專利名稱：低熔點的釬焊產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁釬焊產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有硅含量為2-18wt.％的鋁合金基底，并且，在至少一個外表面上存在含鎳覆層。本發(fā)明還涉及一種釬焊板產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有鋁合金制的核心薄板，在所述核心薄板的至少一個表面上已包覆有一個鋁包覆層，該鋁包覆層由硅含量為2-18wt.％的鋁合金制成，一個含鎳覆層位于所述鋁包覆層的外表面上。本發(fā)明也涉及一種制備這種釬焊產(chǎn)品的方法和一種包括至少一個由所述鋁釬焊產(chǎn)品制成的部件的釬焊組件。
相關(guān)技術(shù)描述根據(jù)定義，釬焊(即硬釬焊)使用液相線溫度高于450℃但低于基底金屬的固相線溫度的填充金屬。釬焊與軟釬焊的不同之處在于填充金屬的熔點軟釬焊料的熔點低于450℃。
釬焊板產(chǎn)品廣泛用于熱交換器及其它類似裝備中。傳統(tǒng)的釬焊板產(chǎn)品具有一個核心薄板，該薄板典型地是一種AluminiumAssociation(AA)3000系列的鋁合金，在所述核心薄板的至少一個表面上已包覆有一個鋁包覆層，該鋁包覆層由AluminiumAssociation(AA)4000系列的合金制成，其硅含量為2-18wt.％，優(yōu)選為7-14wt.％。該鋁合金包覆層可以采用各種本領(lǐng)域已知方法例如軋制結(jié)合、包覆噴涂成型或者半連鑄或連鑄法與核心合金結(jié)合。所述鋁合金包覆層的液相線溫度典型地為577-600℃。
熔點指的是高于此溫度則金屬充分熔化的溫度，或者是液相線溫度。理想地，鋁合金包覆層的熔點應(yīng)該明顯低于核心合金的熔點。否則，在隨后的釬焊操作中溫度控制將變得非常關(guān)鍵。熔點比鋁合金包覆層的熔點低的鋁合金不能用作鋁核心層。結(jié)果，由于傳統(tǒng)鋁包覆合金的熔點高，因此限制了可能更便宜和/或強度更高的鋁核心合金的選擇使用。
然而，對于釬焊產(chǎn)品，例如能夠在低于570℃的溫度下釬焊成組件的釬焊板產(chǎn)品存在市場需求。
可控氣氛釬焊(“CAB”)和真空釬焊(“VB”)是用于工業(yè)規(guī)模鋁釬焊的兩種主要方法。工業(yè)真空釬焊自二十世紀(jì)五十年代開始使用，而CAB則是在二十世紀(jì)八十年代早期引入Nocolok(商標(biāo))釬焊熔劑之后才得到普及。真空釬焊是一種基本不連續(xù)方法，對材料的清潔程度要求很高。氧化物層的破裂主要由包覆合金中的鎂蒸發(fā)引起。爐中存在的鎂總比所需要的量高。過量的鎂在爐內(nèi)冷點處凝固，必須經(jīng)常加以去除。適當(dāng)設(shè)備的資金投入相當(dāng)高。
與VB法相比，CAB要求在釬焊之前進行附加的處理步驟，因為在釬焊之前必須先涂覆釬焊熔劑。CAB基本是一種連續(xù)方法，該方法中，如果采用適當(dāng)?shù)拟F焊熔劑，則可以制備大量的釬焊組件。在釬焊溫度下釬焊熔劑溶解氧化物層，從而使得包覆合金適當(dāng)流動。當(dāng)使用Nocolok熔劑時，在涂覆熔劑之前需對表面進行徹底清理。為了獲得良好的釬焊效果，必須將釬焊熔劑涂覆在釬焊組件的整個表面上。由于組件設(shè)計方面的緣故，某些類型的組件可能難于采用所述方法進行處理。例如，蒸發(fā)器型熱交換器具有大的內(nèi)表面，由于熔劑不易到達內(nèi)部，因此可能會引起一些問題。為了獲得良好的釬焊效果，釬焊之前，必須將熔劑粘附在鋁表面上。不幸的是，干燥之后的釬焊熔劑由于較小的機械震動很容易脫落。在釬焊循環(huán)期間，會產(chǎn)生腐蝕性煙氣如HF。這就要求爐體材料具有很高的耐腐蝕性。
理想地，應(yīng)該擁有可用于CAB方法但又不存在釬焊熔劑涂覆方面的限制和缺陷的材料。可以將這種材料提供給釬焊組件的制造商，并且能夠在組件部件成形之后直接使用。不必再進行附加的釬焊助熔操作。目前，只有一種無熔劑的釬焊方法應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。該方法中的材料可以是例如標(biāo)準(zhǔn)釬焊板，所述標(biāo)準(zhǔn)釬焊板是由其兩面存在AA4000系列合金包覆層的AA3000系列核心合金制成。在使用釬焊板之前，必須對表面進行處理，以便在釬焊循環(huán)期間，自然產(chǎn)生的氧化物層不會起妨礙作用。獲得良好釬焊效果的方法是在包覆合金的表面上沉積特定量的鎳。如果涂覆適當(dāng)，鎳會與下面的鋁反應(yīng)，該反應(yīng)大概是放熱反應(yīng)。鎳可以通過使用位于兩個待結(jié)合部件之間的鎳墊片來施加或者可以通過電鍍進行沉積。當(dāng)采用電鍍時，鎳的粘附程度應(yīng)該足于承受在例如熱交換器的制造中使用的典型成形操作。
從美國專利3,970,237,美國專利4,028,200,美國專利4,164,454，美國專利4,602,731以及B.E.Cheadle和K.F.Dockus的SAE論文No.880446中的每一個均可以了解鋁釬焊板在堿性溶液中鍍鎳的方法。根據(jù)這些文件，最優(yōu)選鎳或鈷，或者它們的組合與鉛共同沉積。鉛的添加是用來改善包覆合金在釬焊期間的可潤濕性。這些鍍覆方法的重要特征在于鎳優(yōu)先沉積在包覆合金中的硅粒子上。為了使充分多的鎳釬焊在表面上，包覆合金應(yīng)該含有較多的硅粒子作為鎳的沉積核心。可以設(shè)想，為了獲得充分多的形核部位，在酸洗之前，應(yīng)該通過化學(xué)和/或機械預(yù)處理將部分其中嵌有硅粒子的鋁去除。據(jù)認為這是獲得充分的鎳覆蓋層以便作為對釬焊或包覆合金進行電鍍操作的核心的必要條件。宏觀尺度上，釬焊板的含Si包覆表面上覆蓋有鎳球。
然而，在釬焊板上制備合適的鎳或鈷層時使用鉛存在幾個不足。用于電鍍的鍍液相當(dāng)復(fù)雜，而且，由于存在含鉛組元如含鉛的鹽類，這類鍍液的環(huán)境不友好性遠大于只含有鎳或鈷組元的鍍液。不希望采用鉛制備產(chǎn)品如汽車產(chǎn)品，而且，可以想象，在最近的將來，甚至有可能禁止含鉛產(chǎn)品或者通過一個或多個包含鉛組元或鉛基組元的中間處理步驟制備的產(chǎn)品。
發(fā)明簡述本發(fā)明的一個目的是提供一種釬焊產(chǎn)品，其中，填充金屬的液相線溫度低于570℃。
本發(fā)明的一個目的是提供一種釬焊板產(chǎn)品，其中，填充金屬的液相線溫度低于570℃。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種釬焊板產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有鋁合金制的核心薄板(1)，在所述核心薄板的至少一個表面上已包覆有一個鋁包覆層(2)，該鋁包覆層由硅含量為2-18wt.％的鋁合金制成，一個含鎳覆層(3)位于所述鋁包覆層的外表面上，其中，填充金屬的液相線溫度低于570℃。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種釬焊產(chǎn)品，例如釬焊板產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有鋁合金制的核心薄板(1)，在所述核心薄板的至少一個表面上已包覆有一個鋁包覆層(2)，該鋁包覆層由硅含量為2-18wt.％的鋁合金制成，一個含鎳覆層(3)位于所述鋁包覆層的外表面上，其中，所述釬焊板產(chǎn)品具有良好的可釬焊性，而不必再向鎳層中強制添加鉛。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種釬焊產(chǎn)品，例如釬焊板產(chǎn)品，該產(chǎn)品可用于真空釬焊方法以及不存在釬焊熔劑的可控氣氛方法。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種制備本發(fā)明的這種釬焊產(chǎn)品的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所提供的鋁釬焊產(chǎn)品包括硅含量為2-18wt.％的鋁合金基底以及位于至少一個外表面上的含鎳層，其特征在于在所述含鎳層一側(cè)存在至少一個單獨沉積的覆層，所述覆層包含一種金屬，其能夠與所述鋁基底和所有該基底的外部覆層一起形成一種填充金屬，該填充金屬的液相線溫度為490-570℃，優(yōu)選510-550℃。
對于本發(fā)明，所提供的釬焊產(chǎn)品可以用于在比傳統(tǒng)釬焊溫度低的多的溫度下釬焊，而且能夠獲得良好的角焊縫和很高的結(jié)合強度。根據(jù)本發(fā)明的釬焊產(chǎn)品可用于真空釬焊以及在可控氣氛條件下的無熔劑釬焊，但優(yōu)先用于無熔劑CAB。
在所述鋁釬焊產(chǎn)品的一個實施方案中，鋁基底優(yōu)選是一種鋁合金片或鋁合金線材或棒材。該鋁基底優(yōu)選由AA4000系列鋁合金制成。標(biāo)準(zhǔn)尺寸典型地最多3mm，優(yōu)選0.04-2mm的這種AA4000系列鋁合金片或帶材可以在釬焊操作中使用。該薄板或帶材的兩邊優(yōu)選用本發(fā)明中的含鎳層和另外的金屬層鍍覆，這樣，在釬焊操作期間，基本上整個釬焊產(chǎn)品熔化形成填充金屬。類似的方法可用于在AA4000系列的鋁合金線材或棒材上涂覆多個金屬層。這種鍍覆的線材或棒材可以在釬焊操作中使用或者用作焊接操作例如激光焊接操作中的填充金屬。
在一個實施方案中，所述鋁釬焊產(chǎn)品構(gòu)成一種鋁釬焊板產(chǎn)品，該產(chǎn)品包含一個鋁合金制的核心薄板，其在釬焊操作期間不發(fā)生熔化，不會形成填充金屬的一部分。該釬焊板產(chǎn)品包含一個鋁合金核心薄板，前述的鋁基底例如借助包覆與所述核心薄板的一個表面結(jié)合，該基底對于鋁釬焊板而言也被稱作鋁包覆層，所述鋁包覆層由硅含量為2-18wt.％的鋁合金制成，其典型地為AA4000系列合金，一個含鎳覆層位于所述鋁包覆層的外表面上，其特征在于在所述含鎳層一面存在一個單獨沉積的覆層，所述覆層包含一種金屬，其能夠與所述鋁包覆層和其所有外部覆層一起形成一種填充金屬，該填充金屬的液相線溫度或熔點為490-570℃，優(yōu)選510-550℃。
對于根據(jù)本發(fā)明的釬焊板產(chǎn)品，所提供的釬焊板可以用于在比傳統(tǒng)釬焊溫度低的多的溫度下釬焊，而且結(jié)合強度很高。根據(jù)本發(fā)明的釬焊板產(chǎn)品可用于真空釬焊以及在可控氣氛條件下的無熔劑釬焊，但優(yōu)先用于無熔劑CAB。該釬焊板產(chǎn)品可以進行工業(yè)規(guī)模制造，且不必費力地使用軋制的金屬箔片，這種箔片的制造本身就很困難。對于根據(jù)本發(fā)明的釬焊板產(chǎn)品，還能夠?qū)⒉怀Ｒ姷慕饘傧嗷ラg釬焊一起，例如，現(xiàn)在，在無熔劑CAB操作中，可以使用由Mg含量最高達6％的AA5000系列合金制造的鋁片或擠壓核心合金。至少還可以采用AA3000和AA6000系列的鋁合金作為核心合金。
在本發(fā)明的釬焊產(chǎn)品的一個實施方案中，所述單獨沉積的覆層包含一種金屬，其能夠與所述鋁基底或所述鋁包覆層和其所有外部覆層一起形成一種填充金屬，該填充金屬的液相線溫度為490-570℃，優(yōu)選510-550℃，最優(yōu)選510-540℃。所述單獨沉積的覆層包含銅或銅基合金，更優(yōu)選所述單獨沉積的覆層包含至少60wt.％的銅。合適的銅基合金例如是黃銅或青銅。
優(yōu)選該含銅或銅基合金的覆層的厚度最多10微米，更優(yōu)選最多7微米。最佳結(jié)果中使用的厚度為約4微米。
特別是，已發(fā)現(xiàn)銅能夠顯著降低填充金屬的液相線溫度。但是，此外，還可以另外涂覆由例如鋅或錫或者它們的組合構(gòu)成的金屬層。
在本發(fā)明的釬焊產(chǎn)品的一個實施方案中，所述鋁基底或所述鋁包覆層含有2-18wt.％，優(yōu)選5-14wt.％的Si。而且，還任選至少含有最多8wt.％，優(yōu)選最多5wt.％，更優(yōu)選0.05-2.5wt.％的Mg。
在另一個實施方案中，所述釬焊板產(chǎn)品的鋁基底或所述鋁包覆層含有，以wt.％計Si2-18，優(yōu)選5-14Mg最多8，優(yōu)選最多5Zn最多5.0Cu最多5.0Mn最多0.5In最多0.3Fe最多0.8Sr最多0.2任選一種或多種下述元素Bi0.01-1.0Pb0.01-1.0Li0.01-1.0Sb0.01-1.0雜質(zhì)每種最多0.05，總量最多0.20余量為鋁。
本發(fā)明的這一方面基于下述認識，即鋁包覆層可以含有一種或多種選自于鉍、鉛、鋰和銻的元素，每種元素含量為0.01-1.0％，并且，其兩種或多種元素的總含量優(yōu)選不超過2.5％。本發(fā)明中，已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)鎳層本身不需要將鉛作為強制性合金添加元素。已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)如果在鋁包覆層本身添加一種或多種給定量的選自于Bi，Pb，Li和Sb的元素，也能夠獲得相當(dāng)或者甚至更好的結(jié)果。在鋁包覆層中添加鉛非常有效，但是，從環(huán)境角度出發(fā)，優(yōu)選避免添加該元素?？梢蕴砑悠渌辖鹪匾愿纳其X合金包覆層的特定性能。作為提高基底或鋁包覆層強度的合金元素，鎂在基底或包覆層中的存在量最多為8％，優(yōu)選為0.2-5％，更優(yōu)選為0.5-2.5％。本發(fā)明中已發(fā)現(xiàn)，含量為0.2-2.0％的鎂也可以起與選自于鉍、鉛、鋰和銻的元素相類似的作用。當(dāng)鎂的存在基本上僅僅是和無鉛鎳層共同起促進鋁的潤濕作用時，優(yōu)選鎂含量不高于2.0％。當(dāng)包覆層中的鎂含量大于2％時，優(yōu)選其與一種或多種給定量的選自于Bi，Pb，Li和Sb的元素共同添加，而且，上述選擇元素中的兩種或多種元素總量優(yōu)選不大于1.0％。也已發(fā)現(xiàn)在基底或鋁包覆層中存在鎂在釬焊操作期間沒有有害作用。這是與已知釬焊產(chǎn)品相比的一個主要進展。它使含Mg釬焊產(chǎn)品在VB和無熔劑CAB中均可以使用。能夠應(yīng)用于后者具有許多經(jīng)濟上和技術(shù)上的優(yōu)點。
在根據(jù)本發(fā)明的釬焊產(chǎn)品的實施方案中，所述含鎳層還含有最多5％的鉍。本發(fā)明中已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)為了獲得良好的可釬焊性，鎳層不需要將鉛作為強制性合金添加元素。已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)如果在鎳層中添加鉍，也能夠獲得相當(dāng)或者甚至更好的結(jié)果，這樣，所述鎳層能夠保持基本無鉛，并且，同時在用于沉積這種Ni-Bi合金層的鍍液中也保持基本無鉛。
優(yōu)選在該釬焊產(chǎn)品中，所述含鎳和鉍的覆層的厚度最多2μm，優(yōu)選最多1μm，更優(yōu)選最多0.5μm。覆層厚度大于2μm要求更長的鍍覆處理時間，可能會導(dǎo)致在隨后的釬焊期間熔融填充材料發(fā)生折皺。該含Ni-Bi層的最小優(yōu)選厚度為約0.25μm。也可以使用其它技術(shù)，例如熱噴涂、化學(xué)汽相沉積(“CVD”)和物理汽相沉積(“PVD”)。
在一個實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的釬焊產(chǎn)品，特別是釬焊板產(chǎn)品的特征還在于一個含鋅或錫的層作為結(jié)合層位于所述基底或者鋁包覆層的所述外表面與所述含鎳層之間。借助該含鋅或錫的結(jié)合層能夠?qū)崿F(xiàn)鋁合金包覆層與所述含鎳層之間非常有效地結(jié)合，在隨后的釬焊板例如通過彎曲進行變形期間還能夠有效保持這種結(jié)合。鎳層的覆蓋不再取決于裸露包覆層的表面特性。所獲得的釬焊產(chǎn)品適合于在可控氣氛條件下的無熔劑釬焊。本發(fā)明部分地基于下述認識，即為了在釬焊產(chǎn)品的含Si鋁層上獲得結(jié)合良好的鎳層，以便在大變形下仍能保持有效結(jié)合，對鋁包覆層進行預(yù)處理極為重要?，F(xiàn)有技術(shù)方法的目標(biāo)顯然在于主要使鎳以分散方式涂覆在主要是鋁包覆層表面處的硅粒子上，而不是試圖獲得均勻鎳層。本發(fā)明中，對含Si的鋁合金表面進行改變，使鎳的覆蓋與其表面處的硅粒子無關(guān)。鎳鍍層不出現(xiàn)在硅粒子上，而是形成在含鋅或錫的涂覆結(jié)合層上。結(jié)果，鎳沉積在基底或者鋁包覆層的整個表面上，因此，與現(xiàn)有方法相比，更容易發(fā)生釬焊之前的必需反應(yīng)。涂覆的鋅或錫在釬焊過程中根本不會起干擾作用，而且，還可以含有促進釬焊的組元。由于鎳在表面上平滑且均勻地沉積，可以減少或者避免使用鉛來促進釬焊期間的潤濕，或者可以使用其它元素如鉍來實現(xiàn)這一目的。在表面上平滑且均勻地沉積鎳的又一個重要優(yōu)點是能夠減少為了實現(xiàn)良好的無熔劑釬焊所涂覆的鎳的總量。另一個優(yōu)點是這種完全表面覆蓋能夠避免發(fā)生由在包覆層表面處的氧化鋁引起的任何困難。
優(yōu)選地，該含鋅或錫的涂覆層的厚度最多0.5μm，更優(yōu)選最多0.3μm(300nm)，最優(yōu)選為0.01-0.15μm(10-150nm)。獲得最佳結(jié)果時使用的厚度為30nm。覆層厚度大于0.5μm要求更長的處理時間例如進行置換鍍覆，而且，據(jù)認為沒有進一步改善結(jié)合性能的優(yōu)點。
在所述釬焊板產(chǎn)品的一個實施方案中，鋁合金包覆層的厚度約為釬焊板產(chǎn)品總厚度的2-20％。典型的鋁合金包覆層厚度為40-80μm。核心箔片的厚度典型地為最多5mm，更優(yōu)選為0.1-2mm。
在根據(jù)本發(fā)明的釬焊板產(chǎn)品中，所述核心薄板可以通過一個優(yōu)選作為陽極層的中間層與鋁包覆層結(jié)合，該陽極層可以是任何一種相對于核心為陽極的材料，鋅或者含鋅的鋁合金都是可能的選擇。
在一個實施方案中，釬焊板產(chǎn)品的核心薄板是一種鎂含量最多為8％的鋁合金。在一個優(yōu)選實施方案中，鎂含量為0.5-5％?？梢蕴砑舆m當(dāng)范圍的其它合金元素。已發(fā)現(xiàn)使用本發(fā)明的釬焊板產(chǎn)品時，包覆層中存在的鎂在釬焊期間沒有有害作用。這比起已知鍍Ni釬焊板產(chǎn)品來被認為是一個主要改進。在制造釬焊板本身以及將其應(yīng)用于隨后的釬焊過程期間，Mg從核心擴散至覆層對本發(fā)明的釬焊板產(chǎn)品的可釬焊性沒有不利影響。這允許將具有含有給定范圍的鎂的鋁核心薄板的高強度釬焊板產(chǎn)品設(shè)計作為重要的強化元件。所述釬焊板產(chǎn)品可以采用真空釬焊(“VB”)和無熔劑的可控氣氛釬焊(“CAB”)進行使用，這兩種方法目前正得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明的釬焊產(chǎn)品的一個實施方案的特征在于其中，與所述鋁基底或這所述鋁包覆層和其所有外部覆層一起，形成一種組成物，該組成物至少含有(以wt.％計)Si 5-10％，優(yōu)選7-10％Cu 12-25％，優(yōu)選12-18％Bi 最多0.25％，優(yōu)選0.02-0.25％Ni 0.05-4％， 優(yōu)選0.05-3％Zn 最多0.25％，優(yōu)選最多0.15％余者為鋁和雜質(zhì)。
一種典型雜質(zhì)是鐵，尤其是來源于鋁基底或者鋁包覆層中的鐵，其容許含量最多可以為0.8％?？梢源嬖谄渌暮辖鹪兀?，這些元素典型地，但不是排它的，源自于鋁基底或者鋁包覆層。典型地，每種雜質(zhì)的存在量不高于0.05％，雜質(zhì)元素的總量不超過0.3％。
本實施方案中，所獲得的填充金屬具有510-550℃的液相線溫度，能夠在比傳統(tǒng)工業(yè)規(guī)模釬焊溫度低的多的溫度下制造釬焊組件。
根據(jù)本發(fā)明的釬焊產(chǎn)品的另一個實施方案的特征在于與所述鋁包覆層和其所有外部覆層一起，形成一種組成物，該組成物至少含有(以wt.％計)
Si 5-10％，優(yōu)選7-10％Cu 12-25％，優(yōu)選12-18％Bi 最多0.25％，優(yōu)選0.02-0.25％Ni 0.05-4％，優(yōu)選0.05-3％Zn 最多20％，優(yōu)選最多10％Sn 最多5％Mg 最多5％余者為鋁和雜質(zhì)。
如在前面的其它實施方案中對雜質(zhì)已提出了限制。
在本發(fā)明的另一個方面，提供一種制備前述釬焊產(chǎn)品，例如釬焊板產(chǎn)品的方法，該方法的特征在于通過在堿性溶液中電鍍來一般對鋁釬焊產(chǎn)品進行鍍鎳。當(dāng)沉積鎳的電鍍過程包括如下步驟中的一個或多個時，可以獲得良好結(jié)果，所述步驟分別為(a)鍍液溫度20-70℃，優(yōu)選20-30℃；(b)pH7-12，優(yōu)選pH10-12，更優(yōu)選約10.5；(c)電流密度0.1-10A/dm2，優(yōu)選0.5-4A/dm2；(d)電鍍時間1-300s，優(yōu)選30-100s；(e)鍍液組成包含硫酸鎳3-200g/l，優(yōu)選50g/l；氯化鎳10-100g/l，優(yōu)選50g/l；檸檬酸鈉60-300g/l，優(yōu)選100g/l；氫氧化銨(30wt.％)5-150ml/l，優(yōu)選75ml/l。作為檸檬酸鈉的替代物，可以使用60-300g/l，優(yōu)選150g/l的葡萄糖酸鈉，可以優(yōu)選使用1g/l的檸檬酸鉛或者乳酸鉍。使用這些參數(shù)，再結(jié)合使用本發(fā)明中的結(jié)合層，能夠?qū)⒔Y(jié)合良好的主要含鎳的鍍層鍍覆在釬焊板上，在鍍鎳的釬焊板發(fā)生大變形的條件下，仍能保持有效結(jié)合，而且，鍍層的沉積與包覆層表面處的硅粒子無關(guān)。另一個優(yōu)點是能夠進行連續(xù)處理。
或者，根據(jù)本發(fā)明的方法，通過在酸性溶液中電鍍來對鋁釬焊產(chǎn)品進行鍍鎳。當(dāng)在沉積鎳的電鍍過程中，包括一個或多個如下參數(shù)時，可以獲得良好結(jié)果，所述參數(shù)分別為(a)鍍液溫度20-70℃，優(yōu)選40-60℃；
(b)pH3-5，優(yōu)選4-5；(c)電流密度0.1-10A/dm2，優(yōu)選0.5-5A/dm2；(d)電鍍時間1-300s，優(yōu)選20-100s；(e)鍍液組成包含硫酸鎳5-400g/l，優(yōu)選240-300g/l；氯化鎳10-100g/l，優(yōu)選40-60g/l；硼酸5-100g/l，優(yōu)選25-40g/l。
這樣一種電鍍方法經(jīng)常指的是Watt方法。使用這些參數(shù)，再結(jié)合使用本發(fā)明中的結(jié)合層，能夠?qū)⒔Y(jié)合良好的主要含鎳的鍍層鍍覆在釬焊板上，在鍍鎳的釬含產(chǎn)品例如釬焊板發(fā)生大變形的條件下，仍能保持有效結(jié)合，而且，鍍層的沉積與包覆層表面處的硅粒子無關(guān)。另一個優(yōu)點是能夠進行連續(xù)處理。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施方案中，該方法的特征在于通過使用一種含水鍍液電鍍鎳和鉍來沉積所述含鎳層，所述含水鍍液中含有的鎳粒子濃度為10-100g/l，鉍粒子濃度為0.01-10g/l。
本發(fā)明中，已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)為了獲得良好的可釬焊性，鎳層不需要將鉛作為強制性合金添加元素。已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)如果在鎳層中添加鉍，也能夠獲得相當(dāng)或者甚至更好的結(jié)果，這樣，所述鎳層能夠保持基本無鉛，并且，同時在用于沉積這種Ni-Bi層的鍍液中也保持基本無鉛。通過使用這種含水鍍液，添加鉛的需要得到克服，從環(huán)境角度看，這是一個重要成果。
在本發(fā)明的另一個方面，提供一種制備前述釬焊產(chǎn)品，例如釬焊板的方法，該方法的特征在于通過使用一種含水鍍液電鍍鎳和鉍來沉積所述含鎳層，所述含水鍍液中含有的鎳粒子濃度為20-70g/l，鉍粒子濃度為0.02-5g/l。
可以通過添加氯化鎳、氟硼酸鎳、氨基磺酸鎳、乙酸鎳或者硫酸鎳來向所述含水鍍液中添加鎳離子濃度。然而，優(yōu)先采用添加硫酸鎳(NiSO4)。如果含水鍍液中鎳鹽含量太高，則存在此鹽在溶液中結(jié)晶的危險，這會損害過程的連續(xù)進行。如果含量太低，則由于電鍍時間太長和電流密度低，導(dǎo)致獲得的鍍液不經(jīng)濟。
前述濃度的鉍離子可以采用各種方法添加至含水鍍液中。理論上，許多種鉍的化合物均可用于此目的。然而，已對許多種鉍的化合物進行了嘗試，但是，只有極少數(shù)能夠提供可靠且可重復(fù)的結(jié)果。例如，已嘗試添加乙酸鉍，但是發(fā)現(xiàn)這種化合物不溶于所用鍍液，而添加乙酸鉛卻不存在有關(guān)化合物的溶解問題。例如，還在pH值高于8的條件下，組合使用了一種含鎳離子和鉍離子以及一種酒石酸鹽的鍍液，結(jié)果形成了不希望的含Ni淤渣。這種含Ni淤渣加熱時不溶解，表明在上述pH值范圍，鎳在存在酒石酸鹽時不穩(wěn)定。本發(fā)明中，當(dāng)通過添加碳酸鉍(Bi2(CO3)3)，氧化鉍(Bi2O3)，檸檬酸鉍(BiC6H5O7)和氯化鉍(BiCl3)中之一種或多種來添加Bi離子時，已獲得極好的結(jié)果。任選地，也可以添加一些氫氧化鈉來調(diào)節(jié)含水鍍液的pH值。存在鎳時通過使用碳酸鉍或者氧化鉍，已獲得一種能在極寬pH值范圍保持穩(wěn)定的合適鍍液。當(dāng)含水鍍液中Bi離子的濃度過高時，獲得的沉積層中Bi具有不希望的高濃度。優(yōu)選地，在釬焊板產(chǎn)品上獲得的Ni-Bi層中的Bi濃度不高于5wt.％，優(yōu)選不高于3wt.％。如果濃度太低，則由于電鍍時間太長和電流密度低，導(dǎo)致獲得的鍍液不經(jīng)濟。
在本發(fā)明的方法的一個實施方案中，通過使用一種含水鍍液電鍍鎳和鉍來沉積所述含鎳層，所述含水鍍液中-pH值2.5-10，并且-含有10-100g/l，優(yōu)選20-70g/l的鎳離子濃度，-0.01-10g/l，優(yōu)選0.02-5g/l的鉍離子濃度，-40-150g/l，優(yōu)選80-110g/l的檸檬酸根離子濃度，-2-80g/l，優(yōu)選4-50g/l的葡萄糖酸根離子濃度，-1-50g/l，優(yōu)選1-30g/l的氯化物或氟離子濃度。
已證實該含水鍍液能夠在很寬的pH值范圍內(nèi)工作，并且，能夠用于使用高電流密度的工業(yè)規(guī)模的卷材電鍍生產(chǎn)線，這繼而又能夠獲得相當(dāng)高的生產(chǎn)線速度。該鍍液的另一個優(yōu)點是它不會產(chǎn)生氨煙氣，可以采用標(biāo)準(zhǔn)且易得到的化學(xué)藥品配制，而且，可以容易地由鉍的濃縮物或者其它物質(zhì)向鍍液中補充鉍。
已證實使用下述鹽的鍍液特別有效，所述鹽分別為(以g/l計)
-硫酸鎳45-450g/l，優(yōu)選90-315g/l，-氯離子濃度1-50g/l，優(yōu)選1-30g/l，-檸檬酸鈉55-180g/l，優(yōu)選110-150g/l，-葡萄糖酸鈉2-90g/l，優(yōu)選5-55g/l，-硫酸銨最多270g/l，-氧化鉍0.02-22g/l，優(yōu)選0.05-11g/l，-碳酸鉍0.03-29g/1，優(yōu)選0.06-14g/l。
要求添加選自于氯離子和氟離子的離子以誘發(fā)陽極腐蝕。可以通過添加最多415g/l，優(yōu)選最多250g/l的氯化鎳(NiCl2·6H2O)形成合適的氯離子濃度源。
可以通過添加(H+)或者(OH-)將pH值調(diào)整為2.5-10。從產(chǎn)生氨煙氣的角度考慮，優(yōu)選避免使用氫氧化銨。
任選地，為了降低含Ni和Bi沉積層中的應(yīng)力，可以向含水鍍液中添加最多40g/l，優(yōu)選1-25g/l的銨離子濃度或最多40g/l的三乙醇胺離子濃度，或者它們的組合，或者其它等效的組元。任何可溶性銨鹽都可用作NH4+源。
根據(jù)本發(fā)明的方法中使用的鍍液可以在2.5-10，優(yōu)選4-8的寬pH值范圍內(nèi)工作，并且不會影響鍍液的性能，也不會使釬焊板產(chǎn)品的鋁基底或者鋁包覆層溶解。如果在鍍覆Ni-Bi層之前，例如借助通過直接鍍覆或者浸泡鍍覆進行的鋅酸鹽處理在所述基底或者包覆層上形成鋅層，則pH值優(yōu)選為5-8，更優(yōu)選5.4-7.5。
根據(jù)本發(fā)明的方法中使用的鍍液溫度優(yōu)選為30-70℃，更優(yōu)選為40-65℃。該溫度范圍內(nèi)，離子的運動性增大，并且，不需要通過對鍍液進行冷卻來抵消鍍覆中產(chǎn)生的熱。
在一個實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于所述含鋅或錫的結(jié)合層通過直接鍍鋅處理，或者通過鋅酸鹽處理或錫酸鹽處理形成。通過經(jīng)常也稱作置換鍍(displacement plating)的鋅酸鹽浸泡處理或者錫酸鹽浸泡處理，可以獲得非常好的結(jié)果。另外一個優(yōu)點是該處理可應(yīng)用于連續(xù)操作過程。
本領(lǐng)域中已知鋅酸鹽處理技術(shù)本身是在鋁上形成覆層。鋅酸鹽酸洗液的一種簡單的基本組成包含40-50g/l的ZnO和400-500g/l的NaOH。也可以使用市售的其它其它鋅酸鹽鍍液，例如又稱作Bondal法的ChemTec(商標(biāo))024202和又稱作無氰化物的Bondal法的ChemTec(商標(biāo))024195。
本領(lǐng)域已知錫酸鹽處理是在鋁上沉積覆層，以便促進釬焊，改善導(dǎo)電性，并且還使用于內(nèi)燃機的鋁合金活塞在跑合期間產(chǎn)生潤滑表面。典型的堿性錫酸鹽溶液包含5-300g/l的錫酸鈉或錫酸鉀。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中鍍覆的鋅或錫結(jié)合層可以基本是一種純鋅或錫層，或者可以以鋅或錫為主(例如，至少50wt.％)。由下面更詳細的討論可知，可以存在少量的雜質(zhì)或者有意添加的元素。鋅或錫層中雜質(zhì)元素的典型含量低于10wt.％，更常常低于5wt.％。鋅或錫層可以含有低于1％的其它元素。
在根據(jù)本發(fā)明的該方法的一個實施方案中，該方法的特征在于所述單獨沉積的含銅或銅基合金的覆層借助電鍍法沉積。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施方案中，該方法的特征在于所述單獨沉積的含銅或銅基合金的覆層通過使用含水的堿性銅-氰化物基鍍液鍍覆銅或銅合金沉積而成。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施方案中，該方法的特征在于所述單獨沉積的含銅或銅基合金的覆層通過使用含水的銅-磷酸鹽基鍍液鍍覆銅或銅合金沉積而成。已證實該鍍液可在寬pH值范圍內(nèi)使用，并且能夠用于使用高電流密度的工業(yè)規(guī)模的鍍覆生產(chǎn)線，這繼而又能夠獲得相當(dāng)高的生產(chǎn)線速度。該鍍液可以采用標(biāo)準(zhǔn)且易得到的化學(xué)藥品配制，而且，可以容易地向鍍液中補充銅。
已證實使用下述鹽的鍍液特別有效，所述鹽分別為(以g/l計)-pH值7-11；-磷酸銅5-200g/l，優(yōu)選20-150g/l，尤其已證明焦磷酸銅是一種合適的鹽，-焦磷酸鉀50-700g/l，優(yōu)選150-400g/l，
-任選地，檸檬酸2-50g/l，優(yōu)選4-25g/l，-任選地，可以添加(OH-)將pH值調(diào)整為7-11。
根據(jù)本發(fā)明的方法中使用的鍍液溫度優(yōu)選為30-70℃，更優(yōu)選為40-65℃。該溫度范圍內(nèi)，離子的運動性增大，并且，不需要通過對鍍液進行冷卻來抵消鍍覆期間產(chǎn)生的熱。
在本發(fā)明的又一個方面，提供了一種使用本發(fā)明的或者由根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的釬焊板產(chǎn)品制造釬焊組件的方法，其順序包括如下處理步驟(a)部件成形，其中的至少一個部件由根據(jù)本發(fā)明的釬焊板產(chǎn)品制成；(b)將所述部件組裝成一個組件；(c)在真空或者惰性氣氛中沒有釬焊熔劑條件下，高溫下，優(yōu)選在490-570℃下，更優(yōu)選在510-550℃下對所述組件釬焊足夠長時間，以使熔融填充金屬熔化并鋪展；(d)冷卻已釬焊的組件。
依據(jù)核心薄板中的鋁合金，上述方法還可以包括另一個處理步驟(e)對已釬焊并冷卻的組件進行時效，以優(yōu)化所獲組件的機械和/或腐蝕性能。
已發(fā)現(xiàn)使用本發(fā)明的釬焊板產(chǎn)品能夠顯著降低釬焊溫度。這一釬焊溫度的降低對于整個釬焊循環(huán)而言，能夠顯著縮短工業(yè)規(guī)模處理時間，已發(fā)現(xiàn)典型的時間縮短程度達25％或更高。
在制造釬焊組件的方法的一個實施方案的步驟(a)中，至少一個待通過釬焊結(jié)合的部件是一種由前述本發(fā)明中的鋁釬焊板產(chǎn)品制成的部件，至少一個其它部件選自于鈦、鍍覆的鈦、涂覆的鈦、青銅、黃銅、不銹鋼、鍍覆不銹鋼、涂覆不銹鋼、鎳、鎳合金、低碳鋼、鍍覆低碳鋼、涂覆低碳鋼、高強度鋼、鍍覆高強度鋼和涂覆高強度鋼。
本發(fā)明還提供一種根據(jù)前述本發(fā)明制造的釬焊組件。在其優(yōu)選實施方案中，該釬焊組件是熱交換器，典型地用于汽車，或者是燃料電池，其典型地是一種電化學(xué)燃料電池。
附圖簡述現(xiàn)在借助幾個非限制性實施例并參照附圖對本發(fā)明進行說明，其中

圖1是展示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的釬焊板產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的縱向剖面示意圖；圖2是展示根據(jù)本發(fā)明的鋁釬焊板產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的縱向剖面示意圖；圖3是展示根據(jù)本發(fā)明的鋁釬焊產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的縱向剖面示意圖；優(yōu)選實施方案簡述圖1示意性示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)如采用美國專利3,970,237中的方法獲得的釬焊板。該釬焊板產(chǎn)品包括核心薄板4，在該核心薄板的一邊或兩邊包覆有含有Al-Si合金的鋁包覆層1。在此包覆層的上面借助電鍍法鍍覆有一個鎳薄層2，優(yōu)選鎳-鉛層。
圖2示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的鋁釬焊板，其包括鋁核心4，在該鋁核心4的兩邊包覆有鋁包覆層1，并且，由此，在一個鋁包覆層1與鎳層2之間，任選施加另一個鋅或錫的薄結(jié)合層5，此結(jié)合層的優(yōu)越之處如前所述。本發(fā)明中，提供另一個沉積金屬層3，以降低由包覆層1以及位于其外面的所有層5，2，3形成的填充金屬的液相線溫度。沉積金屬層3可以涂覆在鎳層2的上面或者位于所述鎳層的2的下部。在圖2中，只展示出在釬焊板的一邊存在覆層5，2和3，但是，專業(yè)人員將會立刻明顯意識到這些覆層可以涂覆在釬焊板的兩邊。所述各層的組成以及它們的優(yōu)點如前所述。
圖3示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的鋁釬焊產(chǎn)品，其不存在圖2中的核心層4。圖3中，Al-Si合金基底的兩邊都存在鎳層2，并且，在此鎳層2上，存在另一個優(yōu)選含銅的金屬層3，以降低由所述基底以及位于其外面的所有層形成的填充金屬的液相線溫度。圖3中示出的釬焊產(chǎn)品不存在位于基底1與鎳層2之間的鋅或錫結(jié)合層5(圖2)，但是，專業(yè)人員將會立刻明顯意識到也可以涂覆這種結(jié)合層。如上所述，該實施方案也可以以棒料的一段線材的形式提供。所述各層的組成以及它們的優(yōu)點如前所述。
實施例實施例1在實驗室條件下測試鋁釬焊板產(chǎn)品，該釬焊板產(chǎn)品由AA3003作為核心合金，通過軋制結(jié)合將AA4045系列的包覆合金(參見表1)包覆在核心合金兩側(cè)制備而成，其總厚度為0.5mm，每個包覆層厚度約50μm。對釬焊板通過堿性腐蝕和帶有中間清洗的去酸洗泥進行預(yù)處理，隨后，采用各個不同金屬層對其兩邊進行鍍覆，如表2所示。
-在室溫下，采用12s時間，通過使用ChemTech(商標(biāo))024202的鋅酸鹽浸泡處理，已涂覆約30nm的薄鋅層。
-使用含有50g/l的硫酸鎳，50g/l的氯化鎳，30g/l的檸檬酸鈉，1g/l乙酸鉛和75ml/l的氫氧化銨(30％)基礎(chǔ)鍍液鍍覆鎳-鉛層。26℃下的鍍覆條件為電流密度3A/dm2；電鍍時間50秒；獲得的鎳-鉛鍍層厚度0.5μm。
-使用組成如表3所示，pH值為5.5的鍍液鍍覆鎳-鉍層。使用含160g/l氫氧化鈉、300g/l葡萄糖酸鈉和110g/l的氧化鉍的Bi離子濃縮物向鍍液中添加Bi離子濃度。氧化鉍也可以用碳酸鉍替代。Ni-Bi層的電鍍在57℃下進行。
-通過使用含有110g/l的氰化銅(I)，140g/l的氰化鈉，90g/l的碳酸鈉的堿性氰化物鍍液電鍍銅層。鍍覆條件為溫度50℃；電流密度3A/dm2；不同的電鍍時間用以獲得不同的鍍層厚度。電鍍銅的電流效率約為70％。
作為參照材料，采用的是根據(jù)美國專利3,970,237所述的方法制造的市售釬焊板，并且在表2中記為“參照”。
例如，表2的試樣3在核心薄板的每一邊上順序具有如下金屬層AlSi合金包覆層，鋅層，NiBi層，最后是銅層。
兩邊上各覆層的組成和重量采用ICP(“感應(yīng)耦合等離子體”)確定。核心薄板每面的結(jié)果已列在表2中，“n.m.”代表未測試。
采用Erichsen dome test(5mm)和T型彎曲實驗測試鍍覆試樣的附著性能。然后，給出附著性能的評價結(jié)果，其中(-)＝差，(±)＝一般，(+)＝良好。所獲結(jié)果列于表2中。另外還評價了可釬焊性。在實驗室測試條件下，采用小石英爐進行釬焊實驗。由鍍覆試樣片上切制出25mm×25mm的小試樣。將尺寸為30mm×7mm×1mm的AA3003合金小窄帶在中心彎成45°角并放在試樣上。在流動氮氣下，對位于試樣上的窄帶進行加熱，其中，從室溫加熱至580℃，在580℃保溫1分鐘，再從580℃冷卻至室溫。根據(jù)皺褶的形成、毛細下降和角焊縫的形成判斷釬焊過程。給出總的評價結(jié)果，其中(-)＝可釬焊性差，(-/±)＝可釬焊性一般，(±)＝可釬焊性良好，(+)＝可釬焊性優(yōu)異。所獲結(jié)果列于表2中。
對于每個鍍覆試樣，采用DSC(“示差掃描量熱儀”)測量了由鋁包覆層以及位于其外面的所有層構(gòu)成的涂覆填充金屬的熔化范圍。這種測量給出了一個熔化范圍，其中，較高的溫度代表液相線溫度，通常稱為熔化溫度。
由表2結(jié)果可以看出根據(jù)本發(fā)明的鋅酸鹽處理成功地使與薄覆層接觸的Ni鍍層具有良好的附著性能。
另外，已發(fā)現(xiàn)極薄的鋅結(jié)合層對所獲填充金屬的熔化范圍無影響。
比較試樣3和8可以看到金屬層的順序?qū)μ畛浣饘俚目赦F焊性有影響。優(yōu)選銅層涂覆在含鎳層的上面(試樣3)。
由包含Ni-Bi層的試樣可以看出鉛添加元素不是獲得優(yōu)異的無熔劑CAB可釬焊性的必要元素，含鎳層中存在鉍時，可以獲得類似或者甚至更好的結(jié)果。然而，鉍也可以添加到例如鋁包覆層中。
比較試樣5，6和7可以看到為了在無熔劑CAB釬焊環(huán)境下獲得良好的可釬焊性，要求存在含Ni層。
在最好的實施例，即實施例3中，Ni-Bi層的厚度約0.5微米，銅層的厚度約4微米。
根據(jù)本發(fā)明，用于涂覆金屬層的多種鍍覆操作或者其它技術(shù)也可以應(yīng)用在AA4000系列鋁合金制造的鋁合金片或帶的一邊或者兩邊上，這種鋁合金片目前未與核心薄板一起用于形成釬焊板產(chǎn)品。這種AA4000系列鋁合金片或帶的典型標(biāo)稱尺寸為最多3mm，優(yōu)選0.04-2mm，它們也可以在本實施例提出的釬焊操作中使用。類似的方法可以用于在AA4000系列鋁合金的線材或棒材上鍍覆多個金屬層。這種鍍覆的線材或棒材可以在本實施例提出的釬焊操作中使用，或者用作焊接操作，例如激光焊接操作中的填充金屬。
表1
表2
表3
實施例2其制備過程與實施例1中的試樣3相同，只是使用的以下包覆層，其含有(以wt.％計)9.6％Si，1.32％Mg，余者為鋁和雜質(zhì)，而不是AA4045包覆層。在鍍液中，省去添加Bi離子，這樣，鍍覆的Ni層完全由鎳構(gòu)成。然后，進行與實施例1中的試樣3相同的一系列試驗，并給出同樣的結(jié)果。
鋁包覆層中存在Mg對于鋁釬焊板產(chǎn)品的可釬焊性無有害影響。Mg的含量最多為約2.5％時，甚至可以省去向鋁包覆層和/或含鎳層中添加Bi，但仍然能夠獲得良好的可釬焊性。
實施例3采用實施例1中的試樣4作為在銅層上鍍覆附加的金屬層的起始試樣。
通過使用傳統(tǒng)的硫酸鋅鍍液在銅層上再鍍覆一鋅層，制備出試樣9。
以及，通過在銅層上再鍍覆一錫層，制備出試樣10。所使用的含水錫鍍液的組成為錫2+價離子 26.1g/lFe總量15.5g/l硫酸鹽5.2g/l苯酚磺酸(Phenol Sulfonic Acid)210g/l采用與實施例1相同的方法確定出填充金屬的組成和填充金屬的熔化范圍，結(jié)果示于表4中。組成以wt.％給出，余者為鋁和雜質(zhì)。雜質(zhì)主要來自于例如以Fe為雜質(zhì)的鋁包覆層，也請參見表1。
鍍覆后的試樣9和10具有與實施例1中的試樣4類似的附著性和可釬焊性結(jié)果。在試樣9和10中分別鍍覆的鋅層和錫層未起到鋁包覆層與鎳層的結(jié)合層作用。
由表4結(jié)果可看出采用進一步鍍覆的金屬層可以降低所獲填充金屬的熔化范圍，從而也降低其液相線溫度，同時又能夠保持良好的CAB可釬焊特性。
表權(quán)利要求
1.一種鋁釬焊產(chǎn)品，包括硅含量為2-18wt.％的鋁合金基底(1)，以及位于至少一個外表面上的含鎳覆層(2)，其特征在于在所述含鎳層(2)一側(cè)存在至少一個單獨沉積的覆層(3)，所述單獨沉積的覆層(3)包含一種金屬，其能夠與所述鋁基底(1)和該基底的所有外部覆層一起形成一種填充金屬，該填充金屬的液相線溫度為490-570℃，優(yōu)選510-550℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鋁釬焊產(chǎn)品，其中，鋁合金基底(1)選自于鋁合金薄板、鋁合金線材和鋁合金棒材中之一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的鋁釬焊產(chǎn)品，其中，鋁合金基底由AA4000系列鋁合金制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項的鋁釬焊產(chǎn)品，其中，所述釬焊產(chǎn)品構(gòu)成一種鋁釬焊板產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括鋁合金制的核心薄板(4)，所述核心薄板的至少一個表面與鋁基底(1)結(jié)合，所述鋁基底由硅含量為2-18wt.％的鋁合金制成，含鎳覆層(2)位于所述鋁包覆層的外表面上，其特征在于在所述含鎳層(2)一側(cè)存在至少一個單獨沉積的覆層(3)，所述單獨沉積的覆層包含一種金屬，其能夠與所述鋁基底(1)和該基底的所有外部覆層一起形成一種填充金屬，該填充金屬的液相線溫度為490-570℃，優(yōu)選510-550℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項的釬焊產(chǎn)品，其中，所述單獨沉積的覆層(3)含有銅或銅基合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的釬焊產(chǎn)品，其中，所述單獨沉積的覆層(3)含有至少60wt.％的銅。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任何一項的釬焊產(chǎn)品，其中，所述單獨沉積的覆層(3)的厚度不大于10微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任何一項的釬焊產(chǎn)品，其中，所述鋁基底(1)還含有最多8％的鎂。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任何一項的釬焊產(chǎn)品，其中，所述含鎳層(2)還含有最多5wt.％的鉍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任何一項的釬焊產(chǎn)品，其中，所述含鎳層(2)基本無鉛。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任何一項的釬焊產(chǎn)品，其中，所述含鎳層(2)的厚度不大于2微米，優(yōu)選不大于1微米。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任何一項的釬焊產(chǎn)品，其中，所述含鎳層(2)借助電鍍鍍覆。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任何一項的釬焊產(chǎn)品，其特征在于在所述鋁基底(1)的所述外表面與所述含鎳層(2)之間，還存在一個作為結(jié)合層的含鋅或錫的層(5)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的釬焊產(chǎn)品，其中，所述結(jié)合層(5)的厚度不大于0.5微米，優(yōu)選不大于0.3微米。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任何一項的釬焊產(chǎn)品，其優(yōu)選是一種釬焊板產(chǎn)品，其中，與所述鋁基底和該基底的所有外部覆層一起，具有以下組成，該組成至少含有(以wt.％計)Si 5-10％，Cu 12-25％，Bi 最多0.25％，Ni 0.05-4％，Zn 最多0.25％，余者為鋁和雜質(zhì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任何一項的釬焊產(chǎn)品，其優(yōu)選是一種釬焊板產(chǎn)品，其中，與所述鋁基底和該基底的所有外部覆層一起，具有以下組成，該組成至少含有(以wt.％計)Si5-10％，Cu12-25％，Bi最多0.25％，Ni0.05-4％，Zn最多20％，Sn最多5％Mg最多5％余者為鋁和雜質(zhì)。
17.由通過釬焊，優(yōu)選通過無熔劑CAB釬焊操作結(jié)合的部件構(gòu)成的組件，至少一個所述部件是一種根據(jù)權(quán)利要求1-16中任何一項的鋁釬焊產(chǎn)品。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-16中任何一項的釬焊產(chǎn)品的制備方法，其中，通過使用一種含水鍍液電鍍鎳和鉍來沉積所述含鎳層(2)，所述含水鍍液中含有的鎳離子濃度為10-100g/l，鉍離子濃度為0.01-10g/l。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中，通過使用一種含水鍍液電鍍鎳和鉍來沉積所述含鎳層(2)，所述含水鍍液的pH值為2.5-10，并且含有-10-100g/l的鎳離子濃度，-0.01-10g/l的鉍離子濃度，-40-150g/l的檸檬酸根離子濃度，-2-80g/l的葡萄糖酸根離子濃度，-1-50g/l的氯離子或氟離子濃度。
20.根據(jù)權(quán)利要求13或14的釬焊產(chǎn)品其優(yōu)選是一種釬焊板產(chǎn)品的制備方法，其中，所述含鋅或錫的結(jié)合層(5)通過鋅酸鹽處理或者錫酸鹽處理來鍍覆。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-20中任何一項的方法，其中，所述單獨沉積的覆層(3)采用電鍍鍍覆而成。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中，所述單獨沉積的含有銅或銅基合金的覆層(3)通過使用一種堿性氰化物鍍液電鍍沉積而成。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中，所述單獨沉積的含有銅或銅基合金的覆層(3)通過使用一種銅-焦磷酸鹽鍍液電鍍沉積而成。
24.一種包括釬焊的部件的組件的制備方法，其包括如下步驟(a)部件成型，其中的至少一個部件由根據(jù)權(quán)利要求4-16中任何一項的釬焊板產(chǎn)品或者由根據(jù)權(quán)利要求18-23中任何一項的方法獲得的釬焊板產(chǎn)品制成；(b)將所述部件組裝成一個組件；(c)在真空或者惰性氣氛中沒有釬焊熔劑條件下，高溫下，對所述組件釬焊足夠長時間，以使熔融填充金屬熔化并鋪展；(d)冷卻已釬焊的組件。
25.根據(jù)權(quán)利要求1或3的鋁釬焊產(chǎn)品以鋁合金線材或者鋁合金棒材的形式在焊接操作中作為填充金屬的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁釬焊產(chǎn)品，例如釬焊板產(chǎn)品，其包括由硅含量為2－18wt.％的鋁合金制成的鋁合金基底(1)，以及位于至少一個外表面上的含鎳覆層(2)，其中，在所述含鎳層一側(cè)存在一個分別沉積的覆層(3)，而且，其中，所述覆層(3)包含一種金屬，其能夠與所述鋁基底(1)和所有外部覆層一起形成一種液相線溫度為490－570℃的填充金屬。本發(fā)明也涉及一種制備這種鋁釬焊產(chǎn)品的方法和一種包含至少一種由所述鋁釬焊產(chǎn)品制成的部件的釬焊組件。
文檔編號C25D5/10GK1473089SQ01818270
公開日2004年2月4日 申請日期2001年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月8日
發(fā)明者A·J·維特布魯?shù)? A J 維特布魯?shù)? J·H·O·J·維詹伯格, O J 維詹伯格 申請人:克里斯鋁軋制品有限公司