[發明專利]高氣密性中溫鋁釬料

有效

• 申請號: 201210005122.0
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102554493A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 王水慶
• 申請（專利權）人: 浙江新銳焊接材料有限公司
• 主分類號: B23K35/28
• 分類號: B23K35/28
• 代理公司: 紹興市越興專利事務所 33220
• 代理人: 蔣衛東

技術領域

一種含Sr、Si、Ti、Cu、P的Zn-Al釬料，配合市售CsF-AlF₃釬劑或KF-AlF₃釬劑，用于鋁-鋁結構件的釬焊，屬于金屬材料類的焊接材料。

背景技術

目前，在家電行業、制冷行業、五金行業，由于銅的使用量巨大，電解銅價格的上揚，使得家電行業電冰箱、空調器行業零部件、整機制造廠商“以鋁代銅”的需求隨著家電行業“產能過剩”的加劇和“產品價格戰”的不斷升級，越來越迫切。此外，在許多行業，采用3系（如3003鋁合金）、6系（如6061鋁合金）高強鋁合金，制造全鋁結構零部件，以替代銅質結構，也是全世界制造業的發展方向。但是，高強鋁合金的焊接難題越來越多，迫切需要研發新的焊接材料去解決。

由于鋁的熱交換效果與銅非常接近，高強鋁合金的加工性能、加工能力都有了很大的改進，所以鋁替代銅應用的領域越來越廣泛。近年來，在國內外家用空調、冷柜、汽車空調、汽車散熱器的發展過程中，許多成功的經驗、失敗的教訓，對高強度鋁合金焊接的困難和需求，已經引起了相關領域技術人員與企業家的重視。汽車空調系統運行條件遠比家用空調惡劣，在汽車空調中，高效緊湊的換熱器(平行流式，層疊式)的采用；汽車空調系統中從壓縮機、換熱器、閥體到管路基本上全部采用鋁材，這就要求鋁合金強度足夠高，重量亦輕，耐腐蝕性能好，因此，為滿足上述要求而研發、采用的新型鋁合金的焊接問題，同時也成了制約新型鋁合金材料、新型鋁合金結構應用的“關鍵技術”之一。此外，在大量使用鋁合金的熱交換器的“管-管連接”時，由于工作時，管路內部的制冷劑是在“有壓力”的情況下發生“汽-液轉換”的，因此，對鋁合金管路特別是鋁合金釬縫的“氣密性”提出更高的要求。由于現有的Al-Si系釬料（如4047、4043等），雖然其氣密性滿足要求，但是其自身的熔點較高（固相線溫度577℃，液相線溫度在600℃以上），與3系、6系高強鋁合金的熔點非常接近，釬焊非常困難。Zn-Al釬料雖然其熔點可低至400℃左右（如98Zn-2Al的固相線溫度為381℃，液相線溫度約為410℃），但是Zn-Al釬料釬縫的氣密性較差，實驗室的“泄漏率”就高達16%，根本無法滿足熱交換器生產廠每天幾十萬個釬焊接頭的大規模生產要求。本項發明高氣密性中溫鋁釬料，即是在這種技術背景下完成的。

發明內容

本項發明的目的是提供一種熔點在480℃~520℃左右、在高強度鋁合金表面以及在銅-鋁合金上潤濕性、滲透性優良、釬縫的力學性能良好、釬縫氣密性好，可以適用于多種牌號鋁合金鋁-鋁管路結構件的焊接的新型中溫鋁釬料。

為此，本項發明的一種含Sr、Si、Ti、Cu、P的Zn-Al釬料，其化學成分按質量百分數是：0.01%~0.1%的Sr，1.5%~6.5%的Si，0.001%~0.01%的Ti，0.001%~0.01%的Cu，0.0001%~0.001%的P，36.0%~65.0%的Zn，余量為Al的高氣密性中溫鋁釬料，即滿足了上述要求。采用氧-丙烷火焰釬焊方式釬焊3003鋁合金管-管結構（套接），使用“藥芯焊絲”或絲狀釬料配合CsF-AlF₃釬劑，釬焊接頭經水壓試驗（水壓為18MPa、保壓30分鐘），釬縫無泄漏。釬焊接頭在水壓試驗中最大承受壓力可達到21?MPa（在鋁管部位開裂）。

本發明的“高氣密性中溫鋁釬料”，?使用市售的鋅錠、鋁錠、金屬Ti、工業硅、鋁鍶合金、磷銅合金，采用常規冶煉方式按設計成分配比，冶煉時加入經優化篩選確定的“覆蓋劑”或采用“惰性氣體”保護冶煉、澆鑄，再通過擠壓、拉拔，即得到所需要的釬料絲材；或通過多道軋制工序，制備成所需厚度、寬度的薄帶。加入釬劑，可制成“藥芯焊絲”。本發明產品可配合市售CsF-AlF₃釬劑或KF-AlF₃釬劑，可用于多種牌號鋁合金鋁-鋁結構件的釬焊。

為了達到改進現有Zn-Al合金釬料雖然熔點較低熔化溫度區間一般為380℃～420℃），但氣密性差；Al-Si系釬料（如4047、4043等），雖然其氣密性好，但是熔點較高（固相線溫度577℃，液相線溫度在600℃以上）的難題，經過大量“篩選試驗”，最后確定了以Zn-Al釬料為基體，加入微（適）量的Sr、Si、Ti、Cu、P元素，從而將新發明的釬料熔化溫度區間控制在480℃～520℃范圍，低于Al-Si系釬料的熔化溫度80℃左右，利用多元微量元素的“微合金化”作用，提高新發明釬料的氣密性。經過“成分優化”和試驗分析，確定了“高氣密性中溫鋁釬料”的最佳質量百分數配比。

具體實施方式