本发明专利技术公开了一种稳定交流电弧的铝/钢电弧熔钎焊特种钎剂，包括以下质量份的组分KAlF4 粉末40‑60份，高纯铝粉20‑30份，镍合金粉末10‑20份，酒石酸钾钠0.5‑1份。本发明专利技术同时还公开了该钎剂的使用方法。该钎剂以铝用无腐蚀钎剂KAlF4为基体，混合一定比例的高纯铝粉及高熔点镍合金元素粉末，并添加微量的酒石酸钾钠作为粘结剂。通过在钢表面预涂该钎剂，可以稳定交流电弧，特别是可改善交流电弧负半周的电弧跳动及漂移现象，进而减小润湿角，增大钎料铺展面积，改善焊缝成形，提高接头性能达40%。
【技术实现步骤摘要】
稳定交流电弧的铝/钢电弧熔钎焊特种钎剂及使用方法
本专利技术涉及一种焊接技术，尤其是一种可稳定交流电弧的铝/钢异种金属电弧熔钎焊特种钎剂及使用方法。
技术介绍
目前，熔-钎焊成为铝/钢异种材料连接的热门研究方向。熔-钎焊中主要热源有电弧、激光和电子束，其中电弧应用最为广泛、使用简单方便、成本最低，因此，如果能够利用电弧作为热源实现铝-钢的优质连接将具有重大意义。随着技术的快速发展，铝-钢复合结构的需求不断增加，而采用此种结构的重要前提是获得二者的优质连接接头。然而，铝-钢连接是焊接领域中的难点问题，铝钢之间固溶度低，物理性能相差大，且采用传统熔焊时，生成高脆性的金属间化合物，严重降低接头性能。目前，采用较多的铝/钢连接方法为钎焊和固相焊，固相焊中如扩散焊、压力焊、摩擦焊等，能够获得性能良好的铝/钢异种合金接头。但这类焊接方法的局限性也很明显，工件尺寸和接头形式受限，装卡要求高，工艺复杂且所需时间较长，设备昂贵，在很大程度上限制了铝/钢复合结构在实际中的应用。TIG熔-钎焊是以钨极电弧为热源对铝合金与钢工件进行加热，同时通过连续送进铝基焊丝填充接头，铝合金处于熔化状态，为熔焊结合，而钢母材不熔化，为钎焊结合，其实质是熔化的铝及焊丝与固态的钢通过界面反应结合在一起的，焊接过程兼备熔焊和钎焊的双重特点。由于铝合金表面有一层氧化膜，TIG焊铝采用氩气保护时多采用交流电弧，利用交流电弧负半周的阴极清理作用除去铝合金表面氧化膜，进而实现优质熔焊连接。然而，交流电弧在转换到负半周时，由于钢表面发射电子的能力较弱，使得维弧变得困难，电弧稳定性很差。目前，铝-钢熔钎焊大多使用Nocolok钎剂（K3AlF6+KAlF4）或者在其中添加低熔点元素，但对电弧稳定性的改善有限，接头成形与性能也不理想，而且在界面处引入了Zn、Sn元素，增加了界面脆性。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种稳定交流电弧的铝/钢电弧熔钎焊特种钎剂及使用方法，通过在钢表面预涂该钎剂，可以稳定交流电弧，特别是可改善交流电弧负半周的电弧跳动及漂移现象，进而减小润湿角，增大钎料铺展面积，改善焊缝成形，提高接头性能达40%。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种稳定交流电弧的铝/钢电弧熔钎焊特种钎剂，包括以下质量份的组分：KAlF4粉末40-60份高纯铝粉20-30份镍合金粉末10-20份酒石酸钾钠0.5-1份。所述KAlF4粉末由Nocolok代替。可稳定交流电弧的铝/钢电弧熔钎焊特种钎剂及使用方法，焊前将镍合金粉末、KAlF4粉末与高纯铝粉按比例倒入容器中，用丙酮调和成均匀的悬浮溶液，按比例将酒石酸钾钠用少量蒸馏水溶解并混入上述的悬浮溶液中搅拌均匀，然后用细毛刷均匀地涂覆于清洁的钢表面，钎剂厚度以0.3mm为益，待钎剂晾干或吹干后，即可进行铝-钢的熔钎焊。本专利技术的有益效果是：钎剂以铝用无腐蚀钎剂KAlF4或Nocolok为基体，混合一定比例的高纯铝粉及高熔点镍合金粉末，并添加微量的酒石酸钾钠作为粘结剂，高熔点镍合金元素粉末主要起到界面合金化的作用。KAlF4是钎剂的基体，起到降低界面张力，促进钎料润湿铺展的作用，其与铝粉的配合使用则更为重要。在钎剂中添加铝粉改变了传统钎剂的作用机制，铝粉混入钎剂后，在电弧的作用下，钎剂首先融化并与铝粉反应除去铝粉表面的氧化膜，铝粉随即熔化，完成了铝液对不锈钢表面的润湿，这样在熔池前方就形成了一层液态铝与液态KAlF4的混合物，可很大程度的提高电弧的稳定性及钎料的润湿铺展能力。同时，钎剂中的合金元素可有效作用于钎焊界面，进一步促进钎料的润湿铺展并实现界面合金化，有效控制金属间化合物厚度并提高接头性能。铝基填充材料配合使用该钎剂，可以实现铝钢异种金属的优质可靠连接，使铝钢TIG熔钎焊的工业应用成为可能。附图说明图1为本专利技术涂刷钎剂后的效果图；图2（a）、图2（b）为采用本专利技术对交流负半周电弧稳定性的改善情况对比图；图3（a）、图3（b）为采用本专利技术对焊缝成形的改善情况对比图；图4为采用本专利技术对接头力学性能的改善情况图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。如图1所示，稳定交流电弧的铝/钢电弧熔钎焊特种钎剂，包括以下质量份的组分：KAlF4粉末40-60份高纯铝粉20-30份镍合金粉末10-20份酒石酸钾钠0.5-1份。KAlF4粉末由Nocolok代替。可稳定交流电弧的铝/钢异种金属电弧熔钎焊特种钎剂的使用方法，焊前将镍合金粉末、KAlF4粉末与高纯铝粉按比例倒入容器中，用丙酮调和成均匀的悬浮溶液，按比例将酒石酸钾钠用少量蒸馏水溶解并混入上述的悬浮溶液中搅拌均匀，然后用细毛刷均匀地涂覆于清洁的钢表面，钎剂厚度以0.3mm为益，不锈钢表面刷涂钎剂后形貌如图1所示，待钎剂晾干或吹干后，即可进行铝-钢的熔钎焊。为了便于说明，采用不添加铝粉的KAlF4钎剂与本专利技术对比。将两种钎剂分别涂覆于不锈钢表面，然后将TIG交流电弧在涂有钎剂的不锈钢表面燃烧，观察钎剂对负半周电弧稳定性的影响。结合图2（a）、图2（b），采用本专利技术的钎剂，交流负半周电弧更加稳定、集中，改善了采用传统钎剂的电弧漂移、跳跃情况。结合图3（a）、图3（b），将本专利技术钎剂涂覆到不锈钢坡口处进行铝-钢对接焊实验，母材：5A06铝合金和SUS321奥氏体不锈钢，板厚3.0mm，不锈钢侧采用30°、铝侧采用45°V型坡口，填充材料为直径1.6mmER1100商用纯铝焊丝，焊接电源为交流方波TIG电源。结果表明，采用本专利技术钎剂，焊接过程电弧稳定，钎料润湿铺展更加充分，成形更加均匀饱满。结合图4，分别将不同合金元素粉末与铝粉及KAlF4混合，考察不同合金元素及含量对界面化合物厚度的影响。结果表明，不同合金元素的加入均可有效减小金属间化合物厚度，加入Ni粉效果最佳。上述虽然结合附图对本专利技术的具体实施方式进行了描述，但并非对本专利技术保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本专利技术的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本专利技术的保护范围以内。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种稳定交流电弧的铝/钢电弧熔钎焊特种钎剂，其特征是，包括以下质量份的组分：KAlF4 粉末 40‑60份高纯铝粉 20‑30份镍合金粉末 10‑20份酒石酸钾钠 0.5‑1份。
【技术特征摘要】
1.一种稳定交流电弧的铝/钢电弧熔钎焊特种钎剂，其特征是，包括以下质量份的组分：KAlF4粉末40-60份高纯铝粉20-30份镍合金粉末10-20份酒石酸钾钠0.5-1份。2.如权利要求1所述的钎剂，其特征是，所述KAlF4粉末由Nocolok代替。3.一种如权利要求1所述特种钎...
【专利技术属性】
技术研发人员：何欢，吴承格，单绍福，景艳，贾佳，王明洁，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：山东,37
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