经热轧、冷轧、 退火工艺获得目标规格和性能的复合铝板；
111.(3)采用磁控溅射刻蚀在复合铝板的一个填料合金层表面进行预处理去除影响钎焊效果的氧化铝 层，同时除去表面油污残留和异质颗粒；
112.(4)在压力为5
×
10
－5
pa的真空条件下，采用离子束气相沉积法在预处理后的复合铝板的填料合金 层表面沉积由78wt％的氧化镍和22wt％的氧化铁的混合物制成的金属氧化物层；金属氧化物层的厚度为 12nm，且厚度偏差为1.5％；
113.离子束气相沉积法沉积金属氧化物层的工艺参数为：离子束施加时间3min，束流70μa，电压3kv；
114.(5)在压力为5
×
10
－5
pa的真空条件下，采用离子束气相沉积法在步骤(4)得到的金属氧化物层 的表面继续沉积金属形成厚度为50nm，且厚度偏差为2％的镍金属外层；镍金属外层中的镍含量为 99.4wt％；
115.离子束气相沉积法沉积金属形成镍金属外层的工艺参数为：离子束施加时间1500min，束流70μa， 电压4kv；
116.(6)在步骤(5)得到的复合铝板的另一个填料合金层表面重复步骤(3)～(5)，制得铝基钎焊复 合材料。
117.如图5所示，制得的一种总厚度为2mm的铝基钎焊复合材料，包括芯层4和两个钎焊复合层5；每 个钎焊复合层5包括镍金属外层1、金属氧化物层2和填料合金层3(每个填料合金层的厚度都为铝基 钎焊复合材料总厚度的8％)；镍金属外层1与填料合金层3的结合力为2级；铝基钎焊复合材料在采用 t型式样模型进行钎焊时的焊缝长度为38mm。
118.实施例5
119.一种铝基钎焊复合材料的制备方法，具体步骤如下：
120.(1)使用传统的连铸连轧的方式分别制得芯层、填料合金层和中间层、防腐层；
121.其中，芯层是以mg和si为主要合金元素的6063铝合金；
122.中间层是1050铝合金；
123.填料合金层是以si为主要合金元素的4045铝合金；
124.防腐层是以zn为主要合金元素的7072铝合金；
125.(2)将防腐层、芯层、中间层和填料合金层依次叠放后，进行粘合轧制，再经热轧、冷轧、退火 工艺获得目标规格和性能的复合铝板；
126.(3)采用辉光放电刻蚀在步骤(2)制得的复合铝板的填料合金层表面进行预处理去除影响钎焊效 果的氧化铝层，同时除去表面油污残留和异质颗粒；
127.(4)在压力为5
×
10
－5
pa的真空条件下，采用离子束气相沉积法在复合铝板的填料合金层表面沉积 由36wt％氧化镍和64wt％氧化钴的混合物制成的金属氧化物层；该金属氧化物层的厚度为18nm，且厚 度偏差为0.9％；
128.离子束气相沉积法沉积金属氧化物层的工艺参数为：离子束施加时间30min，束流80μa，电压4kv；
129.(5)在压力为5
×
10
－5
pa真空条件下，采用离子束气相沉积法在金属氧化物层的表面继续沉积金属 形成厚度为1000m，且厚度偏差为0.10％的镍金属外层，从而制得铝基钎焊复合材料；镍金属外层中的 镍含量为99.9wt％；
130.离子束气相沉积法沉积金属形成镍金属外层的工艺参数为：离子束施加时间750min，束流80μa， 电压10kv。
131.如图6所示，制得的一种总厚度为6mm的铝基钎焊复合材料，包括防腐层7(厚度为铝基钎焊复合 材料总厚度的5％)、芯层4、中间层6(厚度为铝基钎焊复合材料总厚度的5％)和钎焊复合层；钎焊复 合层包括镍金属外层1、金属氧化物层2和填料合金层3(厚度为铝基钎焊复合材料总厚度的2％)；镍 金属外层1与填料合金层3的结合力为3级；铝基钎焊复合材料在采用t型式样模型进行钎焊时的焊缝 长度为32mm。
132.实施例6
133.一种铝基钎焊复合材料的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于步骤(3)的沉积过程，最终 步骤(3)制得的金属氧化物层为由氧化镍制成的层结构，该金属氧化物层的厚度为3nm，且厚度偏差 为10％。
134.制得的铝基钎焊复合材料，镍金属外层与填料合金层的结合力为1级；铝基钎焊复
合材料在采用t 型式样模型进行钎焊时的焊缝长度为41mm。
135.实施例7
136.一种铝基钎焊复合材料的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于步骤(3)的沉积过程，最终 步骤(3)中制得的金属氧化物层为由70wt％氧化镍和30wt％氧化铁的混合物制成的金属氧化物层，该 金属氧化物层的厚度为50nm，且厚度偏差为0.1％。
137.制得的铝基钎焊复合材料，镍金属外层与填料合金层的结合力为2级；铝基钎焊复合材料在采用t 型式样模型进行钎焊时的焊缝长度为30mm。
138.实施例8
139.一种铝基钎焊复合材料的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于步骤(3)的沉积过程，最终 步骤(3)中制得的金属氧化物层为由70wt％氧化镍和30wt％氧化铁的混合物制成的金属氧化物层，该 金属氧化物层的厚度为22nm，且厚度偏差为0.5％。
140.制得的铝基钎焊复合材料，镍金属外层与填料合金层的结合力为2级；铝基钎焊复合材料在采用t 型式样模型进行钎焊时的焊缝长度为32mm。
141.实施例9
142.一种铝基钎焊复合材料的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于步骤(3)的沉积过程，最终 步骤(3)中制得的金属氧化物层为由70wt％氧化镍和30wt％氧化铁的混合物制成的金属氧化物层，该 金属氧化物层的厚度为20nm，且厚度偏差为0.5％。
143.制得的铝基钎焊复合材料，镍金属外层与填料合金层的结合力为2级；铝基钎焊复合材料在采用t 型式样模型进行钎焊时的焊缝长度为38mm。
144.实施例10
145.一种铝基钎焊复合材料的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于步骤(3)的沉积过程，最终 步骤(3)中制得的金属氧化物层为由70wt％氧化镍和30wt％氧化铁的混合物制成的金属氧化物层，该 金属氧化物层的厚度为10nm，且厚度偏差为2％。
146.制得的铝基钎焊复合材料，镍金属外层与填料合金层的结合力为2级；铝基钎焊复合材料在采用t 型式样模型进行钎焊时的焊缝长度为39mm。
147.实施例1、实施例7～10为制备了不同厚度的金属氧化物层，评价结果发现在3～20nm，更优选为 10～20nm的厚度更适宜获得优异的焊缝长度，过高厚度的金属氧化物层反而会对钎焊时钎料熔融润湿造 成障碍。
148.实施例11
149.一种铝基钎焊复合材料的制备方法，基本同实施例1，不同之处仅在于步骤(4)中，采用电镀工艺 镀镍形成镍金属外层。
150.制得的铝基钎焊复合材料中，镍金属外层的厚度为5nm，且厚度偏差为120％，镍金属外层与填料 合金层的结合力为3级；铝基钎焊复合材料在采用t型式样模型进行钎焊时的焊缝长度为30mm；相比 于气相沉积的方法，电镀的方法很难将镍金属外层的厚度偏差控制的很小，而镍金属外层达到与金属氧 化物层同级别厚度时，厚度均匀性差异过大，将导致镍金属外层与金属氧化物层的粘结性过差，进而影 响焊缝长度。