本發(fā)明屬于釬焊材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Zn-Al-Cu基釬料及其制備方法。

背景技術(shù)：

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，隨著低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大眾交通工具輕量化、以鋁代鋼的趨勢(shì)十分明顯。汽車、地鐵車輛、鐵路客車、高速客車的車體、底盤結(jié)構(gòu)件材料，車門窗、貨架、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零部件、空調(diào)器、散熱器、車身板、輪轂等都有用鋁材制造。平均每輛汽車需要鋁加工品100公斤以上，且全鋁汽車快速發(fā)展，高速軌道車輛(高速列車)的高強(qiáng)度鋁合金結(jié)構(gòu)件用量占整車材料總量的70％，民航機(jī)上用的鋁合金結(jié)構(gòu)件占整機(jī)材料的80％。其他交通設(shè)備如航空、航天器，各種小型民用車輛的制造業(yè)也大量需要各種鋁合金結(jié)構(gòu)件。工業(yè)用鋁合金的總量于2009年已超過200萬(wàn)噸，僅汽車行業(yè)的用量就達(dá)到130萬(wàn)噸。在上述設(shè)備所用鋁合金結(jié)構(gòu)件中，大約有15～20％的鋁合金結(jié)構(gòu)件經(jīng)過釬焊加工構(gòu)成，按照1％的釬焊平均耗材率計(jì)算，鋁釬焊用鋁基釬料的需求量約為3000～4000噸。

Al-Si系釬料以A1-Si共晶成分為基礎(chǔ)，該共晶合金具有良好的潤(rùn)濕性、流動(dòng)性、釬焊接頭的抗腐蝕性和可加工性，且釬焊接頭強(qiáng)度高，是鋁合金釬焊中應(yīng)用最廣的一種鋁釬料。但Al-Si系釬料熔點(diǎn)較高(Al-Si共晶合金的共晶溫度為577℃)，釬焊時(shí)釬焊溫度多在600℃以上，接近于鋁合金的固相線溫度，易使母材發(fā)生過燒、溶蝕等現(xiàn)象。

在焊接防銹鋁過程中，還有一個(gè)值得關(guān)注的問題是焊接界面處的耐腐蝕性能。鋁合金用焊接材料多是異質(zhì)焊料(焊料成分同母材有較大差異，主要是為改善焊縫抗裂性而制定的)，在焊縫界面處焊料成分與母材之間會(huì)形成微型腐蝕電池，而且多數(shù)焊料合金元素電負(fù)性大于鋁元素，這樣會(huì)造成焊縫界面處發(fā)生局部腐蝕，造成焊接缺陷，降低焊接質(zhì)量。

因此開發(fā)出一種熔點(diǎn)低、釬焊性能優(yōu)良，且具有一定耐腐蝕性能的鋁合金釬料，并采用一種加工工藝簡(jiǎn)單、成本低的釬料制備技術(shù)具有重要的工業(yè)應(yīng)用意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種Zn-Al-Cu基釬料，該焊料具有熔點(diǎn)低、耐腐蝕、高強(qiáng)度與高的鋪展性的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種Zn-Al-Cu基釬料，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：

Al 10～20％、MgF₂0.6～2％、Cu 5～15％、Ge 2～6％、P 0.03～0.4％與Ti0.02～0.2％，余量為鋁。

進(jìn)一步，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：

Al 12～18％、MgF₂0.8～1.8％、Cu 6～14％、Ge 2～5％、P 0.1～0.3％與Ti0.06～0.18％，余量為鋁。

進(jìn)一步，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：

Al 16％、MgF₂1.5％、Cu 10％、Ge 4％、P 0.2％與Ti 0.15％，余量為鋁。

進(jìn)一步，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：

Al 10％、MgF₂2％、Cu 14％、Ge 5％、P 0.4％與Ti 0.2％，余量為鋁。

進(jìn)一步，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：

Al 20％、MgF₂0.6％、Cu 5％、Ge 2％、P 0.03％與Ti 0.02％，余量為鋁。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種Zn-Al-Cu基釬料的制備方法，將各組分按規(guī)定的重量百分比制成母合金，將母合金裝入石墨坩堝內(nèi)，在真空爐內(nèi)感應(yīng)加熱重熔，當(dāng)加熱到700～800℃時(shí)，用氬氣將熔融液態(tài)合金噴鑄在表面光潔的高速旋轉(zhuǎn)紫銅輥上，急冷得焊料箔帶。

進(jìn)一步，所述焊料箔帶厚度為0.02～0.10mm。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明在Zn-Al-Cu基釬料的基礎(chǔ)上面加入MgF₂與P不僅可以降低熔點(diǎn)，提高了焊料的耐腐蝕性能，腐蝕電流密度為1.921～2.286μAcm^-2。Zn-Al-Cu基釬料，熔化溫度范圍為365～390℃。Ge能與Cu形成金屬間化合物，抑制Al-Cu金屬間化合物在Cu母材與釬縫的界面處生長(zhǎng)，改善了界面處Al-Cu金屬化合物的形貌，從而改善接頭的抗剪切性能。Ti能細(xì)化釬縫組織，減小釬縫中CuAl₂金屬間化合物的尺寸，進(jìn)一步提高了接頭的韌性和抗剪切性能。

2、本發(fā)明的釬料具有較高的強(qiáng)度，配合QJ201釬劑釬焊3003鋁合金，接頭剪切強(qiáng)度大于等于75MPa。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種Zn-Al-Cu基釬料，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：

Al 16％、MgF₂1.5％、Cu 10％、Ge 4％、P 0.2％與Ti 0.15％，余量為鋁。

制備方法，包括以下步驟：

將各組分按規(guī)定的重量百分比制成母合金，將母合金裝入石墨坩堝內(nèi)，在真空爐內(nèi)感應(yīng)加熱重熔，當(dāng)加熱到750℃時(shí)，用0.5Pa的氬氣將熔融液態(tài)合金噴鑄在表面光潔的高速旋轉(zhuǎn)紫銅輥上，急冷得厚度為0.02～0.10mm的鋁合金箔帶。

按照GB11363-89《釬焊接頭強(qiáng)度試驗(yàn)方法》，配用QJ201爐中釬焊3003鋁合金，釬焊接頭抗剪強(qiáng)度≥75Mpa。在制得釬料合金棒上截取長(zhǎng)度為0.5mm的試樣進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)(動(dòng)電位極化曲線)，測(cè)得腐蝕電流密度為1.921μA cm^-2。

實(shí)施例2

一種Zn-Al-Cu基釬料，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：

Al 10％、MgF₂2％、Cu 14％、Ge 5％、P 0.4％與Ti 0.2％，余量為鋁。

制備方法，包括以下步驟：

將各組分按規(guī)定的重量百分比制成母合金，將母合金裝入石墨坩堝內(nèi)，在真空爐內(nèi)感應(yīng)加熱重熔，當(dāng)加熱到700℃時(shí)，用0.7Pa的氬氣將熔融液態(tài)合金噴鑄在表面光潔的高速旋轉(zhuǎn)紫銅輥上，急冷得厚度為0.02～0.10mm的鋁合金箔帶。

按照GB11363-89《釬焊接頭強(qiáng)度試驗(yàn)方法》，配用QJ201爐中釬焊3003鋁合金，釬焊接頭抗剪強(qiáng)度≥77Mpa。在制得釬料合金棒上截取長(zhǎng)度為0.5mm的試樣進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)(動(dòng)電位極化曲線)，測(cè)得腐蝕電流密度為2.025μA cm^-2。

實(shí)施例3

一種Zn-Al-Cu基釬料，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：

Al 20％、MgF₂0.6％、Cu 5％、Ge 2％、P 0.03％與Ti 0.02％，余量為鋁。

制備方法，包括以下步驟：

將各組分按規(guī)定的重量百分比制成母合金，將母合金裝入石墨坩堝內(nèi)，在真空爐內(nèi)感應(yīng)加熱重熔，當(dāng)加熱到800℃時(shí)，用0.6Pa的氬氣將熔融液態(tài)合金噴鑄在表面光潔的高速旋轉(zhuǎn)紫銅輥上，急冷得厚度為0.02～0.10mm的鋁合金箔帶。

按照GB11363-89《釬焊接頭強(qiáng)度試驗(yàn)方法》，配用QJ201爐中釬焊3003鋁合金，釬焊接頭抗剪強(qiáng)度≥78Mpa。在制得釬料合金棒上截取長(zhǎng)度為0.5mm的試樣進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)(動(dòng)電位極化曲線)，測(cè)得腐蝕電流密度為2.128μA cm^-2。

實(shí)施例4

一種Zn-Al-Cu基釬料，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：

Al 13％、MgF₂1.5％、Cu 15％、Ge 6％、P 0.2％與Ti 0.2％，余量為鋁。

制備方法，包括以下步驟：

將各組分按規(guī)定的重量百分比制成母合金，將母合金裝入石墨坩堝內(nèi)，在真空爐內(nèi)感應(yīng)加熱重熔，當(dāng)加熱到770℃時(shí)，用0.65Pa的氬氣將熔融液態(tài)合金噴鑄在表面光潔的高速旋轉(zhuǎn)紫銅輥上，急冷得厚度為0.02～0.10mm的鋁合金箔帶。

按照GB11363-89《釬焊接頭強(qiáng)度試驗(yàn)方法》，配用QJ201爐中釬焊3003鋁合金，釬焊接頭抗剪強(qiáng)度≥76Mpa。在制得釬料合金棒上截取長(zhǎng)度為0.5mm的試樣進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)(動(dòng)電位極化曲線)，測(cè)得腐蝕電流密度為2.286μA cm^-2。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。