[發(fā)明專利]一種鋁散熱器用低熔點Zn?Al合金釬焊層的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610786048.9
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN107052549A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃宏軍;關(guān)政;孫家麟
• 申請（專利權(quán)）人: 鎮(zhèn)江市天通新材料科技有限公司
• 主分類號: B23K10/02
• 分類號: B23K10/02;B23K35/28
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 陳建和

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉等離子噴涂技術(shù)的涂層組成及其制備方法。尤其是電動車、空調(diào)和暖風PTC鋁散熱器用低熔點Zn-Al合金釬焊層的制備方法。

背景技術(shù)

Zn-Al釬料屬于中低溫釬料，其熔化溫度范圍為382℃-500℃，目前已經(jīng)有很多的研究者對其進行研制。與Al-Si合金釬料相比較，由于Zn-Al合金釬料的熔點低，在釬焊過程中不易對母材造成影響，且釬料具有一定的塑性，具備一定的加工性能。采用Zn-Al合金釬料對3003板材進行釬焊，選用CsF-AlF₃釬劑輔助，釬料在基體表面具有良好的流動性，隨著Zn-Al釬料中Al的比例增加，流動性逐漸增加。但是Zn-Al共晶合金釬料以及亞共晶Zn-Al合金釬料相比Al-Si釬料的流動性還是相差很多，而且釬焊接頭的抗腐蝕性低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是，針對上述不足，對于低熔點Zn-15Al釬料，采用噴涂技術(shù)在3003鋁合金基體表面制備釬焊層，釬焊層厚度可以達到微米甚至納米級別，低于傳統(tǒng)箔帶釬料的厚度，符合輕量化要求。采用DSC測試釬料熔化溫度，SEM對釬料及釬焊接頭進行微觀組織的觀察，研究出良好可用的釬焊工藝，保證對釬焊接頭的釬焊質(zhì)量。

本發(fā)明技術(shù)方案：Zn-Al合金釬料采用等離子電弧噴涂制備釬焊層方法，尤其是電動車、空調(diào)和暖風PTC散熱器用低熔點Zn-Al合金釬焊層的制備方法；該釬焊層制備包括以下步驟：將Zn粉與Al粉均勻混合形成Zn-Al合金釬料，按照質(zhì)量分數(shù)為Zn 85，Al10-18；將混合好的Zn-Al合金粉末裝入等離子噴涂焊機中，等離子噴涂設(shè)備設(shè)定電壓為40-60V，電流為600A，等離子噴涂時通入氬氣進行保護；啟動等離子噴涂焊機，Zn-Al合金釬料經(jīng)過等離子噴涂機，熔化形成細小顆粒液滴，在工件表面凝固形成釬焊層對工件焊接。釬焊工藝為410±5℃釬焊，保溫30±10min，試樣結(jié)合情況良好。

采用等離子噴涂制備的釬焊層，其厚度為5～50μm之間，且釬焊層厚度可控。所待焊件為任意形狀。

Zn-15Al合金粉的等離子噴涂工藝參數(shù)為：等離子噴涂設(shè)備設(shè)定工作電壓40V，電流為600A，氬氣50L/min中通入氫氣10L/min，送粉氣體40L/min，送粉速度0.95r/min；Zn-15Al合金釬料制備成的釬焊層涂層不需要表面處理，光潔度高，顆粒度小。

有益效果：散熱器通常采用3003鋁合金作為散熱齒條，故選取的釬料熔點應(yīng)低于3003鋁合金，否則在釬焊時釬焊溫度過高，容易對基體產(chǎn)生熔蝕等不良影響。Zn-Al合金釬料為低熔點釬料，其熔點遠低于3003基體合金，溫度可以控制在450℃左右，遠低于鋁合金釬料的熔焊溫度，釬焊時不會對基體產(chǎn)生熔蝕現(xiàn)象。采用Zn-Al合金粉末進行等離子噴涂制備的涂層表面顆粒度小，厚度均勻；Zn-15Al釬料在3003鋁合金基體表面的釬焊鋪展?jié)櫇窠菫?0.5°，具有良好的潤濕性，最佳釬焊工藝為410℃釬焊30min，試樣結(jié)合情況良好。

附圖說明

圖1Zn-15Al釬料XRD圖譜；

圖2Zn-15Al釬料涂層表面；

圖3Zn-15Al釬料涂層微觀形貌；

圖4 410℃釬焊不同保溫時間Zn-15Al釬焊接頭微觀形貌，a未釬焊；b保溫10min，c保溫20min；d保溫30min；e保溫40min。

圖5 410℃釬焊保溫40min試件基體與Zn-15Al釬焊層元素能譜分析及區(qū)域面掃描圖，a涂層掃描區(qū)域；b能譜分析圖；c元素面掃描；d Zn元素分布圖；e Al元素分布圖。

圖6不同釬焊溫度保溫10min Zn-15Al釬焊接頭微觀形貌,a 410℃釬焊,b 430℃釬焊；

圖7不同釬焊溫度保溫20min Zn-15Al釬焊接頭微觀形貌,a 410℃釬焊,430℃釬焊；

圖8不同釬焊保溫下保溫30min Zn-15Al釬焊接頭微觀形貌,a 410℃釬焊；b430℃釬焊；

圖9不同釬焊溫度下保溫40min Zn-15Al釬焊接頭微觀形；a 410℃釬焊,b 430℃釬焊。

具體實施方式

在相同的保溫時間下，釬焊溫度由410℃提高到430℃，原子擴散系數(shù)增大，單位時間內(nèi)擴散的數(shù)量增加。但在430℃下釬焊，原子擴散過于劇烈，涂層中Zn原子向基體中擴散過多，在焊縫中過多的Zn存在對釬料的流動性有不良的影響；