專利名稱：一種含Sc和Sr的鋁基釬料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含Sc和Sr的鋁基釬料及其制備方法，特別是一種含Sc和Sr的Al-Si基釬料及其制備方法，適用于釬焊高強(qiáng)度鋁合金，屬于鋁及鋁合金焊接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著鋁合金在現(xiàn)代工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，鋁合金釬焊結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用也隨之增加。由于Al-Si釬料熔點(diǎn)高，液相線的是577°C，釬焊熔點(diǎn)相對低的鋁合金，容易使基體材料發(fā)生熔蝕、材料的晶粒長大。目前，常規(guī)牌號的Al-S1、Al-S1-Cu, Al-S1-Mg, Al-S1-Zn釬料由于釬焊溫度高、釬焊接頭強(qiáng)度低或耐腐蝕性能差等難以滿足6061、6063等鋁合金釬焊溫度低、釬焊接頭強(qiáng)度高等技術(shù)要求，為滿足高強(qiáng)度鋁合金釬焊連接可靠性的技術(shù)要求，本發(fā)明開發(fā)了一種添加一定比例的Sc和Sr等組元的鋁基釬料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有的技術(shù)問題，提供一種熔化溫度范圍在510 545°C，釬焊溫度在535 570°C，具有良好的潤濕性和鋪展性以及釬焊接頭強(qiáng)度高等綜合優(yōu)良性能的含Sc和Sr的鋁基釬料，通過添加一定比例的Sc和Sr等組元來提高釬焊接頭的綜合技術(shù)性能。本發(fā)明所涉及的含Sc和Sr的鋁基釬料，釬料的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分含量是:17 22% 的 Cu，6 9% 的 Si，0.05 0.25% 的 Sc，0.01 0.05% 的 Sr，余量為 Al，
其中Sc/ Sr的質(zhì)量比是5 10。在Al-S1-Cu基釬料的基礎(chǔ)上，少量Sc的添加能夠細(xì)化釬縫的晶粒，組織均勻，同時(shí)形成少量的Al3Sc,能夠明顯提高焊縫的強(qiáng)度。微量Sr的添加，可以大大提高抗腐蝕性能。隨著Sc含量的增加，由于過量的添加以及Sc/Sr比例的失衡，Sc/Sr和Al三者結(jié)合容易產(chǎn)生難熔的復(fù)雜相，導(dǎo)致抑制或者減少Al3Sc的生成，不僅對焊縫的強(qiáng)度的提高不能起到積極有效的作用，同時(shí)焊縫脆性增加。實(shí)驗(yàn)證明，Sc/Sr的質(zhì)量比是5 10，可以產(chǎn)生一定量的Al3Sc強(qiáng)化相，同時(shí)Sr的添加可抑制偏析形核，減少導(dǎo)致脆性的第二相粒子，細(xì)化釬縫的晶粒及組織結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，因此可改善釬焊接頭的脆性，提高釬焊的工藝性能。本發(fā)明含Sc和Sr的鋁基釬料的制備方法，包括:首先按照比例配料，原材料采用Al-S1、Al-Cu、Al-Sc、Al-Sr及高純鋁，熔煉制備釬料母合金鑄錠，然后采用真空快淬技術(shù)、真空氣霧化技術(shù)或機(jī)械切割分別制備得到箔帶、粉末或塊狀釬料。本發(fā)明的釬料母合金采用目前常規(guī)的鋁合金熔煉制備技術(shù)，釬料母合金鑄錠制備完成后，根據(jù)釬料的具體使用形式要求，可通過真空快淬技術(shù)、真空氣霧化技術(shù)以及機(jī)械切割分別制備成箔帶，粉末，塊狀等釬料形態(tài)使用，適用于火焰釬焊、氣氛保護(hù)釬焊、真空釬焊以及鹽浴釬焊等焊接工藝。本發(fā)明的含Sc和Sr的鋁基釬料，釬料的熔化溫度范圍為510 545°C，釬焊溫度為535 570°C，具有良好的潤濕性和鋪展性以及釬焊接頭強(qiáng)度高等綜合優(yōu)良性能。適合6063、6061等可熱處理強(qiáng)化的合金的釬焊，能夠滿足在釬焊完成同時(shí)，完成合金部件的熱處理的技術(shù)要求。下面通過具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
釬料的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比是，19%Cu，8%Si，0.17%Sc，0.02%Sr, Al余量，其中Sc/Sr的質(zhì)量比是8.5。首先通過配料，原材料采用Al-S1、Al-Cu, Al-Sc, Al-Sr及高純鋁，采用常規(guī)鋁合金熔煉技術(shù)完成釬料母合金鑄錠的制備，然后采用真空快淬技術(shù)制備厚度0.07mm,寬度40 mm的非晶態(tài)箔帶,用于釬焊2.5mm厚6063合金板材,釬焊結(jié)構(gòu)是搭接形式，釬料熔化溫度526 531 °C，釬焊溫度560°C，保溫時(shí)間10分鐘，焊后按照6063合金固溶時(shí)效規(guī)范進(jìn)行熱處理，釬焊接頭剪切強(qiáng)度大于70MPa。實(shí)施例2
釬料的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比是，18%Cu，8%Si，0.15Sc%，0.025Sr, Al余量，其中Sc/Sr的質(zhì)量比是6。首先通過配料，原材料采用Al-S1、Al-Cu、Al-Sc、Al-Sr及高純鋁，采用常規(guī)鋁合金熔煉技術(shù)完成釬料母合金鑄錠的制備，然后采用真空快淬技術(shù)，制備厚度0.07 mm，寬度40mm的非晶態(tài)箔帶，用于釬焊2.5mm厚6063合金板材，釬焊結(jié)構(gòu)是搭接形式，釬料熔化溫度528 534°C，釬焊溫度565°C，保溫時(shí)間10分鐘，焊后按照6063合金固溶時(shí)效規(guī)范進(jìn)行熱處理，釬焊接頭剪切強(qiáng)度大于75MPa。實(shí)施例3
釬料的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比是，17%Cu，9%Si，0.25%Sc，0.05%Sr, Al余量，其中Sc/Sr的質(zhì)量比是5。首先通過配料，原材料采用Al-S1、Al-Cu、Al-Sc, Al-Sr及高純鋁，采用常規(guī)鋁合金熔煉技術(shù)完成釬料母合金鑄錠的制備，然后采用真空氣霧化技術(shù)制備成粉末釬料，用于釬焊2.0mm厚6061合金板材，釬焊結(jié)構(gòu)是搭接形式，釬料熔化溫度530 538°C，釬焊溫度565°C，保溫時(shí)間8分鐘，焊后按照6061合金固溶時(shí)效規(guī)范進(jìn)行熱處理，釬焊接頭剪切強(qiáng)度大于65MPa。實(shí)施例4
釬料的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比是，22%Cu，6%Si，0.05%Sc，0.01%Sr, Al余量，其中Sc/Sr的質(zhì)量比是5。首先通過配料，原材料采用Al-S1、Al-Cu、Al-Sc, Al-Sr及高純鋁，采用常規(guī)鋁合金熔煉技術(shù)完成釬料母合金鑄錠的制備，然后采用機(jī)械切割將釬料分成厚度〈1mm釬料條，用于釬焊3.5mm厚6061合金板材，釬焊結(jié)構(gòu)是搭接形式，釬料熔化溫度520 529°C，釬焊溫度555°C，保溫時(shí)間12分鐘，焊后按照6061合金固溶時(shí)效規(guī)范進(jìn)行熱處理，釬焊接頭剪切強(qiáng)度大于65MPa。實(shí)施例5
釬料的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比是，20%Cu，7%Si，0.2%Sc，0.02%Sr, Al余量，其中Sc/Sr的質(zhì)量比是10。首先通過配料，原材料采用Al-S1、Al-Cu、Al-Sc、Al-Sr及高純鋁，采用常規(guī)鋁合金熔煉技術(shù)完成釬料母合金鑄錠的制備，然后采用真空氣霧化技術(shù)制備成粉末釬料，用于釬焊2.0mm厚6061合金板材，釬焊結(jié)構(gòu)是搭接形式，釬料熔化溫度523 532°C，釬焊溫度560°C，保溫時(shí)間8分鐘，焊后按照6061合金固溶時(shí)效規(guī)范進(jìn)行熱處理，釬焊接頭剪切強(qiáng)度大于70MPa。
權(quán)利要求
1.一種含Sc和Sr的鋁基釬料，其特征在于:它的組成及其質(zhì)量百分含量為Cu:17 22%, Si:6 9%, Sc:0.05 0.25%, Sr:0.01 0.05%，余量為 Al。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含Sc和Sr的鋁基釬料，其特征在于:所述的Sc與Sr的質(zhì)量比是5 10。
3.權(quán)利要求1或2所述的含Sc和Sr的鋁基釬料的制備方法，包括:首先按照比例配料，原材料采用Al-S1、Al-Cu、Al-Sc、Al-Sr及鋁，熔煉制備釬料母合金鑄錠，然后采用真空快淬技術(shù)、真空氣霧化技術(shù)或機(jī)械切割分別制備得到箔帶、粉末或塊狀釬料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含Sc和Sr的鋁基釬料，屬于鋁及鋁合金焊接技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明釬料的組成及其質(zhì)量百分含量為Cu17～22%，Si6～9%，Sc0.05～0.25%，Sr0.01～0.05%，余量為Al。本發(fā)明含Sc和Sr的鋁基釬料的熔化溫度范圍為510～545℃，釬焊溫度為535～570℃，具有良好的潤濕性和鋪展性以及釬焊接頭強(qiáng)度高等綜合優(yōu)良性能。適合6063、6061等可熱處理強(qiáng)化的合金的釬焊，能夠滿足在釬焊完成同時(shí)，完成合金部件的熱處理的技術(shù)要求。
文檔編號B23K35/40GK103170758SQ20111044125
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者王永 申請人:北京有色金屬研究總院