專利名稱：一種鋅鋁釬料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種釬料，特別涉及一種鋅鋁釬料。
背景技術(shù)：
在制冷、電力、電子等行業(yè)，為節(jié)約成本，采用鋁材代替銅材。由于銅材不能完全被代替，這就帶來了鋁銅連接的問題。一般的熔焊方法因其接頭強(qiáng)度很低，不適用于鋁銅連接。壓力焊方法焊接質(zhì)量最好，是目前最常見的方法，如電阻焊、摩擦焊、閃光焊，其缺點是設(shè)備昂貴，生產(chǎn)成本高，不適應(yīng)流水線生產(chǎn)。釬焊方法是流水線釬焊工藝，且其成本低、生產(chǎn)效率高，焊接質(zhì)量優(yōu)于熔焊，是極具應(yīng)用潛力的方法，但目前接頭質(zhì)量和可靠性仍有待提高。以制冷行業(yè)為例，為將銅制蒸發(fā)器和鋁制冷凝管連接起來，目前一般采用外購電阻焊鋁 /銅管接頭，再通過釬焊法將鋁/銅管的銅端與銅制蒸發(fā)器、鋁端鋁制冷凝管連接起來。相對而言，鋁銅管直接釬焊是更方便快捷、成本更低的方法，然而鋁銅釬焊接頭強(qiáng)度低、抗腐蝕性不佳的特點制約了其應(yīng)用。已報道的鋁/銅釬焊釬料包括Al-Si基、Sn-Si基和Si-Al 基。Al-Si基釬料釬焊鋁/銅時，易生成大量的CuAl2和Cu3Al2脆性化合物，接頭強(qiáng)度低(剪切強(qiáng)度約20 30MPa)，且其釬焊溫度高，焊接時鋁母材易熔化；Sn-Si基釬料用于鋁/銅軟釬焊可獲得剪切強(qiáng)度40MPa以上的釬焊接頭，但在水中或鹽水中浸泡1 4周便會發(fā)生脫落；Si-Al基釬料與Sn-Si基釬料相比，抗腐蝕性好得多，而熔點較Al-Si基釬料又低得多， 適用于制冷行業(yè)最常用的火焰釬焊方法。目前市場上各種Si-Al基釬料的問題仍在于釬焊強(qiáng)度低，接頭剪切強(qiáng)度僅30 40MPa左右，抗腐蝕性差，接頭可靠性不能得到保證。制冷設(shè)備使用時，若鋁銅管接頭發(fā)生泄漏，有毒的制冷劑可能造成人身傷害，因此制冷部件的可靠性極為重要。在其它如電力、汽車行業(yè)設(shè)備上，接頭失效會導(dǎo)致“打火”現(xiàn)象，可能引發(fā)事故， 這些都限制了鋁銅釬焊技術(shù)的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種焊接強(qiáng)度高，抗腐蝕性好的鋅鋁釬料。本發(fā)明所述的鋅鋁釬料按重量百分比計的成分為A1 20 25%，CuO. 5 3%， Si 0. 5 3%，Mg 0. 003 0. 2%, Sr 0. 05 0. 3%, Ti 0. 05 0. 4%，余量為 Zn。本發(fā)明所述的鋅鋁釬料的最佳重量百分比計的成分為A1 25%, Cu3%, Si 3%, Mg 0. 2%, Sr 0.3%，Ti 0.4%，余量為 Zn。本發(fā)明通過調(diào)整&1-A1釬料中鋁含量，將其最終熔化溫度(合金液相線溫度)控制在480°C左右，與CSF-A1F3釬劑(熔點471°C )配合，用于鋁/銅高頻感應(yīng)釬焊和火焰釬焊。通過Cu、Si、Ti的添加和含量調(diào)整提高釬焊接頭的強(qiáng)度，其機(jī)理是Cu、Si促進(jìn)釬料冷凝時Al在焊縫中的析出，從而減少CuA12、Cu3Al2脆性化合物的生成和長大，減小焊縫與銅界面上脆性化合物層的厚度，該化合物層是鋁/銅釬焊接頭斷裂發(fā)生處。Ti作為鋅鋁合金常用的晶粒細(xì)化劑，可細(xì)化焊縫和界面組織的晶粒。微量Mg和Sr的添加可提高釬料的電極電位，提高抗腐蝕性。由于鋁/銅接頭的電化學(xué)腐蝕發(fā)生在焊縫與Cu母材的界面上，對于搭接接頭，該界面被釬料形成的接頭圓角覆蓋，因而釬料抗腐蝕性的改善將使接頭抗腐蝕性能提高。本發(fā)明釬料還可用于低熔點鋁合金的釬焊。常用的Al-Si釬料適用于純鋁和高熔點鋁合金的釬焊，但對于較低熔點的鋁合金而言，其熔化溫度太高，甚至高于某些鋁合金固相線，釬焊時發(fā)生母材晶粒粗化甚至過燒現(xiàn)象。本發(fā)明提供的&1-A1釬料熔化溫度低
左右，低于Al-Si共晶釬料熔點近100°C )，配合低熔點、無腐蝕的CsF-AlF3釬劑，用于低熔點鋁合金的釬焊，接頭焊后熱處理，可獲得很高的釬焊強(qiáng)度和良好的抗腐蝕性。對于低熔點鋁合金，常采用爐中釬焊進(jìn)行連接，要求釬料熔化溫度低、與釬劑的熔化溫度接近，本發(fā)明提供的ai-Ai基釬料可滿足這一要求，其工藝性能很好；ai-Ai釬焊鋁合金的接頭一般具有較高的強(qiáng)度，再加上Cu、Si、Ti元素細(xì)化焊縫組織的作用，本釬料爐中釬焊低熔點鋁合金接頭經(jīng)焊后固溶時效處理具有很高的強(qiáng)度；ai-Ai基釬料釬焊鋁合金時，焊縫與母材之間的界面較寬，電極電位變化梯度較小，接頭抗腐蝕性較好，在釬料中加入微量Mg和Sr，提高其電極電位后，接頭抗腐蝕性進(jìn)一步得到改善。本發(fā)明的鋅鋁釬料適用于鋁銅釬焊和低熔點鋁合金釬焊，釬焊接頭強(qiáng)度高且具有良好的抗腐蝕性。
具體實施例方式本發(fā)明的鋅鋁釬料熔煉時，Si元素以Al-Si合金形式加入，Cu元素以Si-Cu合金形式加入，Sr元素以Al-Sr合金形式加入，Ti元素以Al-Ti合金形式加入，Al、ZruMg以單質(zhì)形式加入。加料順序為A1 -Zn- Al-Si — Zn-Cu — Al-Sr — Mg。因Al-Sr和Mg密度小、加入量少，為防止Sr、Mg燒損、氧化，加料時應(yīng)立即壓入熔液中。可通過氣霧化法制成釬料合金粉末，以釬料、釬劑混合粉末或焊膏形式使用，亦可通過擠壓工藝制成實心焊絲、通過擠壓-灌粉-軋制-拉拔工藝制成藥芯焊絲使用。實施例1 各組分以重量百分比計為Al 22%, Cu 0.5%,Si 0.5%，Mg 0. 003%, Sr 0. 05%, Ti 0.05%，余量為 Zn。實施例2 各組分以重量百分比計為Al 25%, Cu 3%, Si 3%, Mg 0.2%, Sr 0. 3%, Ti 0. 4%，余量為 Zn。實施例3 各組分以重量百分比計為A1 20%, Cu 3%, Sil. 5%, MgO. 003%, Sr 0. 1%, Ti 0. 2%，余量為 Zn。實施例1、實施例2釬料用于鋁/銅釬焊。鋁/銅釬焊采用高頻感應(yīng)釬焊方式進(jìn)行，搭接長度5mm，釬劑為CsF-AlF3釬劑，釬焊時間為3 左右，釬縫間隙0. 2mm，焊后空冷。 接頭腐蝕試驗通過人造海水(成分為2. 7% NaCl+0. 1% KC1+0. 1% CaCl2+0. 6% MgCl2+H20, 溫度(20士;3)°C)中浸泡30天實現(xiàn)。腐蝕前后接頭的力學(xué)性能檢測在萬能拉伸機(jī)上進(jìn)行， 拉伸速率為lmm/min。試驗結(jié)果見表1。表1中還列出了目前常用的鋁/銅釬焊用釬料 Zn-15A1和Sn-40Zn-2. 5A1-2. 5Ag釬焊鋁/銅接頭腐蝕前后的剪切強(qiáng)度，與實施例1、實施例2數(shù)據(jù)對比。其中&1-15A1相關(guān)數(shù)據(jù)由試驗獲得，試驗條件與實施例1、實施例2釬料的試驗相同；Sn-40Zn-2. 5A1-2. 5 是浸泡腐蝕10天的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)。由此表可以看出，對于鋁/銅釬焊，實施例1、實施例2所列兩種成分的釬料，其釬焊強(qiáng)度和抗腐蝕性能均遠(yuǎn)高于&1-15A1 和 Sn-40Zn-2. 5A1-2. 5Ag 釬料。實施例3釬料用于6061鋁合金釬焊。6061鋁合金釬焊在電阻爐中進(jìn)行，搭接長度
5mm,釬劑為CsF-AlF3釬劑，釬縫間隙0. 2mm,釬焊溫度為530°C，保溫時間5min，接頭焊后水冷作固溶處理，再進(jìn)行175°C X15h時效處理。接頭腐蝕試驗通過人造海水(成分為2. 7% NaCl+0. 1% KC1+0. CaCl2+0. 6% MgCl2+H20，溫度(20士3)°C)中浸泡 30 天實現(xiàn)。腐蝕前后接頭的力學(xué)性能檢測在萬能拉伸機(jī)上進(jìn)行，拉伸速率為lmm/min。試驗結(jié)果見表1。表中還列出了常用的鋁釬料Al-28Cu-6Si釬焊6061鋁合金接頭腐蝕前后的剪切強(qiáng)度，與實施例 3數(shù)據(jù)對比。A118Cu-6Si相關(guān)數(shù)據(jù)由試驗獲得，試驗條件與實施例3的試驗相同。可見， 對于6061鋁合金釬焊，實施例3所列釬料釬焊接頭的抗腐蝕性能雖稍低于Al-28Cu-6Si釬料，但其強(qiáng)度則遠(yuǎn)高于Al-28Cu-6Si釬料。
權(quán)利要求
1.一種鋅鋁釬料，其特征在于按重量百分比計的成分為Al 20 25%，Cu 0.5 3%, Si 0. 5 3%，Mg 0. 003 0. 2%，Sr 0. 05 0. 3%, Ti 0. 05 0. 4%，余量為 Zn。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅鋁釬料，其特征在于按重量百分比計的成分為A125%, Cu 3%, Si 3%, Mg 0. 2%, Sr 0. 3%, Ti 0.4%，余量為 Zn。
全文摘要
一種鋅鋁釬料，以重量百分百計的成分為Al 20-25％，Cu 0.5～3％，Si 0.5～3％，Mg 0.003～0.2％，Sr 0.05～0.3％，Ti 0.05～0.4％，余量為Zn。本發(fā)明的釬料是一種焊接強(qiáng)度高，抗腐蝕性好的鋅鋁釬料，適用于鋁銅釬焊和低熔點鋁合金釬焊。
文檔編號B23K35/28GK102267019SQ20111022318
公開日2011年12月7日 申請日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者劉鳳美, 劉師田, 劉正林, 易江龍, 楊凱珍, 王凱 申請人:廣州有色金屬研究院