一種含Ge耐腐蝕鋁基釬料制造技術

本發明專利技術公開了一種含Ge耐腐蝕鋁基釬料，該釬料包括以下質量百分比的組分：Si：6.5、Cu：15.0、Ge：0.1~8.0、Sn：6.0、Ce：1.0、余量為Al。該釬料采用快冷技術制備，熔點低于520℃，釬焊溫度540~550℃，適用于固相線高于550℃的鋁合金的釬焊，有火焰釬焊、感應釬焊、爐中釬焊和氣保護釬焊等。該釬料配合QJ201釬焊3003，釬焊接頭剪切強度大于82MPa；其中Ge百分含量為2.5時，釬料合金的耐腐蝕性能最佳，腐蝕電流密度為3.562μAcm-2。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及鋁合金焊接
，尤其涉及一種含Ge耐腐蝕鋁合金釬料及其制備方法。
技術介紹
鋁合金具有比強度高、耐腐蝕等優點在汽車、船舶、石油化工、航空航天等行業得到了廣泛應用。鋁合金焊接主要是指變形鋁合金的焊接，變 形鋁合金分為不能熱處理強化鋁合金(即防銹鋁)和可熱處理強化鋁合金，其中不能熱處理強化鋁合金是用于焊接結構的主要鋁合金。防銹鋁與可熱處理強化鋁合金(如硬鋁、鍛鋁)相比，焊接性良好，焊接過程中會遇到一系列困難，如焊縫熱裂紋、氧化和氣孔、以及焊接界面腐蝕等，對于鋁合金的焊接，傳統方法主要以熔化焊接為主，設備復雜，焊接熱輸入量大易造成焊縫熱裂紋等缺陷。釬焊作為鋁合金連接的重要方法，具有釬焊件變形小、尺寸精度高等優點，近年來在我國得到廣泛的應用。鋁合金釬焊時主要是使用鋁基釬料，鋁基釬料常用形式有絲、棒、薄片或粉末，還可以制成雙金屬復合板，以簡化釬焊過程。隨著航空、航天、汽車等工業的迅速發展，對鋁基釬料的要求越來越高，同時也為鋁基釬料的研究帶來機遇。然而鋁及鋁合金釬焊仍存在著較多的技術難題，其中最重要的就是制備出低熔點鋁基釬料。目前，應用最廣的鋁釬料以Al-Si系釬料為主，具有較高的釬焊接頭強度和可加工性，但Al-Si系釬料熔點較高(Al-Si合金的共晶溫度為577°C )，使得釬焊時釬焊溫度多在600°C以上，接近于鋁合金的固相線熔化溫度，易造成母材發生過燒、熔蝕等現象，使得Al-Si系釬料的應用受到限制。研制熔點低、釬焊接頭力學性能優良的鋁基釬料，成為鋁及鋁合金釬焊的關鍵所在。釬料熔點的降低，可以降低釬焊溫度，避免釬焊時鋁合金母材的熔蝕和晶粒長大，可獲得高質量釬焊接頭性能，同時也降低能源消耗，提高釬焊生產效率和降低生產成本。低熔點高強度鋁合金釬料應用前景非常廣闊。在焊接防銹鋁過程中，還有一個值得關注的問題是焊接界面處的耐腐蝕性能。鋁合金用焊接材料多是異質焊料(焊料成分同母材有較大差異，主要是為改善焊縫抗裂性而制定的)，在焊縫界面處焊料成分與母材之間會形成微型腐蝕電池，而且多數焊料合金元素電負性大于鋁元素，這樣會造成焊縫界面處發生局部腐蝕，造成焊接缺陷，降低焊接質量。鋁合金釬料性能主要是由合金成分和制備工藝共同決定的。很多研究者在降低Al-Si系釬料熔點方面做了很多的工作。有研究者發現在Al-Si合金基礎上添加Cu，可顯著降低其熔點，主要是由于Al-S1-Cu合金(Al-5. 5S1-28Cu)的共晶溫度為524°C。目前此類釬料已有商業化產品，如BA166SiCu釬料(成分為Al-6S1-28Cu)的熔化溫度為525-535°C，釬焊溫度為550-600°C。但Cu加入量多會使釬料變脆，此外大量Al-Cu金屬間化合物Θ相會加速鋁基體的腐蝕；Ge的加入也會大大降低釬料的熔點，這主要和Al-Ge合金(Al-51. 6Ge)的共晶溫度424°C有關，但是Ge價格昂貴，Ge作為脆性相，添加過量會降低接頭強度。T. H. Chuang等人研制的Al-7S1-20Cu_3Sn，釬料熔化溫度降為526°C，可見添加Sn可以降低釬料熔點，添加過量Sn會降低釬料耐蝕性，故只可少量添加；Ce等稀土元素作為變質劑細化晶粒，可降低其它原子在母材中遷移激活能，提高釬焊接頭強度；清華大學的王少紅等人在Al-Si釬料中加入了稀土元素，得到接頭強度達到母材90%以上，解釋為稀土元素把單一的穿晶斷裂改變為穿晶和沿晶的混合斷裂機制，降低晶粒的長大速度和提高相應的溫度，從而起細化晶粒的作用。快速凝固作為一種先進制備技術，已廣泛應用于鋁合金釬料生產中。與傳統方法制備的釬料相比，快速凝固技術制備釬料成分均勻，熔化溫度區窄，能夠達到瞬時熔化的效果，具有良好的潤濕性，所得釬焊接頭的力學性能優于普通釬料。快速凝固技術制備釬料的晶粒尺寸更小，表面能增加，熔點也低于普通釬料。 因此開發出一種熔點低、釬焊性能優良，且具有一定耐腐蝕性能的鋁合金釬料，并采用一種加工工藝簡單、成本低的釬料制備技術具有重要的工業應用意義。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有技術的不足，提供一種含Ge耐腐蝕鋁合金釬料，該釬料熔點低于520°C，抗剪強度高于82Mpa。本專利技術的目的是通過以下技術方案來實現的 一種含Ge耐腐蝕招合金釬料,它包括以下質量百分比的組分Si 6. 5、Cu :15. O、Ge O.Γ8. O、Sn 6. O、Ce :1. O、余量為Al ;所述的原材料Al、S1、Cu、Ge、Sn、Ce純度均大于99. 6%。上述含Ge耐腐蝕鋁合金釬料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)采用純度均大于99.6%的Al、S1、Cu、Ge、Sn、Ce作為原材料，按質量百分數配比為S1:6. 5、Cu 15. O、Ge :0.1 8. O、Sn :6. O、Ce :1. O、余量為Al取材，放入真空感應熔煉爐中，抽取真空至4. OX 10_3Pa后，充入O. 05MPa的純氬氣進行感應熔煉，反復熔煉3飛次后澆注到爐內鐵制模具中，得到成分均勻的母合金鑄錠； (2)將步驟I獲得的母合金鑄錠破碎成的小塊，去除氧化皮后，置于丙酮中超聲波清洗； (3)將步驟2獲得母合金小塊放入真空旋淬系統下端有圓孔的石英管中，啟動真空旋淬系統，抽取感應爐腔真空至4. OX KT3Pa后充入O. 05MPa的純氬氣保護；真空旋淬系統的高頻感應線圈加熱石英管中的母合金使其熔化，熔煉f2min后用純氬氣把熔融合金液通過石英管底部噴射注入真空旋淬系統的銅模中，噴射壓力差為O. 12^0. 15Mpa，隨銅模冷卻得到棒狀鋁合金釬料。本專利技術與現有技術相比，具有的有益效果是(1)本專利技術的棒狀釬料熔點低于520°C，釬焊溫度可低至54(T550°C，配合QJ201釬劑釬焊3003鋁合金，接頭剪切強度大于85MPa，本專利技術所得釬料適用于固相線溫度在520°C以上的鋁合金的釬焊，適用的釬焊方法有火焰釬焊、感應釬焊、爐中釬焊和氣保護釬焊等；(3)本專利技術的釬料采用了熔體快冷技術制備，具有比常規熔煉技術制備的同成分釬料更佳的釬焊工藝性；(4)本專利技術的釬料Ge元素含量較少，降低了釬料成本；(5)本專利技術的釬料制備方法相對簡單，工藝可控，便于操作，工藝消耗費較低。具體實施例方式本專利技術含Ge耐腐蝕鋁合金釬料包括以下質量百分比的組分Si 6. 5、Cu :15. O、Ge 0.1 8. O、Sn :6. O、Ce :1. O、余量為Al ;所述的原材料Al、S1、Cu、Ge、Sn、Ce純度均大于99. 6%。上述含Ge耐腐蝕鋁合金釬料的制備方法，包括如下步驟 1、采用純度均大于99.6%的Al、S1、Cu、Ge、Sn、Ce作為原材料，按質量百分數配比為S1:6. 5、Cu 15. O、Ge :0.1 8. O、Sn :6. O、Ce :1. O、余量為Al取材，放入真空感應熔煉爐中，抽取真空至4. OX 10_3Pa后，充入O. 05MPa的純氬氣進行感應熔煉，反復熔煉3飛次后澆注到爐內鐵制模具中，得到成分均勻的母合金鑄錠；· 2、將步驟I獲得的母合金鑄錠破碎成的小塊，去除氧化皮后，置于丙酮中超聲波清洗； 3、將步驟2獲得母合金小塊放入真空旋淬系統下端有圓孔的石英管中，啟動真空旋淬系統，抽取感應爐腔真本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種含Ge耐腐蝕鋁合金釬料，其特征在于，它包括以下質量百分比的組分：Si：6.5、Cu：15.0、Ge：0.1~8.0、Sn：6.0、Ce：1.0、余量為Al；采用純度均大于99.6%的Al、Si、Cu、Ge、Sn、Ce作為原材料。

【技術特征摘要】
1.一種含Ge耐腐蝕鋁合金釬料，其特征在于，它包括以下質量百分比的組分Si 6. 5、 Cu 15. O、Ge 0.1 8. O、Sn 6. O、Ce 1. O、余量為 Al ;采用純度均大于 99. 6% 的 Al、S1、Cu、 Ge、Sn、Ce作為原材料。2.根據權利要求1所述的含Ge耐腐蝕鋁合金釬料，其特征在于，所述各組分的質量百分比優選如下Si 6. 5、Cu 15. O、Ge :2. 5、Sn :6. O、Ce :1. O、余量為 Al。3.根據權利要求1所述的含Ge耐腐蝕鋁合金釬料，其特征在于，所述釬料的熔點低于 520°C，抗剪強度高于82Mpa。4.一種權利要求1所述含Ge耐腐蝕鋁合金釬料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)采用純度均大于99.6%的Al、S1、Cu、Ge、Sn、Ce作為原材料，按質量...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅偉，黃鵬，嚴密，王麗騰，宮海龍，馬天宇，吳朝育，
申請(專利權)人：浙江大學，浙江新元焊材有限公司，
類型：發明
國別省市：