專利名稱：發(fā)動機(jī)散熱器用低錫鉛基釬焊材料和焊條材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于發(fā)動機(jī)散熱器的低錫鉛基釬焊材料和焊條材料。
發(fā)動機(jī)水箱散熱器用釬焊材料和焊條材料，傳統(tǒng)上都是用一種材料，使用最多的是40～50%Sn、60～50%pb的合金，Sn含量比較高。眾所周知，國際市場上錫源十分緊缺，致使發(fā)動機(jī)水箱散熱器的生產(chǎn)無法正常進(jìn)行，僅就我國而言，汽車發(fā)動機(jī)水箱散熱器生產(chǎn)用的釬料和焊條用錫量即在千噸以上。發(fā)動機(jī)水箱散熱器與空氣熱交換器結(jié)構(gòu)不同，各部位材質(zhì)不同，工作條件也要求不同，所以這兩種設(shè)備釬焊的技術(shù)條件也不相同。空氣熱交換器的散熱片是呈螺旋狀繞在散熱管上，散熱片和散熱管的材料都是紫銅，采用熔點(diǎn)較高的釬基合金一次性浸焊即可。而發(fā)動機(jī)水箱散熱器由于各部位材質(zhì)不同，焊接工藝各異，散熱管通用材料是H90黃銅，用10%Sn的Pb基合金，采用釬焊工藝;散熱片為H62黃銅，串上散熱管后采用烘焊工藝;散熱器上、下水室，加水口、進(jìn)出水管，側(cè)板和溢水管的材料為有色金屬和黑色金屬，采用手工焊接工藝。由于發(fā)動機(jī)水箱散熱器各部位工作受力狀態(tài)不同，因而釬焊材料和焊條材料采用不同含錫量材料較為合理。
本發(fā)明的目的是根據(jù)發(fā)動機(jī)水箱散熱器各部位工作條件和技術(shù)要求的不同，設(shè)計(jì)相應(yīng)不同的合金成份作為釬料和焊料，從而使合金中錫含量大大降低，又能使合金的工藝性能及焊接強(qiáng)度滿足技術(shù)要求。
本發(fā)明發(fā)動機(jī)散熱器用釬焊材料是一種以Pb的基含有Sn、Sb等元素的合金，其合金元素的重量百分組成是Sn10～11%，Sb1.0～1.2%，In0.05～0.07%，Bi0.05～0.07%，Ti0.05～0.07%，Cu0.05～0.07%，Al0.05～0.07%，其余為Pb。合金元素Sn、In可提高合金的強(qiáng)度和韌性，改善其流動性。由于Sn資源緊缺，In元素是貴金屬，用量宜少，以使合金具有滿意的機(jī)械性能和工藝性能要求為度。Cu、Al、Ti元素在合金中互不溶解，形成彌散強(qiáng)化相，抑制Sn元素在合金中的偏析，使合金成份均勻，細(xì)化晶粒，提高焊縫的耐腐蝕性。Bi元素具有提高焊縫填滿性的作用，但含量高時會產(chǎn)生脆性。
本發(fā)明發(fā)動機(jī)散熱器用焊條材料是一種以Pb為基的含有Sn、Sb元素的合金，其合金元素的重量百分組成是Sn20～21%，Sb1.0～1.2%，In0.2～0.22%，其余是Pb。因?yàn)楹辖鹬屑尤胛⒘康腎n元素，合金的工藝性能及焊縫強(qiáng)度明顯提高。Sb元素對改善合金的活性及潤濕性有利，但用量偏高則會出現(xiàn)硬相，影響焊縫強(qiáng)度。本發(fā)明釬焊水箱芯子的釬料比傳統(tǒng)使用的釬料降低錫含量為75%以上，本發(fā)明的焊條材料比已有的發(fā)動機(jī)水箱散熱器用焊條材料錫含量降低50%以上，但其性能完全能滿足技術(shù)要求。
本發(fā)明發(fā)動機(jī)散熱器用低錫鉛基合金釬焊材料和焊條材料的技術(shù)性能指標(biāo)是1、焊剪切強(qiáng)度試驗(yàn)方法根據(jù)美國焊接協(xié)會AWSC3.2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。對比合金成份是Sn40%，Sb1.28%，其余是Pb(下同)。
剪切強(qiáng)度(MPa)合金名稱室溫90℃110℃120℃130℃本發(fā)明釬焊材料36.6730.9328.8028.5725.43本發(fā)明焊條材料35.6729.6026.6726.7323.87對比合金材料36.5332.1328.2326.8722.632、合金工藝性能測定試驗(yàn)方法根據(jù)中國航空工業(yè)部Q/SZ60～70標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試合金名稱鋪展面積漫流長度間隙填充釬焊最佳濕度(mm2) (mm) (mm) (℃)本發(fā)明釬焊材料2301001.00300本發(fā)明焊條材料2201000.34250對比合金材料3001000.922503、合金熔點(diǎn)測試合金名稱本發(fā)明釬焊材料本發(fā)明焊條材料對比合金熔點(diǎn)(℃)290186185
4、導(dǎo)熱系數(shù)單位α(厘米2/秒) λ(卡/秒·厘米·度)測試合金名稱本發(fā)明釬焊材料本發(fā)明焊條材料對比合金材料αλαλαλ室溫0.2290.09760.2280.28870.2740.118050℃0.2250.10200.2260.01950.2630.1190100℃0.2100.08950.2200.09110.2430.1050150℃0.1920.09020.1780.07560.1660.0844與本發(fā)明配套使用的釬劑和焊劑采用本發(fā)明人已申請專利(申請?zhí)枮?7106949)的<空氣熱交換器用釬料及釬劑>的釬劑配方，它由Zncl2、NH4cl和Kcl的飽和水溶液組成，其重量百分比是Zncl255-65%，NH4cl13-23%，Kcl17-27%，其最佳配比是Zncl260%，NH4cl18%，Kcl22%，用自來水調(diào)至比重為1.50，PH值為50在生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用時，比重在1.40-1.50之間都能獲得滿意效果。
本發(fā)明低錫鉛基合金釬焊材料的制造方法。
采用坩鍋電阻加熱爐熔煉，坩鍋清理干凈后烘干，加入純鉛錠，加熱至100℃，加入Cu-Ti中間合金，升溫900～1000℃，加入Al、Sb，進(jìn)行攪拌，最后加入Bi、Sn、In等元素，充分?jǐn)嚢璋窃錾仙僭S氯化物鹽類，待降溫至320～340℃攪拌扒渣后即可進(jìn)行釬焊?；蛘邼茶T成錠，供生產(chǎn)廠使用時將錠子投入熔槽熔化進(jìn)行釬焊作業(yè)。
本發(fā)明低錫鉛基合金焊條材料的制造方法，采用坩鍋電阻加熱爐熔煉。投入純鉛錠、純銻錠，升溫680℃左右，全部熔化后攪拌扒渣，再投入錫錠和銦，進(jìn)行攪拌，撒入少許氯化物于熔液表面，攪拌扒渣靜止，降溫至340℃左右，攪拌扒渣澆鑄成焊條，以備手工焊接本發(fā)明合金材料的金相顯微組織如附圖所示。


圖1低錫鉛基合金釬焊材料鑄錠上部顯微組織圖。400×α固溶體+(α+β)共晶相圖2低錫鉛基合金釬焊材料鑄錠下部顯微組織圖α固溶體+(α+β)共晶相400×圖3低錫鉛基合金焊條材料鑄錠上部顯微組織圖α固溶體+(α+β)共晶相400×圖4低錫鉛基合金焊條材料鑄錠下部顯微組織圖α固溶體+(α+β)共晶相400×從附圖可以看出本發(fā)明低錫鉛基合金鑄錠上、下部位組織差別不大。
實(shí)施例1，釬焊SH760汽車水箱散熱管和散熱器焊接總裝。
將卷制完成的SH760汽車水箱散熱管浸入釬劑中1～2分鐘取出，甩干，放入釬焊槽中1～2秒鐘取出，用自來水沖洗管件上殘留的釬劑及臟物。散熱管按照圖紙尺寸切斷串接散熱片。裝主片，浸入釬劑，將工件取出甩干，放入烘焊爐中進(jìn)行烘焊，爐溫310～340℃，時間1.5～3分鐘，焊合率達(dá)95～97%。經(jīng)烘焊完成的工件用自來水沖洗進(jìn)行主片釬焊，步驟同前，釬焊溫度360～380℃，時間8～10秒，最后經(jīng)自來水沖洗進(jìn)行焊條總裝焊接。
用本發(fā)明制造的發(fā)動機(jī)散熱器，焊縫填滿性及滲透性好，焊合率高，導(dǎo)熱性能好。例如，用該釬焊材料釬焊的SH760汽車水箱經(jīng)振幅為14毫米的連續(xù)震動10萬次無脫焊及零部件損壞現(xiàn)象。將該水箱沉埋在水池中，通入壓力為98KPQ(1Kg-f/Cm2)干燥壓縮空氣，持續(xù)1分鐘，焊縫不滲漏，無脫焊及零部件損壞。
本發(fā)明的低錫鉛基合金釬焊材料和焊接材料，用于汽車、拖拉機(jī)和工程機(jī)械的散熱器釬焊和焊接，均能取得令人滿意的效果，為節(jié)約用錫和保證發(fā)動機(jī)制造工業(yè)的正常穩(wěn)定生產(chǎn)做出了貢獻(xiàn)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)動機(jī)散熱器的以Pb為基的釬焊材料，其特征在于它的合金元素的重量百分比是，Sn10～11%，Sb1.0～1.2%，In0.05～0.07%，Bi0.05～0.07%，Ti0.05～0.07%，Cu0.05～0.07%，AL0.05～0.07%，其余是Pb。
2.一種用于發(fā)動機(jī)散熱器的以Pb為基的焊條材料，其特征在于它的合金元素的重量百分組成是Sn20～21%，Sb1.0～1.2%，In0.20～0.22%，其余是Pb。
全文摘要
本發(fā)明是發(fā)動機(jī)散熱器用的鉛基合金釬焊材料和焊條材料。釬焊材料是一種含有Sn、Sb元素的Pb基合金，同時含有In、Bi、Ti、Cu和Al合金元素，Cu、Al、Ti元素在合金中互不溶解形成彌散強(qiáng)化相，抑制Sn元素偏析，細(xì)化晶粒，焊條材料是一種含有Sn、Sb、In元素的Pb基合金，用在發(fā)動機(jī)散熱器的上、下水室，加水口，進(jìn)出水管，側(cè)板和溢水管等部件連接處作焊條焊接。本發(fā)明與已有技術(shù)相比，其Sn含量分別降低75％和50％以上。工藝性能好，焊縫飽滿，強(qiáng)度高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
文檔編號B23K35/26GK1039751SQ8810448
公開日1990年2月21日 申請日期1988年7月26日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月26日
發(fā)明者唐仁輝, 章建中, 張國偉 申請人:國家機(jī)械工業(yè)委員會上海材料研究所