專利名稱：用于焊接鋁銅構(gòu)件的自釬釬料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁銅及其合金的釬焊用釬料，尤其是涉及一種用于焊接鋁銅構(gòu)件的自釬釬料。
背景技術(shù)：
鋁合金在工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活中的應(yīng)用非常廣泛，由于比重小、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好、鑄造性、塑性和機(jī)械加工性優(yōu)良，鋁合金在現(xiàn)代工業(yè)材料中的重要作用不可替代。采用3系(如3003鋁合金)、6系(如6061鋁合金)高強(qiáng)鋁合金制造全鋁結(jié)構(gòu)零部件以替代銅質(zhì)結(jié)構(gòu)部件，已經(jīng)成為全世界制造業(yè)的發(fā)展方向。但是鋁銅構(gòu)件的焊接難題也越來(lái)越多。鋁銅構(gòu)件焊接中存在的主要問(wèn)題不僅因?yàn)殇X表面極易形成致密氧化膜，影響釬焊 時(shí)釬料的流動(dòng)性，同時(shí)還因?yàn)殇X合金釬焊時(shí)極易燒損。所以，在釬焊鋁質(zhì)構(gòu)件時(shí)要嚴(yán)格控制釬焊溫度，溫度過(guò)高將引起母材性能惡化甚至使零件報(bào)廢，溫度太低又使釬料不能實(shí)現(xiàn)有效漫流，從而影響釬焊質(zhì)量。所以希望研制出一種新型釬料，該釬料的熔點(diǎn)相對(duì)較低，而釬焊強(qiáng)度相對(duì)較高。鋁硅自釬釬料是鋁銅釬焊連接的最新發(fā)展方向。隨著鋁銅釬焊的自動(dòng)化發(fā)展，無(wú)腐蝕免清洗釬焊技術(shù)的提倡以及以鋁代銅技術(shù)的逐步深入，市場(chǎng)對(duì)鋁硅自釬釬料的需求越來(lái)越大。但是，目前鋁硅自釬釬料存在一些不足釬料中硅含量較高，釬料較脆、加工性差；釬料熔點(diǎn)較高(固相線溫度577°C，液相線溫度600°C以上)，與3系、6系高強(qiáng)鋁合金的熔點(diǎn)非常接近，釬焊比較困難；釬料釬焊接頭強(qiáng)度較低，不能滿足工程應(yīng)用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于焊接鋁銅構(gòu)件的具有高強(qiáng)度、高塑性、低熔點(diǎn)特點(diǎn)的自釬釬料。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案
本發(fā)明所述的用于焊接鋁銅構(gòu)件的自釬釬料，它是由氟化物以及鉿、鍺、鎳、銅、硅和鋁原料按下述質(zhì)量百分配比和方法制備而成
配比
氟化物:12-15%,鉿(Hf) 0. 01-0. 3%,鍺(Ge) 0. 01-0. 8%, If(Ni) O. 05-2%,銅(Cu)
O.8-3%，硅(Si) :5-17%，余量為鋁(Al);所述氟化物包括氟化鋁(AlF3) 30_80%，氟化銫(CsF) 5-35%，余量為氟化鉀(KF)；
制備方法
首先將原料鉿、鍺、鎳、銅、硅和鋁入真空爐中冶煉、霧化成細(xì)粉，然后與氟化物粉均勻混合、壓制成復(fù)合錠，將復(fù)合錠直接擠壓成絲或管，將絲繞制成卷或?qū)⒐芮谐森h(huán)狀即可得到自釬釬料成品。上述的制備方法包括下述具體步驟
第一步，將金屬鍺與部分鋁原料熔煉成中間合金Al，該中間合金Al中金屬鍺與鋁的重量比為Al: Ge=95:5 ;將金屬鉿與部分鋁原料熔煉成中間合金A2，該中間合金A2中金屬鉿與招的重量比為Al: Hf = 99:1 ;
第二步，將剩余的鋁原料在真空爐中熔化后，爐中鋁液溫度升至650-800°C后加入原料硅，保溫10-20分鐘后得到鋁-硅中間合金液；
第三步，將原料銅、鎳依次加入第二步得到的鋁-硅中間合金液中，當(dāng)熔液溫度升至750-950°C后，保溫10-20分鐘，得到鋁-硅-銅-鎳中間合金液；
第四步，將第一步得到的中間合金Al、A2依次加入到第三步得到的鋁-硅-銅-鎳中間合金液中，充分熔化后用碎玻璃與冰晶石的混合物覆蓋，保溫10-20分鐘，真空霧化成金屬細(xì)粉；
第五步，將第四步得到的金屬細(xì)粉與氟化物粉均勻混合、壓制成型、真空燒結(jié)成復(fù)合
錠；
第六步，將上述復(fù)合錠一次擠壓成絲或管，將絲進(jìn)行繞制、管切成環(huán)形即可得到自釬釬料成品。絲狀釬料的直徑為0.8-3mm，一般取300-500mm繞成一卷。環(huán)狀釬料的環(huán)徑為10-50mm,絲徑 I. 0_3mm。第五步中所用的氟化物粉為研磨而成的目數(shù)為150的細(xì)粉。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在釬焊領(lǐng)域現(xiàn)有的Al-Si-Cu-Ni合金系釬料基礎(chǔ)上引入微量元素Ge、Hf，微量的Ge易與Al形成低熔點(diǎn)共晶，降低釬料熔點(diǎn)，Ge的添加又使體系中共價(jià)鍵減少，金屬鍵增加，有利于改善合金本征的脆性；Hf的熔點(diǎn)較高，有好的抗氧化性和耐高溫特性，在Al中能微量固溶，形成低熔共晶，且會(huì)加速固溶體分解、細(xì)化釬料晶粒，既降低了釬料熔化溫度，有助于避免焊接中鋁母材的燒損，又同時(shí)提高了釬料的強(qiáng)度和塑性，有助于改善釬焊接頭的力學(xué)性能，而釬料塑性的改善又可使產(chǎn)品生產(chǎn)效率得以提高。本發(fā)明自釬釬料的有益效果具體體現(xiàn)在
1、與同類自釬釬料相比，本發(fā)明的自釬釬料具有強(qiáng)度高、塑性好、熔點(diǎn)低的特點(diǎn)，作為釬料用于鋁銅構(gòu)件釬焊時(shí)，具有潤(rùn)濕性強(qiáng)、釬縫強(qiáng)度高、塑性好等特點(diǎn)。
2、本發(fā)明的自釬釬料用于火焰釬焊鋁銅時(shí)，具有操作方便，適用性強(qiáng)的特點(diǎn)，該釬料還可用于鋁合金的自動(dòng)焊，大大提高了生產(chǎn)效率。3、本發(fā)明的自釬釬料與現(xiàn)有鋁硅自釬釬料相比，由于塑性顯著改善，解決了因硅含量高、脆性大造成的難加工成形的問(wèn)題。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。實(shí)施例I :
本發(fā)明自釬釬料的配比包括85%的金屬組分和15%的氟化物組分，其中金屬組分按重量百分比取0. 05%Hf，0. l%Ge，0. 5%Ni, l%Cu，8%Si，余量為Al ;氟化物按重量百分比取80%A1F3, 15%CsF, 5%KF ；
制備方法為
第一步，將金屬Ge與部分Al在中頻爐中熔煉成中間合金Al，該中間合金Al中Ge與Al的重量比為Al:Ge=95:5 ;將高熔點(diǎn)金屬Hf與部分Al熔煉成中間合金A2，該中間合金A2中Hf與Al的重量比為Al: Hf = 99:1 ；
第二步，將剩余的Al原料在真空爐中熔化后，爐中鋁液溫度升至650-800°C (優(yōu)選800°C)后加入原料Si (結(jié)晶塊)，保溫10-20分鐘(優(yōu)選15分鐘)后得到Al-Si中間合金液；
第三步，將原料Cu、Ni依次加入第二步得到的Al-Si中間合金液中，當(dāng)熔液溫度升至750-9500C (優(yōu)選900°C)后，保溫10-20分鐘(優(yōu)選15分鐘)，得到Al-Si-Cu-Ni中間合金液；
第四步，將第一步得到的中間合金Al、A2依次加入到第三步得到的Al-Si-Cu-Ni中間合金液中，充分熔化后用碎玻璃與冰晶石的混合物(碎玻璃與冰晶石的重量比為I : I)覆蓋，保溫10-20分鐘(優(yōu)選20分鐘)，真空霧化成金屬細(xì)粉； 第五步，將氟化物研磨成150目的細(xì)粉，與第四步得到的金屬細(xì)粉均勻混合、壓制成型、真空燒結(jié)(燒結(jié)溫度450°C )成復(fù)合錠；
第六步，將上述復(fù)合錠等溫層流連續(xù)擠壓成絲或管，將絲進(jìn)行繞制、管切成環(huán)形即可得到直徑為O. 8 3mm、長(zhǎng)300 500 mm的棒狀自針針料或環(huán)徑10 50mm、絲徑I. O 3mm的環(huán)狀自釬釬料成品。復(fù)合錠進(jìn)行擠壓時(shí)，采用等溫層流連續(xù)擠壓，擠壓前復(fù)合錠要預(yù)熱，預(yù)熱溫度150 °C，預(yù)熱時(shí)間30min。在以下實(shí)施例中，除所用原料的配方有所變化外，制備方法與實(shí)施例I相同。實(shí)施例2:
本發(fā)明自釬釬料的配比包括86%的金屬組分和14%的氟化物組分，其中金屬組分按重量百分比取0. 05%Hf，0. l%Ge，0. 8%Ni, l%Cu，9%Si，余量為Al ;氟化物按重量百分比取70%A1F3, 25%CsF, 5%KF。實(shí)施例3:
本發(fā)明自釬釬料的配比包括87%的金屬組分和13%的氟化物組分，其中金屬組分按重量百分比取0. 15%Hf，0. 2%Ge，0. 8%Ni, I. 2%Cu，10%Si，余量為Al ;氟化物按重量百分比取65%A1F3, 30%CsF, 5%KF。實(shí)施例4:
本發(fā)明自釬釬料的配比包括88%的金屬組分和12%的氟化物組分，其中金屬組分按重量百分比取0. 15%Hf，0. 3%Ge，0. 8%Ni, I. 2%Cu，10%Si，余量為Al ;氟化物按重量百分比取55%A1F3, 28%CsF, 17%KF。實(shí)施例5
本發(fā)明自釬釬料的配比包括85%的金屬組分和15%的氟化物組分，其中金屬組分按重量百分比取0. 15%Hf，0. 3%Ge，l%Ni, I. 3%Cu，ll%Si，余量為Al ;氟化物按重量百分比取45%A1F3, 35%CsF, 20%KF。實(shí)施例6:
本發(fā)明自釬釬料的配比包括86%的金屬組分和14%的氟化物組分，其中金屬組分按重量百分比取0. 2%Hf，0. 4%Ge，l%Ni, I. 3%Cu，12%Si，余量為Al ;氟化物按重量百分比取30%A1F3, 35%CsF, 35%KF。實(shí)施例7 本發(fā)明自釬釬料的配比包括87%的金屬組分和13%的氟化物組分，其中金屬組份按重量百分比取0. 2%Hf，0. 5%Ge，l%Ni, I. 5%Cu，14%Si，余量為Al ;氟化物按重量百分比取65%A1F3, 5%CsF, 30%KF。實(shí)施例8
本發(fā)明自釬釬料的配比包括88%的金屬組分和12%的氟化物組分，其中金屬組份按 重量百分比取0. 2%Hf，0. 5%Ge，I. 5%Ni，2%Cu，16%Si，余量為Al ;氟化物按重量百分比取55%A1F3, 10%CsF, 35%KF。
權(quán)利要求
1.一種用于焊接鋁銅構(gòu)件的自釬釬料，其特征在于它是由氟化物以及鉿、鍺、鎳、銅、硅和鋁原料按下述質(zhì)量百分配比和方法制備而成 配比 氟化物:12-15%,鉿0. 01-0. 3%,鍺0. 01-0. 8%,鎳0. 05-2%,銅0. 8-3%,硅5_17%，余量為鋁；所述氟化物包括氟化鋁30-80%，氟化銫5-35%，余量為氟化鉀； 制備方法 首先將原料鉿、鍺、鎳、銅、硅和鋁入真空爐中冶煉、霧化成細(xì)粉，然后與氟化物粉均勻混合、壓制成復(fù)合錠，將復(fù)合錠直接擠壓成絲或管，將絲繞制成卷或?qū)⒐芮谐森h(huán)狀即可得到自釬釬料成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于焊接鋁銅構(gòu)件的自釬釬料，其特征在于所述制備方法包括下述步驟 第一步，將金屬鍺與部分鋁原料熔煉成中間合金Al，所述中間合金Al中金屬鍺與鋁的重量比為Al :Ge=95:5 ;將金屬鉿與部分鋁原料熔煉成中間合金A2，所述中間合金A2中金屬鉿與招的重量比為Al: Hf = 99:1 ; 第二步，將剩余的鋁原料在真空爐中熔化后，爐中鋁液溫度升至650-800°C后加入原料硅，保溫10-20分鐘后得到鋁-硅中間合金液； 第三步，將原料銅、鎳依次加入第二步得到的鋁-硅中間合金液中，當(dāng)熔液溫度升至750-950°C后，保溫10-20分鐘，得到鋁-硅-銅-鎳中間合金液； 第四步，將第一步得到的中間合金Al、A2依次加入到第三步得到的鋁-硅-銅-鎳中間合金液中，充分熔化后用碎玻璃與冰晶石的混合物覆蓋，保溫10-20分鐘，真空霧化成金屬細(xì)粉； 第五步，將第四步得到的金屬細(xì)粉與氟化物粉均勻混合、壓制成型、真空燒結(jié)成復(fù)合錠； 第六步，將上述復(fù)合錠一次擠壓成絲或管，將絲進(jìn)行繞制、管切成環(huán)形即可得到自釬釬料成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于焊接鋁銅構(gòu)件的自釬釬料，其特征在于所述氟化物粉的目數(shù)為150。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于焊接鋁銅構(gòu)件的自釬釬料，它是由氟化物12-15%(氟化鋁30-80%，氟化銫5-35%，余量為氟化鉀)，鉿0.01-0.3%，鍺0.01-0.8%，鎳0.05-2%，銅0.8-3%，硅5-17%，余量為鋁按照下述方法制備而成將原料鉿、鍺、鎳、銅、硅和鋁入真空爐中冶煉、霧化成細(xì)粉，然后與氟化物粉均勻混合、壓制成復(fù)合錠，將復(fù)合錠直接擠壓成絲或管，將絲繞制成卷或?qū)⒐芮谐森h(huán)狀即可得到自釬釬料成品。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在現(xiàn)有的Al-Si-Cu-Ni合金系釬料基礎(chǔ)上引入微量元素Ge、Hf，既降低了釬料熔化溫度，有助于避免焊接中鋁母材的燒損，又同時(shí)提高了釬料的強(qiáng)度和塑性，有助于改善釬焊接頭的力學(xué)性能，而釬料塑性的改善又可使產(chǎn)品生產(chǎn)效率得以提高。
文檔編號(hào)B23K35/40GK102935558SQ201210511288
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者龍偉民, 黃俊蘭, 鮑麗, 鐘素娟, 沈元?jiǎng)? 孫華為, 朱坤, 張強(qiáng), 程亞芳, 潘建軍, 黃成志 申請(qǐng)人:鄭州機(jī)械研究所