一種低熔點高強度鋁合金粉末釬料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種熔點低于490℃的高強度鋁合金粉末釬料及其制備方法。屬于鋁合金釬焊技術領域。該釬料以質量百分數比計組分為：Si：8.6~9.5、Cu：16.5~17.5、Ge：8.5~9.5、Ni：4.5~5.0、Zn：4.0~5.0、Sr：0.70~0.75、Bi：0.35~0.40、La：0.40~0.45、Ce：0.40~0.55、Yb：0.10~0.20、其余為Al。該釬料采用熔體快冷-球磨技術制備，熔點低于490℃，釬焊溫度500~520℃，適用于固相線高于500℃的鋁合金的釬焊，有爐中釬焊、真空釬焊、感應釬焊、火焰釬焊等。該釬料配合QJ201釬焊3003鋁合金，釬焊接頭剪切強度大于74MPa。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種熔點低于490℃的高強度鋁合金粉末釬料及其制備方法。屬于鋁合金釬焊
。該釬料以質量百分數比計組分為：Si：8.6~9.5、Cu：16.5~17.5、Ge：8.5~9.5、Ni：4.5~5.0、Zn：4.0~5.0、Sr：0.70~0.75、Bi：0.35~0.40、La：0.40~0.45、Ce：0.40~0.55、Yb：0.10~0.20、其余為Al。該釬料采用熔體快冷-球磨技術制備，熔點低于490℃，釬焊溫度500~520℃，適用于固相線高于500℃的鋁合金的釬焊，有爐中釬焊、真空釬焊、感應釬焊、火焰釬焊等。該釬料配合QJ201釬焊3003鋁合金，釬焊接頭剪切強度大于74MPa。【專利說明】
本專利技術涉及鋁合金釬焊
，尤其涉及。
技術介紹
鋁合金由于具有密度小、比強度高、耐蝕性好等優點，廣泛應用于航空、航天、石化、汽車、船舶、機械、電力、家用電器等領域。鋁合金可采用的焊接方法很多，其中釬焊是最重要的焊接方法之一，它具有釬焊件變形小、尺寸精度高等優點，在實際生產中得到越來越廣泛的應用，特別適合于制造復雜的鋁合金構件。Al-Si系釬料以Al-Si共晶成分為基礎，該共晶合金具有良好的潤濕性、流動性、釬焊接頭的抗腐蝕性和可加工性，且釬焊接頭強度高，是鋁合金釬焊中應用最廣的一種鋁釬料。但Al-Si系釬料熔點較高(Al-Si共晶合金的共晶溫度為577°C )，釬焊時釬焊溫度多在600°C以上，接近于鋁合金的固相線溫度，易使母材發生過燒、溶蝕等現象。在一些特殊的應用場合，如薄壁的鋁制板翅式換熱器的釬焊，Al-Si系釬料的應用受到很大的制約。 因此，研制熔點較低、強度較高的鋁合金釬料是鋁合金釬焊發展的必然。釬料熔點的降低，降低了釬焊的溫度，拓寬了釬焊在鋁合金連接上的應用，可有效提高釬焊的可控性，避免釬焊時鋁合金母材的溶蝕和晶粒長大，獲得高質量的釬焊接頭，提高釬焊生產效率和降低生產成本。另外，釬料熔點降低而帶來的釬焊溫度的降低，對節能降耗意義重大。
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。 本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的:一種低熔點高強度鋁合金粉末釬料，由 S1、Cu、Ge、N1、Zn、Sr、B1、La、Ce、Yb、Al 組成，其中 Si 的質量分數為 8.6%?9.5%、Cu 的質量分數為16.59Γ17.5%、Ge的質量分數為8.5%?9.5%, Ni的質量分數為4.5%?5.0%, Zn的質量分數為4.09Γ5.0%, Sr的質量分數為0.70%?0.75%、Bi的質量分數為0.35%?0.40%、La的質量分數為0.409Γ0.45%、Ce的質量分數為0.40%?0.55%、Yb的質量分數為0.10%?0.20%、其余為Al。 一種低熔點高強度鋁合金粉末釬料的制備方法，包括如下步驟:(I)將原料放入真空感應爐中進行感應熔煉，感應熔煉后在爐內的水冷銅模中鑄錠，得母合金鑄錠；所述原料由S1、Cu、Ge、N1、Zn、Sr、B1、La、Ce、Yb、Al組成，其中Si的質量分數為 8.69Γ9.5%、Cu的質量分數為16.5°/Γ?7.5%、Ge的質量分數為8.5°/Γ9.5%、Ni的質量分數為 4.59Γ5.0%、Zn的質量分數為4.0%?5.0%、Sr的質量分數為0.70%?0.75%、Bi的質量分數為 0.359Γ0.40%、La的質量分數為0.40%?0.45%、Ce的質量分數為0.40%?0.55%、Yb的質量分數為0.10%?0.20%、其余為Al。 (2)將步驟(I)得到的母合金鑄錠破碎成小塊放入真空旋淬系統，使母合金鑄錠熔化后進行真空快淬，得快淬合金；(3)將步驟(2)得到的快淬合金球磨，得鋁合金粉末釬料。 進一步地，所述步驟(I)中進行感應熔煉時，先抽取感應爐腔真空至1.0X 10_2Pa，再充入0.06MPa的純氬氣。 進一步地，所述步驟(2)中進行真空快淬時，先抽取真空旋淬系統爐腔真空至 1.0XlO^2Pa,再充入0.06MPa的純氬氣。 進一步地，所述步驟(2)中真空快淬采用單輥快淬法。 進一步地，所述的單輥快淬法中，將步驟(2)得到的母合金鑄錠完全熔化后保溫5^7秒，再把熔融的合金液噴射到旋轉銅輥表面，噴射壓力差為0.09、.lOMPa，旋轉銅輥的表面線速度為2廣23m/s。 進一步地,所述步驟(3)中球磨快淬合金采用行星式球磨機。 與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果:Cl)本專利技術的釬料熔點低于490°C，釬焊溫度可低至50(T52(TC，有效避免了釬焊時鋁合金母材的過燒和溶蝕，有利于獲得高性能的釬焊接頭。釬焊溫度降低，有效降低了能源消耗；(2)本專利技術的釬料具有較高的強度，配合QJ201釬劑釬焊3003鋁合金，接頭剪切強度大于74MPa。本專利技術的釬料適用于固相線溫度在500°C以上的鋁合金的釬焊；(3)本專利技術的釬料適用的釬焊方法有保護氣氛釬焊、真空釬焊、感應釬焊、火焰釬焊等;(4)本專利技術的釬料采用了熔體快冷技術制備，釬料組織細小，成分均勻，熔化區窄，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；(5)本專利技術的釬料可直接使用，也可作為合金粉末與釬劑、成膏體等均勻混合配制成膏體釬料使用；(6)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。 【具體實施方式】 釬料的性能取決于其成分和組織。已有的研究表明，Al-Si共晶合金(Al-12.6Si)的共晶溫度為577°C，添加Cu，可顯著降低其熔點，Al-Cu-Si共晶合金(Al_28Cu_5.5Si)的共晶溫度為524°C，Al-Cu-Si系釬料釬焊時釬焊溫度較Al-Si系釬料降低了很多，如添加了 4wt.% Cu的BA186SiCu釬料的熔化溫度為520_585°C，釬焊溫度為585_650°C ;添加了28wt.% Cu的BA166SiCu釬料的熔化溫度為525_535°C，釬焊溫度為550_600°C，但Cu加入量多會使材料變脆及釬焊時出現對母材的溶蝕，很難得到性能優良的釬焊接頭。Ge的加入也會大大降低釬料的熔點，這主要和Al-Ge共晶合金(Al-51.6Ge)的共晶溫度424°C有關，如添加了 1wt.% Ge的AlSi20Cul0Ge釬料的熔化溫度為408?478°C，但Ge添加降低了釬焊接頭強度，且Ge價格比較昂貴，加入量多會大大增加釬料的成本。少量添加Zn、Sn等在一定程度上可以降低釬料熔點及脆性，但過多加入會降低其耐蝕性；添加少量的Ni可以在一定程度上降低釬料的熔點，如添加了 3.3wt.% Ni的A110Si20Cu3.3Ni釬料的熔化溫度范圍為491.7?535.80C，更重要的是Ni取代一部分的Cu，減少Cu對釬料塑性的破壞，降低脆性，提高釬焊接頭強度。La等稀土元素作為變質劑可以細化晶粒，也有助于提高釬焊接頭的強度，降低脆性，等等。 為獲得熔點較低、強度較高的鋁合金粉末釬料，兼顧釬料的流動性、對鋁合金母材的潤濕性，以及釬焊后釬焊接頭的性能和釬料的成本，本專利技術人已專利技術了一種熔點低于500°C的高強度鋁合金絲狀釬料(ZL 201110108527.2)。為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低熔點高強度鋁合金粉末釬料，其特征在于，由Si、Cu、Ge、Ni、Zn、Sr、Bi、La、Ce、Yb、Al組成，其中Si的質量分數為8.6%~9.5%、Cu的質量分數為16.5%~17.5%、Ge的質量分數為8.5%~9.5%、Ni的質量分數為4.5%~5.0%、Zn的質量分數為4.0%~5.0%、Sr的質量分數為0.70%~0.75%、Bi的質量分數為0.35%~0.40%、La的質量分數為0.40%~0.45%、Ce的質量分數為0.40%~0.55%、Yb的質量分數為0.10%~0.20%、其余為Al。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅偉，嚴密，王琪明，宮海龍，陸江旭，馬天宇，姜銀珠，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33