一種Al-Si-Zn-Ge系低熔點鋁基釬料及其制備方法技術

本發明專利技術屬于鋁及鋁合金的釬焊材料領域，涉及一種Al-Si-Zn-Ge系低熔點鋁基釬料及其制備方法。釬料的化學成分為：Si4%~8%、Zn18%~28%、Ge8%~25%、Ni0~3%，余量為Al。另外，釬料中還可添加微量Sr改善釬料組織和性能。它的制備步驟為：（1）根據用料配比稱取金屬原料；（2）在NaCl和KCl的熔鹽保護下熔煉Al-Si中間合金液；（3）再加入Ge得Al-Si-Ge中間合金，隨后加入Zn得到Al-Si-Zn-Ge合金；（4）最后加入Ni、Sr；（5）澆注成錠。該釬料具有較低的熔點，可以實現低熔點鋁合金的釬焊；具有良好的機械加工性能，可制成釬料箔和釬料絲。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術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。
技術介紹
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°C)，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顯著增力口，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°C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°C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。
技術實現思路
本專利技術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°C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。本專利技術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%、SrO.01 O. 05%，余量為 Al。本專利技術提出的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 (I)本專利技術釬料的熔點為490°c飛10°C，可以釬焊固相線溫度在500°C以上的幾乎所有鋁合金，適用范圍廣泛。(2)本專利技術釬料,配合AlF3-CsF釬劑,0. Ig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。具體實施例方式以下將結合具體實施例對本專利技術做進一步地詳述。實施例I : 釬料的成分質量比為Si 8%、Zn 25%、Ge 10%，余量為Al。按照上述釬料制備方法，制成釬料箔。對上述制得的Al-Si-Zn-Ge系鋁基釬料進行DTA差熱分析實驗，測試釬料的熔點；并按照國家標準的規定對釬料的鋪展性進行了檢測；同時利用火焰釬焊配合AlF3-CsF釬劑釬焊純鋁1060，并對接頭強度進行檢測(所執行的國家標準為GB/T11364-89《釬料鋪展性及填縫性試驗方法》和GBl 1363-89《釬焊接頭強度試驗方法》，下同)。檢測結果如表I所示。實施例2: 釬料的成分質量比為Si 8%、Zn 25%、Ge 10%、Ni 1%，余量為Al。按照上述釬料制備方法，制成釬料箔。對上述制得的Al-Si-Zn-Ge系鋁基釬料進行DTA差熱分析實驗，測試釬料的熔點；并按照國家標準的規定對釬料的鋪展性進行了檢測；同時利用火焰釬焊配合AlF3-CsF釬劑釬焊純鋁1060，并對接頭強度進行檢測(所執行的國家標準為GB/T11364-89《釬料鋪展性及填縫性試驗方法》和GBl 1363-89《釬焊接頭強度試驗方法》，下同)。檢測結果如表I所示。實施例3:釬料的成分質量比為Si 7%、Zn 25%、Ge 12%、Ni 1.5%、Sr O. 02%，余量為Al。按照上述釬料制備方法，制成釬料箔。對上述制得的Al-Si-Zn-Ge系鋁基釬料進行DTA差熱分析實驗，測試釬料的熔點；并按照國家標準的規定對釬料的鋪展性進行了檢測；同時利用火焰釬焊配合AlF3-CsF釬劑釬焊純鋁1060，并對接頭強度進行檢測。檢測結果如表I所示實施例4 釬料的成分質量比為Si 6%、Zn 22%、Ge 15%、Ni 2%、Sr O. 03%，余量為Al。按照上述釬料制備方法，制成釬料箔。對上述制得的Al-Si-Zn-Ge系鋁基釬料進行DTA差熱分析實驗，測得釬料的熔點；并按照國家標準的規定對釬料的鋪展性檢測；同時配合AlF3-CsF釬劑用于2024鋁合金爐中釬焊，對接頭剪切強度進行了檢測。檢測結果如表I所示。實施例5 釬料的成分質量比為Si 5%、Zn 22%、Ge 24%、Ni 2. 5%、Sr O. 04%，余量為Al。按照 上述釬料制備方法，制成釬料箔。對上述制得的Al-Si-Zn-Ge系鋁基釬料進行DTA差熱分析實驗，測得釬料的熔點；并按照國家標準的規定對釬料的鋪展性檢測；同時配合AlF3-CsF釬劑用于2024鋁合金爐中釬焊，對接頭剪切強度進行了檢測。檢測結果如表I所示。表I、實施例1-5中制備的釬料成分及質量百分比以及相應的實驗結果權利要求1.一種Al-Si-Zn-Ge系低熔點鋁基釬料，其特征是成分質量百分比為Si 4 8%、Zn15 28%、Ge 8 25%、Ni 0 3%，余量為 Al。2.根據權利要求I所述的Al-Si-Zn-Ge系低熔點鋁基釬料，其特征在于釬料成分質量比為Si 4 8%、Zn 15 28%、Ge 8 25%、Ni 0 3%，Sr O. Ol O. 0本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種Al？Si？Zn？Ge系低熔點鋁基釬料，其特征是成分質量百分比為：Si？4~8%、Zn？15~28%、Ge？8~25%、Ni？0~3%，余量為Al。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：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，
類型：發明
國別省市：