钎焊铝及其合金用的低熔点中温铝钎剂及制备方法技术

本发明专利技术提供一种钎焊铝及其合金的低熔点中温铝钎剂，所述低熔点中温铝钎剂组分包括CsAlF4、Cs2AlF5和Cs2GeF6，中温铝钎剂组分中各元素总含量的质量百分比含量分别为：元素铝(Al)：8.45％～9.18％；元素铯(Cs)：57.47％～62.41％；元素氟(F)：26.08％～28.31％；元素锗(Ge)：0.10％～8.00％，所述元素铝(Al)、元素铯(Cs)与元素氟(F)的质量比满足比例1:6.80:3.08。同时提供一种钎焊铝及其合金用的低熔点中温铝钎剂的制备方法。有益效果是该钎剂的熔点为430～480℃，钎焊温度可以控制在520℃以内，可应用于过烧温度较低的铝合金钎焊。扩大了Zn-Al钎料的适用范围，可以钎焊大多数可热处理的铝合金材料。

Low melting point medium temperature aluminum brazing flux for brazing aluminium and its alloy and preparation method thereof

The present invention provides temperature aluminum brazing flux for soldering aluminum and its alloy with low melting point, the low melting temperature of aluminum flux components including CsAlF4, Cs2AlF5 and Cs2GeF6, the mass percent content of each element in the temperature of aluminum flux components in total content were: Al (Al):8.45% ~ 9.18%; cesium (Cs):57.47% ~ 62.41%; fluoride (F):26.08% ~ 28.31%; germanium (Ge):0.10% ~ 8%, the element of aluminum (Al), cesium (Cs) and fluoride (F) mass ratio meet the proportion of 1:6.80:3.08. The invention provides a method for preparing low melting point medium temperature aluminum brazing flux for brazing aluminum and its alloy. The utility model has the advantages that the melting point of the brazing agent is 430 to 480 DEG C, and the brazing temperature can be controlled within the range of 520 DEG C, and the utility model can be applied to the brazing of aluminum alloy with a low burning temperature. The application range of Zn-Al solder can be enlarged, and most of the heat treated aluminum alloy can be brazed.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钎焊材料
，特别是涉及一种钎焊铝及其合金用的低熔点中温铝钎剂及制备方法。
技术介绍
铝合金由于优良的物理、化学性能，良好的加工、表面处理和耐蚀性能，在近代工业材料中占有重要的地位和广泛的应用。钎焊工艺是实现各种复杂铝合金器件精密连接的首选方法。在钎焊过程中常常采用钎剂来清除铝表面的氧化膜和减小熔态钎料与母材之间的界面张力。常规Nocolok方法应用氟铝酸钾钎剂的最大不足在于钎剂熔化温度过高，超过大多数铝合金如Al-Cu系、Al-Si-Mg系等的过烧温度。一种有可靠应用前景的中温不溶性钎剂是Suzuki对CsF-AlF3系的应用。多年来的研究结果和生产经验均表明，采用铯盐氟化物钎剂(CsF-AlF3或KF-CsF-AlF3)的中温无腐蚀钎焊工艺，是解决大量热处理强化铝合金(特别是极难钎焊的含镁铝合金)构件钎焊连接的最有前景的工艺。然而氟铝酸铯盐钎剂理论熔点471℃，其熔程与常规Zn-Al钎料的匹配性不好，钎焊温度过高从而导致大量可热处理铝合金无法实施钎焊。因而研制开发熔点更低的无腐蚀、难溶于水的钎剂，成为十余年来铝钎剂发展的重要方面。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种钎焊铝及其合金用的低熔点中温铝钎剂及制备方法，以解决与常规Zn-Al钎料熔程不匹配，钎焊温度过高而导致大量可热处理铝合金无法实施钎焊的问题。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是提供一种钎焊铝及其合金的低熔点中温铝钎剂，其中：所述低熔点中温铝钎剂组分包括CsAlF4、Cs2AlF5和Cs2GeF6，所述中温铝钎剂组分中各元素总含量的质量百分比含量分别为：元素铝(Al)：8.45％～9.18％；元素铯(Cs)：57.47％～62.41％；元素氟(F)：26.08％～28.31％；元素锗(Ge)：0.10％～8.00％，所述元素铝(Al)、元素铯(Cs)与元素氟(F)的质量比满足比例1:6.80:3.08。同时提供了一种钎焊铝及其合金用的低熔点中温铝钎剂的制备方法。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术钎剂的熔点为430～480℃，钎焊温度可以控制在520℃以内，可应用于过烧温度较低的铝合金钎焊；2、本专利技术钎剂的活性与传统的氟铝酸铯二元体系钎剂CsF-AlF3活性相当，但是熔点有进一步的降低，对含镁铝合金有特殊的活性作用；3、本专利技术钎剂的熔程与常规Zn-Al钎料的匹配性较好，扩大了Zn-Al钎料的适用范围，可以钎焊大多数可热处理的铝合金材料。具体实施方式结合实施例对本专利技术的钎焊铝及其合金用的低熔点中温铝钎剂及制备方法进一步说明。本专利技术的钎焊铝及其合金用的低熔点中温铝钎剂及制备方法的设计思想基于Al-Si低熔共晶的存在，大大改善了Nocolok钎剂的高温活性，理论上Al-Ge在420℃下的低熔共晶作用对于铯盐钎剂的活性改善也是有一定作用的。按照该思路进行了大量研究，却未发现设想中的Al-Ge低熔共晶反应出现。但是，在不断改变钎剂合成顺序过程中无意发现了一种新的钎剂体系，即本专利技术的氟锗酸铯-氟铝酸铯钎剂体系。本专利技术的钎剂体系具有低熔点特性的温度优势而不失常规CsF-AlF3二元钎剂体系的活性。本专利技术的钎焊铝及其合金的低熔点中温铝钎剂组分包括CsAlF4、Cs2AlF5和Cs2GeF6，所述中温铝钎剂组分中各元素总含量的质量百分比含量分别为：元素铝(Al)：8.45％～9.18％；元素铯(Cs)：57.47％～62.41％；元素氟(F)：26.08％～28.31％；元素锗(Ge)：0.10％～8.00％，所述元素铝(Al)、元素铯(Cs)与元素氟(F)的质量比满足比例1:6.80:3.08。本专利技术的钎焊铝及其合金用的低熔点中温铝钎剂的制备方法包括以下步骤：1)所述中温铝钎剂以分析纯级的Al(OH)3粉末、CsCO3粉末、GeO2粉末和浓度10％氢氟酸溶液为制备原料，按上述中温铝钎剂组分中各元素总含量的质量百分比的比例计算、称量上述原材料的Al(OH)3粉末、CsCO3粉末、GeO2粉末和10％浓度氢氟酸溶液。2)将步骤1)称取的Al(OH)3粉末放入盛有蒸馏水的塑料锥形瓶，水温保持在80～85℃，在加热型磁力搅拌器上水浴加热15min。3)将步骤1)称取的活性物质GeO2用氢氟酸溶液溶解，倒入步骤2)溶液中，充分搅拌。4)将步骤1)称取的CsCO3粉末在300℃温度下烘干30min，倒入步骤3)溶液中，充分搅拌。5)15min后将步骤3)溶液倒入塑料培养皿中，自然风干，研磨，即形成所述钎焊铝及其合金用的低熔点中温铝钎剂，所述中温铝钎剂熔点为430～480℃。本专利技术的钎焊铝及其合金用的低熔点中温铝钎剂制备过程中发生的化学反应过程分析如下：GeO2粉末与10％浓度氢氟酸反应后添加到Al(OH)3溶液中，不稳定的H2GeF6与CsF反应产生了新相Cs2GeF6，如反应式(1)～(4)。在CsF少量的情况下CsAlF4优先生成(5)，从而生成Cs2AlF5的量就自然减少(6)。当Ge含量足够高时，钎剂主相中就不再存在Cs2AlF5。GeO2+6HF→H2GeF6+2H2O(1)Al(OH)3+3HF→AlF3+3H2O(2)Cs2CO3+2HF→2CsF+H2O+CO2(3)2CsF+H2GeF6→Cs2GeF6+2HF(4)AlF3+CsF→CsAlF4(CsF少量)(5)AlF3+2CsF→Cs2AlF5(CsF多量)(6)本专利技术的钎焊铝及其合金用的低熔点中温铝钎剂组分包括CsAlF4、Cs2AlF5和Cs2GeF6，所述中温铝钎剂组分中各元素总含量的质量百分比含量分别为：元素铝(Al)：8.45％～9.18％；元素铯(Cs)：57.47％～62.41％；元素氟(F)：26.08％～28.31％；元素锗(Ge)：0.10％～8.00％，所述元素铝(Al)、元素铯(Cs)与元素氟(F)的质量比满足比例1:6.80:3.08。当所述中温铝钎剂组分中元素锗(Ge)总含量为4.00～8.00％时，该钎剂以CsAlF4和Cs2GeF6为主相，熔点比传统的CsF-AlF3钎剂有显著的降低。本专利技术的钎焊铝及其合金用的低熔点中温铝钎剂的制备方法包括以下步骤：1)所述中温铝钎剂以分析纯级的Al(OH)3粉末、CsCO3粉末、GeO2粉末和浓度10％氢氟酸溶液为制备原料，按权利要求1所述比例计算、称量上述原材料的Al(OH)3粉末、CsCO3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钎焊铝及其合金用的低熔点中温铝钎剂，其特征是：所述低熔点中温铝钎剂组分包括CsAlF4、Cs2AlF5和Cs2GeF6，所述中温铝钎剂组分中各元素总含量的质量百分比含量分别为：元素铝(Al)：8.45％～9.18％；元素铯(Cs)：57.47％～62.41％；元素氟(F)：26.08％～28.31％；元素锗(Ge)：0.10％～8.00％，所述元素铝(Al)、元素铯(Cs)与元素氟(F)的质量比满足比例1:6.80:3.08。

【技术特征摘要】
1.一种钎焊铝及其合金用的低熔点中温铝钎剂，其特征是：所述低熔
点中温铝钎剂组分包括CsAlF4、Cs2AlF5和Cs2GeF6，所述中温铝钎剂组分
中各元素总含量的质量百分比含量分别为：元素铝(Al)：8.45％～9.18％；
元素铯(Cs)：57.47％～62.41％；元素氟(F)：26.08％～28.31％；元素锗(Ge)：
0.10％～8.00％，所述元素铝(Al)、元素铯(Cs)与元素氟(F)的质量比满足比
例1:6.80:3.08。
2.根据权利要求1所述钎焊铝及其合金用的低熔点中温铝钎剂，其特
征是：当所述钎剂组分中元素锗(Ge)总含量为4.00～8.00％时，所述铝钎剂
以CsAlF4和Cs2GeF6为主相。
3.一种权利要求1所述钎焊铝及其合金用的低熔点中温铝钎剂的制备
方法，包括以下步骤：
1...

【专利技术属性】
技术研发人员：程方杰，何培龙，赵欢，肖兵，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12