一种低温镁合金钎焊用软钎料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及镁合金焊接与连接领域，具体说是涉及一种低温镁合金钎焊用软钎料。
【背景技术】
[0002]镁合金是目前金属结构材料中最轻的一种金属，其具有密度小(镁的密度为1.738克/厘米3，其密度大约为铝的2/3，钢的1/4，钛的1/3)、比强度高、减振性好、电磁屏蔽性好、导电导热性好、加工性好、热成形性好、易回收等优点而备受青睐。在汽车、电子、电器、交通、航天、航空、国防和军事工业领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景，被誉为二十一世纪的“绿色工程材料”。【钎焊在工业上被定义为焊接时采用比母材溶化温度低的钎料，焊接时的操作温度采用低于母材固相线温度而高于钎料液相线温度的一种焊接技术。钎焊时钎料被加热熔化为液态，而母材仍然保持为固态，液态钎料在母材的间隙中或表面上润湿、毛细流动、填充、铺展、与母材相互作用(溶解、扩散或产生金属间化合物)、冷却凝固后形成牢固的接头，从而将母材连接在一起。由于历史原因，钎焊一直被分为硬钎焊和软钎焊。美国焊接学会(AWS)规定钎料液相线温度高于450° C所进行的钎焊为硬钎焊，低于450° C所进行的钎焊为软钎焊，软钎焊主要依靠钎料被加热熔化后对母材的润湿来形成焊接接头，液相线温度高于450° C的钎料为硬钎料，液相线温度低于450° C的钎料为软钎料】。由于镁合金产品已经开始在工业和民用产品中大量应用，其中对于要求强度较高的结构材料的镁合金钎焊连接时，需要硬钎焊镁合金钎料，镁合金硬钎料目前已经有为数不多的几个品种，例如美国的BMg-Ι (美国试验材料学会牌号为AZ92A)、BMg-2a(美国试验材料学会牌号为AZ125A)。日本的镁合金钎料MC3 (成分非常接近于美国的BMg_l)，In-Mg-Zn-Al (钎料熔化温度范围在449?490°C之间)，In_Mg (钎料熔化温度范围473?484°C)，Mg-Sn-1n-Al (钎料熔化温度范围在457?500°C之间)。中国的Mg-Zn-Nd镁合金钎料(钎料熔化温度范围在333?356°C之间)，Al-Mg-Zn镁合金钎料(钎料熔化温度范围在439?468°C之间)等。但是对于强度要求不高的镁合金工件钎焊连接，如起到密封作用、连接作用的镁合金产品，如容器、电子产品、仪表元器件等等，却很少有有关镁合金软钎料的报道，为数极少的国外镁合金软钎料产品配方也是处于高度保密状态，商业市场上也很难见到镁合金软钎料的相关产品。所以为了扩展镁合金钎料的种类和扩大镁合金产品的使用范围，设计并研发钎焊温度低，密封性能好，抗腐蚀性能强的高品质的镁合金软钎料就成为解决这一难题的关键。
【发明内容】
[0003]本发明的目的正是针对上述镁合金实际应用中存在的不足之处而专门设计的一种具有较低钎焊温度的镁合金钎焊用软钎料。本发明的软钎料具有钎焊镁合金密封件和结构件的优良性能，且密封质量高，钎焊界面连接处外表面光滑、美观、密封件泄漏率低，经无损检测测试发现钎焊产品具有钎缝缺陷少、密封性能高、耐腐蚀性能强，使用寿命长、性能稳定等优点。
[0004]本发明的目的可通过下述技术措施来实现:
本发明的低温镁合金钎焊用软钎料是由下述质量百分比的原料制备而成，其中:Cd:25 ?31 %，Mg:1 ?3 %，Zn:19 ?23 %，余量为 Sn。
[0005]本发明的软钎料的熔化温度范围为182?276°C，钎焊温度范围为320?370°C。
[0006]更具体说，用于本发明中的低温镁合金钎焊用软钎料共有四种元素的化学成分组成，其中Mg元素的主要作用是有利于母材和钎料在连接界面形成金属固溶体组织，使得连接界面结合牢固。加入少量的Sn可以使钎料的熔化温度降低、同时可以提高钎料本身的塑性，降低钎料加工时的开裂倾向。钎料中的Zn元素起到固溶强化作用，起到提高钎料自身强度的作用，钎料中的Cd元素起到在钎焊后钎缝的时效强化作用和提高钎缝的抗腐蚀性作用。
[0007]本发明所提供的Sn-Mg-Zn-Cd镁合金钎焊软钎料可采用该技术领域公知技术中的熔剂保护法或者惰性气体保护法进行钎料合金的熔炼，钎料可以采用块状、棒状、粒状、片状、丝状、不规则形状等形式加工后使用。其中钎料可以熔炼后采用机械加工方法、精密铸造、挤压、拉拔、乳制、冲压、线切割等方法获得。
[0008]本发明的有益效果如下:
本发明所提供的Sn-Mg-Zn-Cd镁合金钎焊用软钎料的熔化温度范围为182?276°C，钎焊温度范围为320?370°C ;在此钎焊温度下，钎料对镁合金母材具有良好的铺展性和间隙填充性，可适用于各种镁合金的软钎焊。尤其是采用感应钎焊、火焰钎焊和电阻钎焊工艺钎焊连接AZ61M、ME20M、AZ31B等镁合金母材，由于用Sn-Mg-Zn-Cd软钎料钎焊时温度相对较低，采用上述钎焊工艺时可以有效地避免AZ61M、ME20M、AZ31B等镁合金基体材料的氧化、软化和过烧等现象，经力学性能试验机测试钎焊搭接接头抗剪强度在11?16MPa之间，钎焊对接接头抗拉强度在13?19MPa之间。
【具体实施方式】
[0009]本发明以下将结合实施例作进一步说明:
实施例1:
a、按软钎料的化学成分及其质量百分比取:Cd:25 %，Mg:2.5 %，Zn:20.2 %，余量为
SnD
[0010]b、采用熔剂保护法进行软钎料合金的熔炼，先将合金浇注成铸锭，然后采用机械分割法将钎料合金加工成长条块状。采用本发明的软钎料对ME20M镁合金板进行钎焊时，在钎焊前对ME20M镁合金板试样进行砂纸打磨、丙酮清洗去除表面污物。镁合金板由夹具固定后放入氩气保护装置中进行高频感应钎焊。钎焊过程中氩气流量为0.3L/min，升温速度为220°C /min，钎焊温度范围为320?370°C，保温180s后，冷却至室温。钎焊后，接头外观成形良好，测定钎焊接头抗剪强度和抗拉强度。
[0011]实施例2:
a、按软钎料的化学成分及其质量百分比取:Cd:30.8 %，Mg:1.5 %，Zn:19.8 %，余量为Sn。
[0012]b、采用熔剂保护法进行软钎料合金的熔炼，将合金浇注成铸锭，然后采用挤压机将钎料合金挤压成长条状。采用本发明的软钎料对AZ61M镁合金密封罐钎焊面处进行砂纸打磨、丙酮清洗去除表面污物，钎料置于钎焊面上，钎料置于钎焊连接处进行电阻钎焊。升温速度为260°C/min，钎焊温度范围为320?370°C，保温120s后，冷却至室温。钎焊后，接头外观成形良好，测定钎焊接头抗剪强度和抗拉强度。
[0013]实施例3:
a、按镁合金软钎料化学成分及其质量百分比取:Cd:29.4 %，Mg:2.3 %，Zn:21.3 %，余量为Sn。
[0014]b、采用熔剂保护法进行软钎料合金的熔炼，浇注成铸锭，然后采用乳机将软钎料乳制成长条片状。采用本发明的软钎料对AZ31B镁合金接头进行钎焊时，在钎焊前对AZ31B镁合金试样进行砂纸打磨、丙酮清洗去除表面污物，软钎料置于接头处进行火焰钎焊。钎焊温度范围为320?370°C，保温80s后，冷却至室温。钎焊后，接头外观成形良好，测定钎焊接头抗剪强度和抗拉强度。
【主权项】
1.一种低温镁合金钎焊用软钎料，其特征在于:它是由下述质量百分比的原料制备而成，其中:Cd:25 ?31 %，Mg:l ?3 %，Zn:19 ?23 %，余量为 Sn。2.根据权利要求1所述的低温镁合金钎焊用软钎料，其特征在于:所述软钎料的熔化温度范围为182?276 °C，钎焊温度范围为320?370 °C。
【专利摘要】本发明公开一种低温镁合金钎焊用软钎料，涉及镁合金焊接与连接领域。它是由下述质量百分比的原料制备而成，其中：Cd：25～31﹪，Mg：1～3﹪，Zn：19～23﹪，余量为Sn。本发明的软钎料具有钎焊镁合金密封件和结构件的优良性能，且密封质量高，钎焊界面连接处外表面光滑、美观、密封件泄漏率低，经无损检测测试发现钎焊产品具有钎缝缺陷少、密封性能高、耐腐蚀性能强、使用寿命长、性能稳定等优点。
【IPC分类】B23K35/26
【公开号】CN105252166
【申请号】CN201510865796
【发明人】马力, 龙伟民, 钟素娟, 鲍丽, 张青科, 潘建军, 孙华为, 薛行雁, 丁天然, 于新泉
【申请人】郑州机械研究所
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年12月1日