[發明專利]一種Al-Si-Zn-Ge系低熔點鋁基釬料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210176269.6
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN102862002A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 黃繼華;牛志偉;羊浩;陳樹海;王奇;李德華
• 申請（專利權）人: 北京科技大學;珠海格力電器股份有限公司
• 主分類號: B23K35/28
• 分類號: B23K35/28;B23K35/40
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

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技術領域

本發明屬于鋁及鋁合金的釬焊材料領域，涉及一種用于鋁及鋁合金釬焊的Al-Si-Zn-Ge系低熔點鋁基釬料及其制備方法。

背景技術

鋁及鋁合金由于密度小，熱導率和電導率高（僅列于Ag、Cu、Au之后），強度高，耐蝕性好，在近代工業材料中占有其獨特的地位。隨著鋁及鋁合金越來越廣泛的應用，人們也更多的關注鋁及鋁合金的連接問題。釬焊作為一種材料精密連接方法，具有加熱溫度較低，母材不融化，對母材的組織和性能影響較小，結構變形小，生產效率高，接頭美觀等優點，在航空航天領域、工業生產中發揮著巨大的作用。然而與其它金屬材料相比，鋁及鋁合金釬焊難度較大，一個很重要的原因就是常用鋁基釬料和鋁及鋁合金熔化溫度接近，從而極易造成母材過燒軟化。

Al-Si釬料因其具有良好的潤濕性、流動性、釬焊性、?強度和母材色澤一致性、抗腐蝕性都極佳，使得這一釬料成為目前使用最廣泛的鋁合金硬釬焊用釬料。但是該釬料由于熔點較高（液相線溫度為577℃），從而在低熔點鋁合金的釬焊使用中受到限制。

目前，國內外對低熔點鋁基釬料進行著大量的研究，其中研究較多的有Al-Si-Cu系、Al-Ag-Cu系、Al-Si-Ge系等合金體系，但大都存在相應的問題，而未成為一種普遍被采用的釬料。如S.Y.?Chang等人研制的Al-9.6Si-20Cu?釬料雖然流動性相對Al-Si顯著增加，但生成的金屬化合物CuAl₂脆性較大使得釬料性能惡化，同時加工工藝性能差，很難加工成絲或箔狀；北京航空航天大學的于文花等也研究了一系列的Al-Si-Cu-Ni系釬料，由于Ni元素的加入釬料性能有所改善，但加工工藝性能依然很差；哈爾濱焊接研究所的薛松柏等人研究的Al-Ag-Cu系雖然能使釬料的熔點降低到500℃左右，但由于Ag的含量太高，導致成本太高，同時加工工藝性能太差；日本茅本隆司等人研究的Al-Si-Ge系也存在相應的問題，Ge含量高，加工性能更差；近年來北京工業大學張福禮等人向Al-Si-Ge系中加Cu，組成Al-Si-Ge-Cu系，以此來降低Ge的含量來降低成本，但由于Cu的加入，釬料中引入Al₂Cu金屬間化合物，加工工藝性依然很差。

因此，研制一種熔點低（500℃左右）、成本低、加工工藝性能好、接頭綜合性能優良的釬料成為急切需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的是研制一種成本相對較低，加工工藝性能好，熔點低（500℃左右），綜合性能優良的新型低熔點鋁基釬料，來解決釬料加工工藝性差、釬焊過程中母材易被過燒（尤其火焰釬焊）、低熔點鋁合金難釬焊的問題。

本發明是通過以下措施實現的：

在純Al中同時添加多種元素Si、Zn、Ge、Ni、Sr組成Al-Si-Zn-Ge系多元合金。加Zn的主要目的是增加釬料的加工工藝性、潤濕性和流動性，更重要的是Zn的加入顯著降低了Ge的含量，降低了成本；加Ge的主要目的是降低釬料的熔點；加Ni的主要目的是提高釬料的抗腐蝕性能，加Sr的主要目的是對釬料進行變質處理，細化晶粒，提高釬料的強度和改善釬料的塑性。

該釬料的成分質量比為：Si?4~8%、Zn?18~28%、Ge?8~25%、Ni?0~3%、Sr?0.01~0.05%，余量為Al。

本發明提出的Al-Si-Zn-Ge系低熔點鋁基釬料的制備方法步驟如下：

（1）根據用料配比稱取金屬原料；

（2）在在NaCl和KCl的熔鹽保護下熔煉Al-Si中間合金液，加入Ge得中間合金，在一定條件下再分別加入Zn得到Al-Si-Zn-Ge合金；

（3）加入Ni、Sr進行球化處理；

（4）保溫30分鐘，每10分鐘攪拌一次，保證釬料合金成分均勻。

（5）澆注成錠，經軋制、拉拔后制成箔片和絲。

有益效果：

（1）本發明釬料的熔點為490℃~510℃，可以釬焊固相線溫度在500℃以上的幾乎所有鋁合金，適用范圍廣泛。

（2）本發明釬料，配合AlF₃-CsF釬劑，0.1g釬料的鋪展面積平均大于500mm²，釬料的流動性好，釬縫成形好。

（3）釬料具有良好的機械加工性能，很容易制備成釬料箔或釬料絲。?

（4）該釬料釬焊鋁及鋁合金，獲得釬焊接頭的強度接近Al-Si釬料的使用效果。

具體實施方式