專利名稱：鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鋁合金及鋁基復(fù)合材料的中溫、高強(qiáng)、無(wú)釬劑釬焊材料的配方及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，用于鋁合金及復(fù)合材料的釬料有以下幾種(1)Sn-Zn系、Sn-Pb系、Sn-Zn-Cd系(這三種釬料的熔點(diǎn)在150～260℃之間)，其缺點(diǎn)是釬料的強(qiáng)度較低，耐蝕性較差，用其釬焊后，接頭的力學(xué)性能不佳(2)Zn-Cd系、Zn-Sn系(這兩種釬料的熔點(diǎn)在260～370℃之間)，其缺點(diǎn)是，釬料中含有有毒性元素Cd，造成環(huán)境污染，并危害釬料制備人員和釬料使用者的健康，同時(shí)釬料的耐蝕性一般，對(duì)母材的影響較大；(3)Zn-Al系、Zn-Al-Cu系(這兩種釬料的熔點(diǎn)在370～450℃之間，目前已公開的Zn-Al系和Zn-Al-Cu系釬料主要有以下幾種Zn72Al28、Zn95Al5、Zn93Ag4.5Al2.5、Z65Al20Cul5，其優(yōu)點(diǎn)是釬料強(qiáng)度較高，耐蝕性能好，并對(duì)母材的影響較小，但是由于這些釬料中的Zn元素含量較高，Zn的當(dāng)量系數(shù)也較高，釬料中易形成一些脆性金屬間化合物，并且Zn含量太高，易導(dǎo)致釬焊過程中在界面處發(fā)生溶蝕現(xiàn)象，降低了接頭的整體力學(xué)性能。在釬料制備方面，由于Zn較脆，很難用拉絲的方法制成常用的絲狀釬料，必須采用鑄造的方法鑄成棒狀釬料，但須預(yù)制模具，鑄造工藝比較復(fù)雜，鑄造生產(chǎn)率低，在鑄造過程中釬料液在模具內(nèi)的流動(dòng)性較差，成品率較低，因而制備成本較高，鑄后的釬料表面光潔度較低，釬料表面經(jīng)常附有毛刺，外觀不美觀，同時(shí)，由于Si的熔點(diǎn)較高，而Cu、Ni、Mn等合金元素在Zn合金液中的溶解度較低，因而這些元素極難加入合金液中，現(xiàn)有的釬料制備技術(shù)尚未完全解決上述問題，從而阻礙了釬料技術(shù)的研制和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述問題提供一種可以提高合金的整體力學(xué)及機(jī)械性能的鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料及制備方法，其目的是這樣實(shí)現(xiàn)的鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料，它由Zn、Al、Cu、Mg、Ag、Si、Mn、Ni和稀土組成，各組份按重量配比分別為Zn80.6～93.71％、Al3.3～8.0％、Cu2.0～5.0％、Mg0.4～1.5％、Ag0.2～1.5％、Si0.1～1.0％、Mn0.2～2.0％、Ni0.08～0.3％，稀土0.01～0.1％，鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料的制備方法為a、將占釬料總重量3.3～8.0％的Al塊放入坩堝內(nèi)，然后將坩堝置于加熱溫度為650～800℃的加熱爐內(nèi)，待Al完全熔化后放入占釬料總重量0.1～1.0％的結(jié)晶Si塊，保溫10～20分鐘，得Al-Si中間合金液；b、將占釬料總重量2.0～5.0％的Cu、0.2～2.0％的Mn、0.08～0.3％的Ni加入到Al-Si中間合金液中，將加熱爐的溫度升高至700～900℃，待各合金充分熔化后澆濤成塊狀，得Al-Si-Cu-Mn-Ni中間合金；c、將占釬料總重量80.6～93.71％的Zn塊放入坩堝內(nèi)，然后將坩堝置于加熱爐內(nèi)，加熱爐溫度為650～800℃，待Zn塊完全熔化后，將Al-Si-Cu-Mn-Ni中間合金加入到Zn液中，并將加熱爐溫度升高至650～900℃，待Al-Si-Cu-Mn-Ni中間合金完全熔化后，加入占釬料總重量0.2～1.5％的Ag，待Ag完全熔化后，加入占釬料總重量0.4～1.5％的Mg和0.01～0.1％的稀土；d、將所得溶液澆鑄成鑄錠，即為鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本釬料的熔點(diǎn)較低常用的鋁用釬料-鋁硅釬料的熔點(diǎn)為520～590℃，而本發(fā)明釬料的熔點(diǎn)為381～390℃，釬料的熔點(diǎn)大大降低；釬焊過程中不需要使用釬劑，而常用的鋁用釬料-鋁硅釬料在焊接前必須用釬劑以去除鋁表面的氧化膜；對(duì)鋁合金及其復(fù)合材料的潤(rùn)濕性能佳，該釬料在鋁板表面的潤(rùn)濕角為19°；可獲得高強(qiáng)度的接頭，采用該釬料焊接的鋁板，其接頭強(qiáng)度可達(dá)到160MPa，而采用鋁硅釬料釬焊鋁板后接頭的強(qiáng)度為120MPa左右；釬焊后，接頭的抗腐蝕性能較佳；該釬料的適用面較廣，可用于純鋁、熱處理鋁合金、鑄鋁、鍛鋁、防銹鋁、硬鋁、超硬鋁、高強(qiáng)鋁合金、鋁-鋰合金、鋁基復(fù)合材料、純銅、銅合金及鋁-銅異種材料的釬焊；釬料制造工藝簡(jiǎn)單、成本較低，便于大規(guī)模、大批量生產(chǎn)；該制備方法解決了高熔點(diǎn)、難熔合金在Zn合金液中的加入難題，接頭形式為對(duì)接、搭接、丁字接頭、管-管接頭、管-板接頭、板-板接頭等。
具體實(shí)施例方式
一本實(shí)施方式中鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料由Zn、Al、Cu、Mg、Ag、Si、Mn、Ni和稀土組成，各組份按重量配比分別為Zn80.6～93.71％、Al3.3～8.0％、Cu2.0～5.0％、Mg0.4～1.5％、Ag0.2～1.5％、Si0.1～1.0％、Mn0.2～2.0％、Ni0.08～0.3％，稀土0.01～0.1％，鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料的制備方法為a、將占釬料總重量3.3～8.0％的Al塊放入坩堝內(nèi)，然后將坩堝置于加熱溫度為650～800℃的加熱爐內(nèi)，待Al完全熔化后放入占釬料總重量0.1～1.0％的結(jié)晶Si塊，保溫10～20分鐘，得Al-Si中間合金液；b、將占釬料總重量2.0～5.0％的Cu、0.2～2.0％的Mn、0.08～0.3％的Ni加入到Al-Si中間合金液中，將加熱爐的溫度升高至700～900℃，待各合金充分熔化后澆濤成塊狀，得Al-Si-Cu-Mn-Ni中間合金；c、將占釬料總重量80.6～93.71％的Zn塊放入坩堝內(nèi)，然后將坩堝置于加熱爐內(nèi)，加熱爐溫度為650～800℃，待Zn塊完全熔化后，將Al-Si-Cu-Mn-Ni中間合金加入到Zn液中，并將加熱爐溫度升高至650～900℃，待Al-Si-Cu-Mn-Ni中間合金完全熔化后，加入占釬料總重量02～1.5％的Ag，待Ag完全熔化后，加入占釬料總重量0.4～1.5％的Mg和0.01～0.1％的稀土；d、將所得溶液澆鑄成鑄錠，即為鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料。
具體實(shí)施例方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是，鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料的制備方法為a、將占釬料總重量3.3～8.0％的Al塊放入坩堝內(nèi)，然后將坩堝置于加熱溫度為750℃的加熱爐內(nèi)，待Al完全熔化后放入占釬料總重量0.1～1.0％的結(jié)晶Si塊，保溫15分鐘，得Al-Si中間合金液；b、將占釬料總重量2.0～5.0％的Cu、0.2～2.0％的Mn、0.08～0.3％的Ni加入到Al-Si中間合金液中，將加熱爐的溫度升高至800℃，待各合金充分熔化后澆濤成塊狀，得Al-Si-Cu-Mn-Ni中間合金；c、將占釬料總重量80.6～93.71％的Zn塊放入坩堝內(nèi)，然后將坩堝置于加熱爐內(nèi)，加熱爐溫度為710℃，待Zn塊完全熔化后，將Al-Si-Cu-Mn-Ni中間合金加入到Zn液中，并將加熱爐溫度升高至770℃，待Al-Si-Cu-Mn-Ni中間合金完全熔化后，加入占釬料總重量0.2～1.5％的Ag，待Ag完全熔化后，加入占釬料總重量0.4～1.5％的Mg和0.01～0.1％的稀土；d、將所得溶液澆鑄成鑄錠，即為鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料。
具體實(shí)施例方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二不同的是，將鑄錠加工成直徑為40～60mm、長(zhǎng)40～60mm的棒狀后，在100～220℃條件下預(yù)熱，然后在195～225℃條件下進(jìn)行熱擠壓，根據(jù)擠壓次數(shù)的不同，可制造出直徑為1.0～5.0mm的絲狀鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料。
具體實(shí)施例方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三不同的是，將鑄錠加工成直徑為50mm、長(zhǎng)50mm的棒狀后在150℃條件下預(yù)熱，然后在200～220℃條件下進(jìn)行熱擠壓，擠壓溫度控制精度為±5℃，根據(jù)擠壓次數(shù)的不同，可制造出直徑為1.0～5.0mm的絲狀鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料。
權(quán)利要求
1.一種鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料，其特征在于它由Zn、Al、Cu、Mg、Ag、Si、Mn、Ni和稀土組成，各組份按重量配比分別為Zn80.6～93.71％、Al3.3～8.0％、Cu2.0～5.0％、Mg0.4～1.5％、Ag0.2～1.5％、Si0.1～1.0％、Mn0.2～2.0％、Ni0.08～0.3％，稀土0.01～0.1％。
2.一種鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料的制備方法，其特征在于a、將占釬料總重量3.3～8.0％的Al塊放入坩堝內(nèi)，然后將坩堝置于加熱溫度為650～800℃的加熱爐內(nèi)，待Al完全熔化后放入占釬料總重量0.1～1.0％的結(jié)晶Si塊，保溫10～20分鐘，得Al-Si中間合金液；b、將占釬料總重量2.0～5.0％的Cu、0.2～2.0％的Mn、0.08～0.3％的Ni加入到Al-Si中間合金液中，將加熱爐的溫度升高至700～900℃，待各合金充分熔化后澆濤成塊狀，得Al-Si-Cu-Mn-Ni中間合金；c、將占釬料總重量80.6～93.71％的Zn塊放入坩堝內(nèi)，然后將坩堝置于加熱爐內(nèi)，加熱爐溫度為650～800℃，待Zn塊完全熔化后，將Al-Si-Cu-Mn-Ni中間合金加入到Zn液中，并將加熱爐溫度升高至650～900℃，待Al-Si-Cu-Mn-Ni中間合金完全熔化后，加入占釬料總重量0.2～1.5％的Ag，待Ag完全熔化后，加入占釬料總重量0.4～1.5％的Mg和0.01～0.1％的稀土；d、將所得溶液澆鑄成鑄錠，即為鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料的制備方法，其特征在于a、將占釬料總重量3.3～8.0％的Al塊放入坩堝內(nèi)，然后將坩堝置于加熱溫度為750℃的加熱爐內(nèi)，待Al完全熔化后放入占釬料總重量0.1～1.0％的結(jié)晶Si塊，保溫15分鐘，得Al-Si中間合金液；b、將占釬料總重量2.0～5.0％的Cu、0.2～2.0％的Mn、0.08～0.3％的Ni加入到Al-Si中間合金液中，將加熱爐的溫度升高至800℃，待各合金充分熔化后澆濤成塊狀，得Al-Si-Cu-Mn-Ni中間合金；c、將占釬料總重量80.6～93.71％的Zn塊放入坩堝內(nèi)，然后將坩堝置于加熱爐內(nèi)，加熱爐溫度為710℃，待Zn塊完全熔化后，將Al-Si-Cu-Mn-Ni中間合金加入到Zn液中，并將加熱爐溫度升高至770℃，待Al-Si-Cu-Mn-Ni中間合金完全熔化后，加入占釬料總重量0.2～1.5％的Ag，待Ag完全熔化后，加入占釬料總重量0.4～1.5％的Mg和0.01～0.1％的稀土；d、將所得溶液澆鑄成鑄錠，即為鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料的制備方法，其特征在于將鑄錠加工成直徑為40～60mm、長(zhǎng)40～60mm的棒狀后，在100～220℃條件下預(yù)熱，然后在195～225℃條件下進(jìn)行熱擠壓，即得絲狀鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料的制備方法，其特征在于將鑄錠加工成直徑為50mm、長(zhǎng)50mm的棒狀后在150℃條件下預(yù)熱，然后在200～220℃條件下進(jìn)行熱擠壓，即得絲狀鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料。
全文摘要
鋁合金及鋁基復(fù)合材料的自釬釬料及制備方法，它涉及一種中溫、高強(qiáng)、無(wú)釬劑釬焊材料的配方及其制備方法?，F(xiàn)有釬料存在強(qiáng)度低、耐蝕性差等問題，本發(fā)明的釬料由Zn、Al、Cu、Mg、Ag、Si、Mn、Ni和稀土組成，各組份按重量配比分別為Zn80.6～93.71％、Al3.3～8.0％、Cu2.0～5.0％、Mg0.4～1.5％、Ag0.2～1.5％、Si0.1～1.0％、Mn0.2～2.0％、Ni0.08～0.3％，稀土0.01～0.1％，本發(fā)明的制備方法為用Al和Si制Al－Si中間合金液，加入Cu、Mn、Ni得中間合金，在一定條件下分別加入Zn、Ag、Mg和稀土即得本發(fā)明的自釬釬料。本發(fā)明的產(chǎn)品具有成本低，制備方法工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，適合鋁、銅及合金的中溫、高強(qiáng)、自釬釬焊。
文檔編號(hào)C22C18/00GK1413796SQ0213308
公開日2003年4月30日 申請(qǐng)日期2002年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月27日
發(fā)明者馮吉才, 錢鈞, 呂世雄, 李卓然, 王大勇 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué), 哈爾濱工業(yè)大學(xué)萬(wàn)鑫科技發(fā)展有限公司