[發明專利]一種熔點低于500℃的高強度鋁合金釬料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110108527.2
• 申請日: 2011-04-28
• 公開（公告）號: CN102152024A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 羅偉;嚴密;史佩珍;馬天宇;黃鵬;王成林
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B23K35/28
• 分類號: B23K35/28;B23K35/40
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及鋁合金焊接技術領域，尤其涉及一種熔點低于500℃的高強度鋁合金釬料及其制備方法。

背景技術

鋁合金由于具有密度小、比強度高等優點，廣泛應用于航空、航天、石化、汽車、機械等領域，很多傳統的銅合金波導、高頻器件、冷凝器、熱交換器等已被鋁合金所取代。釬焊作為鋁合金連接的重要方法之一，具有釬焊件變形小、尺寸精度高等優點，在實際生產中得到越來越廣泛的應用，特別適合于制造復雜的鋁合金構件。Al-Si系釬料以A1-Si共晶成分為基礎，該共晶合金具有良好的潤濕性、流動性、釬焊接頭的抗腐蝕性和可加工性，且釬焊接頭強度高，是鋁合金釬焊中應用最廣的一種鋁釬料。但Al-Si系釬料熔點較高(Al-Si共晶合金的共晶溫度為577℃)，釬焊時釬焊溫度多在600℃以上，接近于鋁合金的固相線溫度，易使母材發生過燒、溶蝕等現象。在一些特殊的應用場合，如薄壁的鋁制板翅式換熱器的釬焊，Al-Si系釬料的應用受到很大的制約。

因此，研制熔點較低、強度較高，且具有一定抗腐蝕性能的鋁合金釬料是鋁合金釬焊發展的必然。釬料熔點的降低，可以降低釬焊溫度，有效提高釬焊的可控性，避免釬焊時鋁合金母材的溶蝕和晶粒長大，獲得高質量的釬焊接頭，同時也可以降低能源消耗，提高釬焊生產效率和降低生產成本。低熔點高強度鋁合金釬料應用前景非常廣闊。

釬料的性能取決于其成分和組織。Al-Si共晶合金（Al-12.6Si）的共晶溫度為577℃，添加Cu，可顯著降低其熔點，Al-Cu-Si共晶合金（Al-28Cu-5.5Si）的共晶溫度為524℃，Al-Cu-Si系釬料釬焊時釬焊溫度較Al-Si系釬料降低了很多，如BAl86SiCu釬料的熔化溫度為520-585℃，釬焊溫度為585-650℃；BAl66SiCu釬料的熔化溫度為525-535℃，釬焊溫度為550-600℃。但Cu加入量多會使材料變脆及釬焊時出現對母材的溶蝕，很難得到性能優良的釬焊接頭；Ge的加入也會大大降低釬料的熔點，這主要和Al-Ge共晶合金（Al-51.6Ge）的共晶溫度424℃有關，但是Ge價格昂貴（目前純度99.9%的Ge約8000元/公斤）并使接頭強度降低。少量添加Zn、Sn等在一定程度上可以降低釬料熔點及脆性，但同時也降低其耐蝕性；Ni替代部分Cu，La等稀土元素作為變質劑細化晶粒，有利于提高釬焊接頭強度，降低脆性，等等。除成分外，釬料的制備技術對其性能也有很重要的影響作用。如快速凝固技術制備的釬料與傳統方法制備的普通釬料相比，釬料組織細小，成分均勻，熔化區窄，能夠達到瞬時熔化的效果，釬料鋪展迅速，因而具有良好的潤濕性，所得釬焊接頭的力學性能等明顯優于普通釬料。另外，快速凝固技術制備的釬料由于其晶粒細化，表面能增加，熔點也低于普通釬料。

為獲得熔點低于500℃的鋁合金釬料，兼顧其流動性、對鋁合金母材的潤濕性，以及釬焊后釬焊接頭的性能和釬料的成本，必須選擇合適的合金體系，并進行添加元素改性，結合制備技術控制，才能獲得滿足要求的鋁合金釬料。

發明內容

本發明的目的是提供一種熔點低于500℃的高強度鋁合金釬料及其制備方法。

熔點低于500℃的高強度鋁合金釬料以質量百分數比計組分為：Si：7.9~8.5、Cu：14.0~16.0、Ge：7.0~8.0、Ni：2.0~4.0、Sn：2.0~3.0、Mg：0.5~1.5、Sr：0.55~0.65、Bi：0.1~0.3、La：0.5~1.0、其余為Al。

所述的Cu、Ge、Ni、Sn、Mg、Sr、Bi和La的純度大于99.6%，Al和Si采用Al-12Si中間合金。

熔點低于500℃的高強度鋁合金釬料的制備方法的步驟如下：

1）采用Al-12Si中間合金和純度大于99.6%的Cu、Ge、Ni、Sn、Mg、Sr、Bi、La作為原材料，以質量百分數比計組分為：Si：7.9~8.5、Cu：14.0~16.0、Ge：7.0~8.0、Ni：2.0~4.0、Sn：2.0~3.0、Mg：0.5~1.5、Sr：0.55~0.65、Bi：0.1~0.3、La：0.5~1.0、其余為Al，放入真空感應熔煉爐中，抽取真空至4.0×10^-3Pa后，充入0.05MPa的純氬氣進行感應熔煉，充分合金化后澆注到爐內的水冷銅模中，得到成分均勻的母合金鑄錠；