专利名称：稀土异性金属焊接材料及其制造方法
技术领域：
本发明涉及焊接技术领域，具体是涉及一种稀土异性金属焊接材料及其制造方法。
将不同种金属焊接在一起，由于不同金属之间性能上的差别很大，所以焊接异种金属通常要比焊接同种金属困难的多，对两种不同的金属进行焊接时，会遇到很多的困难，比如熔化温度相差很大时，其中一种金属已处于熔化状态，另一种金属还处于固态下;两种金属的膨胀系数相差很大时，在焊接过程中会产生很大的热应力，而且这种热应力无法消除，当被焊接金属的导热性能和比热各不相同时，会改变焊接时的温度场分布，从而要改变焊缝的结晶条件，这是决定熔点较高金属浸润性特征的条件。异种金属能够获得满意的焊接接头，首先取决于被焊金属的物理-化学性能和采用焊接方法和工艺，异种金属熔焊时，由于焊缝金属与母材金属在化学成份，组织及性能上的明显差别，会引起一系列在同种金属熔焊时所不存在的问题，这在选择焊接方法及焊接材料以及确定工艺规范时都需要加以考虑。异性金属熔焊的条件是母材和焊接材料必须都熔化并且共同组成焊缝金属，该焊缝金属不是一条截然的界线，它们之间存在着熔合区，熔合区包括焊缝中的未混合区和母材中的半熔化区，其成份与母材与焊缝都不同，且往往是介于两者这间，实际上形成化学成份过渡层，焊缝金属与母材金属化学成份差别愈大愈不容易充分混合，则过渡层愈明显，过渡层可以通过某些工艺措施加以适当控制。
从上面可以看到，不同金属之间的焊接是比较困难的，但现代工艺的发展对将不同金属焊接在一起的要求愈来愈多，各类特殊行业更是如此，同时传统的钢或铁材料也不能满足现代工业的要求，各种金属，包括有色金属及合金得到愈来愈广泛的应用，尤为是铝及铝合金应用的很广泛，但铝和铝合金与其它金属焊接难度很大，铝与有的金属目前根本无法焊接。铝及铝合金的密度小，强度高，并且具有良好的导电性、导热性和耐蚀性，与钢结合形成构件很有实际意义，铝能够与钢中的铁、锰、铬与镍等元素形成有限固溶体，也会形成金属间化合物，在不同的含量情况，铝与铁可分别形成多种金属间的化合物，如FeAl，FeAl2，F3Al3，Fe2Al5，其中Fe2Al5最脆，该金属间化合物对材料的力学性能包括显微硬度都有明显的影响，铝与其它金属的物理性能与钢相差很多，这会在焊接时造成很大的困难。
因此对不同金属之间的焊间，多是在焊接方法上进行改进，如熔焊，压焊、点焊、超声波焊接，氩弧焊，激光焊接等，这些焊接方法中有些设备复杂，并且有些焊接必须用焊液，这造成工艺复杂，焊接后还须进行清洗，这也会造成环境的污染，对异性金属的焊接材料目前也有一些研究，如日本公开特许公报、昭61-154788，另外如CN001039986和CN001041556，这些专利文献提供的技术，可对某些不同金属进行焊接，但焊接性能仍有诸多缺点。
本发明的发明目的是提供一种可在低温下进行不同金属焊接的稀土异性金属焊接材料及共制造方法。
实现本发明的技术解决方案是稀土异性金属焊接材料的组成为锡为60-85%，锌为10-35%，钕为1-2%，镉为1-2.5，铜为0.25-0.5%，镁为0.05-0.3%，铝为0.11-0.20%，氯化银为0-3%，以上参数为质量百分比，以下所述参数均为质量百分比，再另加2.0-4.0%的稀有金属合金。
制造上述稀土异性金属焊接材料的工艺方法是①将60-85%的锡，10-35%的锌，1-2%的钕，1-2.5%的镉，0.25-0.5%的铜，0.05-0.3%的镁，0.11-0.20%的铝和0-3%的氯化银置入熔解用坩埚，再加上适量的木炭粉，以隔绝氧气，将上述金属升温至400℃，上述金属熔解后，充分搅拌，②然后将上述熔解后的金属自然降温至330℃至350℃，维持15-20分钟，③再加入2.0-4.0%的稀有金属合金，熔解后搅拌，然后维持15分钟至1小时，④取出熔解合金表面的杂质，然后入模即可。
利用上述方法制作的稀土异性金属焊接材料可广泛用于不同时金属之间的焊接，其具有如下的优点;①仅须用电烙铁(100W-200W)做加热源，即可进行焊接。②能与铝与、铜、铁、钢等异性金属焊接。③在焊接时不用任何助焊剂，均可正常进行焊接工作。④在焊接过程中，对焊件没有腐蚀，对环境没有污染。⑤解决了过去用电烙铁焊接铝与铝，以及铝对钨，镍和铬等异性金属无法用低温进行焊接的难题。⑥在焊点上提高了抗拉强度，增加了抗氧化性能，提高了焊接密度，减小了焊点的电阻率，在焊接时，加热源为100-300℃时，焊接工件的厚度可达15mm，焊接后，焊点材料起了合金的变化，提高了焊点的再熔解温度15-25℃，即焊接焊点如用120℃，如再想把焊点重新熔化开，必须得提高温度15-25℃，这是一种在焊接上的特殊变化。
⑦在焊接时，不用在焊件加任防保措施。
下面详细给出本发明的实施例。
稀土异性金属焊接材料的最佳组成成份是锡为84.41%，锌为10%，钕为2%，镉为2.5%，铜为0.5%，镁为0.3%，铝为0.9%，再另加2.4%的稀土金属合金。
上述的稀土金属合金的组成成份是锌为28-35%，锡为37-43%，铜为0.3-0.6%，镁为0.5%，铝为0.3-0.8%，钕为0.3-0.8%，镧为0.3-0.8%，铈为0.3-0.8%，氯化锌为25-35%。
上述稀土金属合金的最佳组成成份是锌为33%，锡为37.2%，铜为0.5%，镁为0.5%，铝为0.7%，钕为0.7%，镧为0.7%，铈为0.7%，氯化锌为26%。
稀土异性金属焊接材料的另一最佳组成成份是锡为59.55%，锌为35%，钕为1%，镉为1%，铜为0.25%，镁为0.05%，铝为0.04%，氯化银为3%，再另加上述组成的3.7%的稀土金属合金。
制造上述稀土异性金属焊接材料的最佳工艺方法是①将锡为84.41%，锌为10%，钕为2%，铜为0.5%，镁为0.30%，铝为0.09%，加入熔解用坩埚内升温至400℃，熔后充分搅拌，再自然降温至340℃维持15-20分钟，坩埚内同时置有木炭粉浮在熔化金属表面以隔绝空气;②另加入2.4%的稀土金属合金，熔后搅拌维持15分钟至1小时;③加入1%的金属镉，搅拌熔解后，维持15-30分钟;④取出溶液表面杂质，倒入模具中，自然冷却至常温。
制造稀土异性金属焊接材料的另一最佳工艺方法是①将锡为5%，55%，锌为35%，钕为1%，镉为1%，铝为0.04%，氯化银为3%，加入溶解用坩埚内升温至400℃，熔后充分搅拌，再自然降温到350℃维持15-20分钟，坩埚内同时置有木炭粉或碳酸钙浮在熔化金属表面以隔绝空气;②另加入3.7%的稀土金属合金，熔后搅拌、维持15分钟至1小时，③加入0.25%的金属铜，搅拌熔解后，维持15-30分钟，④取出熔液表面杂质，倒入模具中，自然冷却至常温。
上述的稀土金属合金必须在制作焊接材料前制作好，其制造方法是①将28-35%的锌，37-43%的锡，0.3-0.6%的铜置坩埚内，加上木炭粉，加温至810-850℃，维持15-20分钟，将粒状的0.5%的镁，0.3-0.8%的铝，0.3-0.8%的钕，0.3-0.8的镧，0.3-0.8%的铈分别用纸包好，再与25-35%的氯化锌用夹持物快速置入上升温至860℃的熔解金属内，搅拌均匀，并完全熔解后，取出杂质，自然降温至常温，则制成稀土金属合金待用。
前述稀土金属合金的最佳组成成份的制造工艺与上述的稀土金属合金的制作工艺相同。
利用前述的工艺方法制作的稀异性金属焊接材料，在焊接时，先除去工件表面的污垢和氧化物，裸露出工件本身的金属，即可焊接，对不同的金属，也可使用焊剂，以更有效地焊接。
权利要求
1.一种稀土异性金属焊接材料，其特征是该焊接材料的组成成份如下，其中参数为质量百分比锡为60-85%，锌为10-35%，钕为1-2%，镉为1-2.5%，铜为0.25-0.5%，镁为0.05-0.3%，铝为0.11-0.20%，氯化银为0-3%，再另加2.0-4.0%的稀有金属合金。
2.按权利要求1所述的稀土异性金属焊接材料，其特征在于该焊接材料的最佳组成成份如下锡为84.4%，锌为10%，钕为2%，镉为2.5%，铜为0.5%，镁为0.3%，铝0.09%，再另加2.4%的稀土金属合金。
3.按权利要求1所述的稀土异性金属焊接材料，其特征在于该焊接材料的组成成份如下锡为59.55%，锌为35%，钕为1%，镉为1%，铜为0.25%，镁为0.05%，铝为0.04%，氯化银为3%，再另加3.7%的稀土金属合金。
4.按权利要求1所述的稀土异性金属焊接材料，其特征在于稀土金属合金的组成成份如下锌为28-35%，锡为37-43%，铜为0.3-0.6%，镁为0.05%，铝为0.3-0.8%，钕为0.30.8%，镧为0.3-0.8%，铈为0.3-0.8%，氯化锌为25-35%。
5.按权利要求2或3所述的稀土异性金属焊接材料，其特征在于稀土金属合金的组成成份如下锌为33%，锡为37.2%，铜为0.5%，镁为0.5%，铝为0.7%钕为0.7%，镧为0.7%，铈为0.7%，氯化锌为26%。
6.一种制造权利要求1所述的稀土异性金属焊接材料的制造方法，其特征是该制造方法包括①将60-85%的锡，10-35%的锌，1-2%的钕，1-2.5%的镉，0.25-0.5%的铜，0.05-0.3%的镁，0.11-0.20%的铝和0-3%的氯化银置入熔解用坩埚，再加上适量的木炭粉，以隔绝氧气，将上述金属升温至400℃，上述金属熔解后，充分搅拌;②然后将上述熔解后的金属自然降温至330℃至350℃，维持15-20分钟;③再加入2.0-4.0%的稀有金属合金，熔解后搅拌，然后维持温度15分钟至1小时;④取出熔解合金表面的杂质，然后入模即可。
7.按权利要求6所述的制造方法，其特征是该制造方法包括;①将84.41%的锡、10%的锌，2%的钕，0.5%的铜，0.30%的镁，0.09%的铝加入熔解用坩埚内升温至400℃，熔后充分搅拌，再自然降温至340℃维持15-20分钟，坩埚内同时置有木炭粉浮在熔化金属表面以隔绝空气;②另加入2.4%的稀土金属合金，熔后搅拌，维持15分钟至1小时;③加入1%的金属镉，搅拌熔解后，维持15-30分钟;④取出熔液表面杂质，倒入模具中，自然冷却至常温。
8.按权利要求6所述的制造方法，其特征是该制造方法包括;①将59.55%的锡，35%的锌，1%的镉，0.5%的镁，0.04%的铝，3%的氯化银加入熔解用坩埚内升温400℃，熔后充分搅拌，再自然降温至350℃，维持15-20分钟，坩埚内同时置有木炭粉或碳酸钙浮在熔化金属表面以隔绝空气;②另加入3.7%的稀土金属合金，熔后搅拌，维持15分钟至1小时;③加入0.25%的金属铜，搅拌熔解后，维持15-30分钟;④取出溶液表面杂质，倒入模具中，自然冷却至常温。
9.按权利要求6或7或8所述的制造方法，其特征在于稀土金属合金的制造工艺如下将28-35%的锌，37-43%的锡，0.3-0.6%的铜置坩埚内，加上木炭粉，加温至810-850℃，维持15-20分钟，将粒状的0.5%的镁，0.3-0.8的铝，0.3-0.8的钕，0.3-0.8的镧，0.3-0.8%的铈分别用纸包好，同时与25-35%的氯化锌用夹持物快速置入升温至860℃的熔解金属的熔液内，搅拌均匀，并完全熔解后，取出杂质，自然降温至常温。
全文摘要
本发明涉及一种稀土异性金属焊接材料及其制造方法，该焊接材料主要包括锡、锌、钕、镉、铜、镁、铝、氯化银、镧和铈等。利用本发明的焊接材料，仅需用电烙铁做加热源就可进行与铝、铜、铁、钢等异性金属焊接，焊接时不用任何助焊剂，对环境没有污染，并可在低温下进行铝对钨，镍和铬的焊接，在焊点提高了抗拉强度，增加了抗氧化性能，减小了焊点的电阻率，在加热源为100℃—300℃时，焊接工件的厚度可达15mm，焊接后，提高了焊点的再熔解温度15—25℃。
文档编号B23K35/40GK1094666SQ94100888
公开日1994年11月9日 申请日期1994年1月26日 优先权日1994年1月26日
发明者林凡, 张英 申请人:林凡