铝合金焊丝制造技术

本公开大体上涉及焊接填充金属领域，更具体地涉及适合用于焊接或铜焊铝合金的组合物。在一个实施方式中，一种铝‑硅‑镁合金包含约0.1重量％和约0.5重量％之间的镁含量，其中基本上全部的镁含量作为硅化镁存在。所述合金包含约5.0重量％和约6.0重量％之间的硅含量，其中至少4.75重量％的硅含量作为游离硅存在。所述合金包含铁、铜、锰、锌和钛中的一种或多种。所述合金还包含余量的铝和痕量成分。

Aluminum alloy wire

The disclosure generally relates to the field of welding filler metal, and more specifically to the composition suitable for welding or brazing aluminum alloy. In one implementation, an aluminum magnesium alloy contains about 0.1 weight% and about 0.5 weight% of magnesium, in which the total magnesium content is found as magnesium silicide. The alloy contains silicon content of about 5 wt% and about 6 wt%, of which at least 4.75 wt% of Si content exists as free silicon. The alloy contains one or more of iron, copper, manganese, zinc and titanium. The alloy also contains residual aluminum and trace components.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铝合金焊丝相关申请的交叉引用本申请是2014年1月22日提出的第14/161,432号、题目为“AluminumAlloyWeldingWire”的美国专利申请的部分继续申请，是2011年2月8日提出的第13/023,158号、题目为“AluminumAlloyWeldingWire”(铝合金焊丝)的美国专利申请的部分继续申请，是2010年2月10日提出的第61/303,149号、题目为“AluminumAlloyWeldingWire”(铝合金焊丝)的美国临时专利申请的非临时专利申请，所述申请全文通过引用并入本文用于所有目的。
技术介绍
本公开大体上涉及焊接填充金属领域，更具体地涉及适合用于焊接或铜焊铝合金的组合物。有多种不同的已知并且目前正在使用的金属件连接工艺，包括铜焊和焊接。铜焊和焊接都可以用于连接铝制品和铝合金件。与钢及其它金属不同，铝合金因例如它们的冶金学、它们的熔点、随特定合金添加剂的变化而变化的强度等而存在特有的问题。此外，一方面对更薄的铝合金工件，另一方面又对更厚的工件越来越多的关注，在选择性能良好并且提供期望的物理机械性能的铜焊和焊接材料方面造成附加的难题。铜焊操作使用具有比待连接基底金属低的熔化温度的填充金属。在铜焊中，基底金属不熔化，并且选择填充金属中的合金元素，以使它们能够降低填充金属的熔化温度并且湿润在基底金属上始终存在的氧化铝，从而可以在不熔化基底金属的情况下达到冶金粘结。在某些应用中，可以在置于真空或保护气氛下的熔炉中实施铜焊，其中，将温度升高直至仅填充金属熔化并且通过流体流动和毛细管作用填充固体基底金属构件之间的接头。铜焊接头一般用于低强度的铝合金以及很薄的截面结构，例如，汽车散热器以及换热器，例如，用于暖通空调系统中的那些换热器。铜焊时采用的温度可以使不可热处理的和可热处理的铝合金退火，从而可以改变通过冷加工或热处理和时效操作达到的机械性能。因此，虽然铜焊在许多应用中相当有用，但是可能不适合用于连接高强度结构合金。焊接操作通过熔化每个待连接工件的一部分基底金属，并熔化填充金属以在接头中形成焊接熔池来连接金属件。焊接需要在接头处集中加热，以形成焊接熔池，焊接熔池一旦凝固就具有填充金属和基底金属的化学组成组合所得的化学组合物。通常可以将焊接温度控制为足够高以使填充金属和基底金属两者熔化，并使基底金属的热影响区保持最小，以便保留其机械性能。对于铜焊和焊接，添加材料一般都以焊丝形式提供，取决于应用，可以是通过焊炬进给的连续长丝形式，或是可手动进给的较短丝，或甚至为焊条，例如，用于焊条焊(stickwelding)的涂药焊条。但是，目前可用的铝合金铜焊和焊接焊丝不能满足众多现代应用的需求。举例来说，现有产品在连接操作中缺乏期望的流动性，或者当在焊接应用中与基底材料结合时缺乏期望的强度，在用于一系列现代焊接工艺时尤为如此。此外，在焊弧在焊透深度、热量和熔池形成等方面有差异的情况中，现有铝合金焊丝及组合物无法提供就最终接头的组成和强度而言期望程度的一致性。目前需要适合于焊接和/或铜焊应用(成功满足所述需求)的改进型铝合金组合物。
技术实现思路
在一个实施方式中，一种铝-硅-镁合金包含约0.1重量％和约0.5重量％之间的镁含量，其中基本上全部的镁含量作为硅化镁存在。所述合金包含约5.0重量％和约6.0重量％之间的硅含量，其中至少4.75重量％的硅含量作为游离硅存在。所述合金包含铁、铜、锰、锌和钛中的一种或多种。所述合金还包含余量的铝和痕量成分。在另一个实施方式中，一种铝-硅-镁合金包含约0.1重量％和约0.5重量％之间的镁含量，并且包含约5.0重量％和约6.0重量％之间的硅含量，其中小于约0.25重量％的硅含量作为硅化镁存在。所述合金包含铁、铜、锰、锌和钛中的一种或多种。所述合金还包含余量的铝和痕量成分。在另一个实施方式中，一种铝-硅-镁合金包含约0.2重量％和约0.75重量％之间的硅化镁，并且包含大于约4.75重量％的游离硅。所述合金包含铁、铜、锰、锌和钛中的一种或多种。所述合金还包含余量的铝和痕量成分。附图说明当参考附图阅读以下具体实施方式时，本公开的上述和其他的特征、方面及其优势将变得更好理解，附图中相同的符号表示相同的部件，其中：图1为一种适合使用本文公开的新型组合物的示范性焊接系统的图解视图；图2为另一种适合使用该新型组合物的示范性焊接系统的图解视图。具体实施方式本公开的实施方式包括用于金属粘接应用的铝合金组合物。在整个论述过程中，应当谨记这些组合物不一定局限于用于焊接或甚至用作填充金属，还可以用于其他应用和操作，例如铜焊或其他类型的金属粘接。同样，提及的“焊丝”应当理解为表示添加金属的任何适当形式，包括但不限于，用于送丝器应用的连续焊丝(例如，用于惰性气体保护金属极(MIG)焊接的连续焊丝)、焊棒和焊条(例如，用于钨极惰性气体(TIG)保护焊及焊条焊)以及用于焊接、熔合、铜焊、板材铜焊包覆(brazecladdingofsheet)和类似操作的其他形式。可注意到，所公开的合金的组合物可以按照相对于合金的重量个别成分的重量百分比(重量％)来描述。还可注意到，术语“硅含量”和“镁含量”意指分别存在于所公开的组合物内的硅和镁的所有化学形式，包括这些元素的游离元素(例如，Si(0),Mg(0))和/或化学化合物(例如，Mg2Si)。一般而言，所公开的铝合金组合物包含硅(Si)、镁(Mg)和铝(Al)以及少量的其它元素，并且用于在铝合金工件上形成冶金粘接。更具体而言，本公开的组合物包含特定范围的游离硅。如本文所使用，“游离硅”表示组合物(例如，焊接消耗品或金属粘接)内存在的元素硅。如下文更详细论述的，组合物的游离硅可以包括固体溶液中的硅、纯硅沉淀物中存在的硅以及该组合物的不同硅相内存在的硅。此外，在某些实施方式中，所公开的铝合金组合物还包含相对于其他形式的硅(例如，硅化物(例如，硅化镁，Mg2Si))的量特定范围的游离硅。如下所述，金属粘接的性能以及粘接操作的方面可以通过控制用于形成金属粘接的组合物中存在的游离硅和/或其他形式的硅的量来修改。除铝、镁和硅之外，在某些实施方式中，所公开的铝合金组合物还可以包含作为痕量杂质或作为有意添加物的多种不同元素。实例元素的非限制性列表包括：铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)、锌(Zn)、钛(Ti)、铍(Be)、锆(Zr)、钪(Sc)和铬(Cr)。举例来说，在一个实施方式中，所公开的组合物包含多达以下量的下列元素的任意一种或全部：0.80重量％铁、0.30重量％铜、0.15重量％锰、0.20重量％锌、0.20重量％钛以及0.0003重量％铍(所有其他元素限于总计0.15重量％，并且每种元素限于0.05重量％)。另外举例来说，在某些实施方式中，所述组合物可以包含多达以下量的下列元素的任意一种或全部：0.40重量％铁、0.10重量％铜、0.05重量％锰、0.1重量％锌、0.15重量％钛以及0.0003重量％铍(所有其他元素限于总计0.15重量％，并且每种元素限于0.05重量％)。例如，在某些实施方式中，所述组合物可以包含多达且包括0.90重量％铁，多达且包括0.80重量％铁，多达且包括0.70重量％铁，多达且包括0.45重量％铁，多达且包括0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝‑硅‑镁合金，包含：约0.1重量％和约0.5重量％之间的镁含量，其中基本上全部的所述镁含量作为硅化镁存在；约5.0重量％和约6.0重量％之间的硅含量，其中至少4.75重量％的所述硅含量作为游离硅存在；铁、铜、锰、锌和钛中的一种或多种；以及余量的铝和痕量成分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.21 US 14/805,2891.一种铝-硅-镁合金，包含：约0.1重量％和约0.5重量％之间的镁含量，其中基本上全部的所述镁含量作为硅化镁存在；约5.0重量％和约6.0重量％之间的硅含量，其中至少4.75重量％的所述硅含量作为游离硅存在；铁、铜、锰、锌和钛中的一种或多种；以及余量的铝和痕量成分。2.根据权利要求1所述的合金，其中小于约0.25重量％的所述硅含量作为硅化镁存在。3.根据权利要求1所述的合金，其中所述合金包含小于约0.75重量％的硅化镁。4.根据权利要求1所述的合金，其中所述合金包含约0.8重量％或更少的铁。5.根据权利要求1所述的合金，其中所述合金包含约0.3重量％或更少的铜。6.根据权利要求1所述的合金，其中所述合金包含约0.15重量％或更少的锰。7.根据权利要求1所述的合金，其中所述合金包含约0.2重量％或更少的锌。8.根据权利要求1所述的合金，其中所述合金包含约0.2重量％或更少的钛。9.根据权利要求1所述的合金，其中所述痕量成分中的每一种具有约0.05重量％或更小，并且其中所述痕量成分一起具有约0.15重量％或更小。10.如权利要求1所述的合金，其中所述合金是卷筒焊丝或直线焊丝或焊棒。11.如权利要求1所述的合金，其中所述合金是铜焊成分。12.一种铝-硅-镁合金，包含：约0.1重量％和约0.5重量％之间的镁含量，约5.0重量％和约6.0重量％之间的硅含量，其中小于约0.25重量％的所述硅含量作为硅化镁存在；铁、铜、锰、锌和钛中的一种或多种；以及余量的铝和痕量...

【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁斯·爱德华·安德森，帕特里克·贝鲁比，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US