一种Al-Cu-Si-Ni-Mg-Ti-Bi铝基合金态钎料及其制备方法技术

一种Al‑Cu‑Si‑Ni‑Mg‑Ti‑Bi铝基合金态钎料及其制备方法，该钎料由以下含量的成分组成：Cu 15～25wt％，Si 5～7wt％、Ni 1～5wt％，Mg 0.3～1.0wt％，Ti 0.05～0.2wt％，Bi 0.1～0.3wt％，Al余量，该钎料熔化温度低、钎焊工艺性好，具有良好的润湿性、焊着率和力学性能。其制备方法采用“熔铸‑离心浇铸‑超塑化处理‑等温轧制‑冷轧”的步骤，该方法简单、利于批量生产。采用该方法可制备出厚度0.03mm的箔状钎料，适合于多种铝合金构件真空钎焊及铝铜异质金属构件真空钎焊需求。

A Al-Cu-Si-Ni-Mg-Ti-Bi Aluminum Base Alloy Solder and Its Preparation Method

An Al-Cu-Si-Ni-Mg-Ti-Bi Al-based alloy filler metal and its preparation method are described. The filler metal consists of the following components: Cu 15-25wt%, Si 5-7wt%, Ni 1-5wt%, Mg 0.3-1.0wt%, Ti 0.05-0.2wt%, Bi 0.1-0.3wt%, Al remainder. The filler metal has low melting temperature, good solderability, good wettability and mechanical properties. \u3002 The preparation method adopts the steps of melt casting, centrifugal casting, superplasticizing treatment, isothermal rolling and cold rolling. The method is simple and convenient for mass production. The foil brazing filler metal with thickness of 0.03mm can be prepared by this method, which is suitable for vacuum brazing of various aluminum alloy components and aluminum-copper heterogeneous metal components.

【技术实现步骤摘要】
一种Al-Cu-Si-Ni-Mg-Ti-Bi铝基合金态钎料及其制备方法
本专利技术涉及一种Al-Cu-Si-Ni-Mg-Ti-Bi铝基合金态箔状钎料及其制备方法，主要用于铝铜异质金属真空钎焊，也可以配合铝基中温钎料实现铝合金分级钎焊，同时填补铝基低温钎料润湿性能差的缺陷，属于冶金和压延加工

技术介绍
钎焊是指采用液相线温度比母材固相线温度低的金属作钎料，将零件和钎料加热到钎料熔化，利用钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互溶解和扩散而实现连接零件的方法。铜铝异种金属接头由于具有优良的力学性能和导电、导热性能，可以应用到很多工业领域，如电气工程、化工、制冷工业。铝铜接头可采用压焊、熔焊、钎焊和扩散焊的形式，其中钎焊具有加热温度低，对母材组织和性能影响较小，精度高等特点，是铝铜连接的主要方法。真空钎焊不需要使用钎剂，可减少对母材的腐蚀，适合高性能铝铜接头的加工。铝合金真空钎焊一般采用Al-Si-Mg钎料，尤其是4004牌号组分，但其熔化温度较高。已知铝合金中温钎料牌号Al-Si-Cu、Al-Si-Ge、Al-Si-Zn、Al-Ag-Ge、Al-Ag-Cu等都很脆，只适于铸条而难于加工成箔状钎料，而耐蚀性及钎焊工艺性差。铝合金和铜的钎焊要求钎焊温度不高于545℃，以减少CuAl2金属间化合物含量和铜铝反应层的厚度，以保证接头的强度和耐腐蚀性。因此迫切需要研制一种熔化温度范围450～520℃的钎料，解决铝合金和铜真空钎焊瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Al-Cu-Si-Ni-Mg-Ti-Bi铝基合金态箔状钎料及其制备方法，该钎料熔化温度低：495～515℃，厚度薄(0.03mm左右)，具有良好的润湿性和力学性能，可在不高于540℃实现真空钎焊，适于3A21、2A50、6063及6061等多种铝合金低温或分级真空钎焊，也可用于铝铜异质金属真空钎焊。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种Al-Cu-Si-Ni-Mg-Ti-Bi铝基合金态钎料，该钎料由以下含量的成分组成：Cu15～25wt％，Si5～7wt％、Ni1～5wt％，Mg0.3～1.0wt％，Ti0.05～0.2wt％，Bi0.1～0.3wt％，Al余量。如上所述的Al-Cu-Si-Ni-Mg-Ti-Bi铝基合金态钎料，优选地，所述钎料的成分组成为：Cu18～22wt％、Si5～7wt％、Ni1.5～2.5wt％、Mg0.3～1wt％，Ti0.1～0.2wt％，Bi0.2～0.3wt％，Al余量。如上所述的Al-Cu-Si-Ni-Mg-Ti-Bi铝基合金态钎料，优选地，所述钎料为箔状钎料，钎料的厚度为0.03～0.15mm。另一方面，本专利技术提供一种Al-Cu-Si-Ni-Mg-Ti-Bi铝基合金态钎料的制备方法，该方法采用“熔铸-离心浇铸-超塑化处理-等温轧制-冷轧”的步骤，具体操作如下：I.备料：铝的纯度大于99.9％，铜选用无氧铜，硅的纯度大于99.99％，镍的纯度大于99.9％，镁的纯度大于99.99％，钛的纯度大于99.99％，铋的纯度大于99.99％；按照如上所述的各组分质量百分比称取原料；II.制备中间合金：(I)向中频感应炉的石墨坩埚内加入铝锭，升温待铝锭熔化后，加入铜锭，使炉温升至750～800℃，充分搅拌，待铜锭全部熔清后，铸锭，合金浇铸温度700～750℃，得到Al-Cu中间合金；(II)向中频感应炉的石墨坩埚内加入铝锭，升温待铝锭熔化后，使炉温升至800～850℃，将多晶硅压入铝液，待多晶硅全部熔清后，在800～850℃保温10～15min，充分搅拌，铸锭，合金浇铸温度850～900℃，得到Al-Si中间合金；(III)向中频感应炉的石墨坩埚内加入铝锭，升温待铝锭熔化后，使炉温升至1000～1050℃，加入纯钛，待钛全部熔清后，在1000～1050℃保温10～15min，充分搅拌，铸锭，合金浇铸温度1050～1100℃，得到Al-Ti中间合金；III.合金熔铸：将纯铝放入中频感应炉的石墨坩埚中，升温，待铝锭全部熔化后，依次加入Al-Cu、Al-Si、Al-Ti中间合金和纯镍带，待中间合金和镍全部熔清后，升温至750～800℃，保温10～15min，用石墨罩将六氯乙烷压入合金液底部搅拌进行脱气、造渣，扒渣完毕，撒少许精炼剂，精炼剂选择氟铝酸钾，除去表面浮渣，升温至650～700℃，添加镁和铋，充分搅拌，浇铸得到铸锭；IV.离心浇铸：将熔铸后的钎料铸锭破碎，放入离心浇铸炉中石墨坩埚中，在Ar气保护下熔化，完全熔化后升温至650～700℃，采用离心浇铸的方式铸成1.5～2.5mm厚的薄板；V.超塑化处理：将步骤IV得到的薄板置于电阻炉中，于400℃～420℃保温12～16小时，再升温至480℃～490℃保温30～45min，淬水；VI.等温轧制：将步骤V得到的板坯加热温度450℃～460℃，轧机轧辊温度450℃～460℃，进行等温轧制，道次加工率3％～5％，获得0.5～0.7mm厚的带材；VII.冷轧制：将等温轧制后的带材进行冷轧制，冷轧制的温度为5℃～50℃，然后进行退火处理，退火温度为420～450℃，保温1.5～2h；多道次冷轧直至获得需要的厚度。如上所述的制备方法，优选地，所述步骤II中Al-Cu中间合金中铜的含量为50wt％，Al-Si中间合金中硅的含量为30wt％，Al-Ti中间合金中钛的含量为5wt％。如上所述的制备方法，优选地，所述步骤III中六氯乙烷的用量为炉量的0.3～0.4wt％，精炼剂的用量为炉量的0.2～0.3wt％。如上所述的制备方法，优选地，所述步骤VII中冷轧道次加工率控制在3％～5％，冷轧总加工率为9％～15％。又一方面，本专利技术提供一种Al-Cu-Si-Ni-Mg-Ti-Bi铝基合金态钎料，其是采用如上所述方法制备的。再一方面，本专利技术提供如上所述的Al-Cu-Si-Ni-Mg-Ti-Bi铝基合金态钎料在3A21、2A50、6063和6061铝合金低温或分级真空钎焊，以及铝铜异质金属真空钎焊中的应用。本专利技术的钎料是以AlCuSi三元共晶体系为基础的中温七组元钎料。其中，添加Mg元素的一个作用是降低熔点，另一个作用是在真空钎焊中破坏基材的氧化膜，使钎料与基材间发生溶解和扩散。添加Ni的一个作用是可改变钎料中的CuAl2金属间化合物的形态，降低钎料脆性，提高钎料的加工性能；另一个作用是改善接头的耐腐蚀性。加入Bi用以促进钎料和铝合金基材的润湿性，提高钎焊性能。添加Ti元素以减弱钎料和铜基材的作用，减少反应层厚度，降低接头的脆性，提高接头强度。该钎料成分设计科学、配比合理，可推广应用于多种铝合金构件钎焊。本专利技术的有益效果在于以下几个方面：(1)本专利技术的Al-Cu-Si-Ni-Mg-Ti-Bi铝基合金态箔状钎料适于3A21、2A50、6063及6061等多种铝合金的真空钎焊，以及上述铝合金中温或分级真空钎焊，也可以用于铝合金和铜异种金属的真空钎焊；该钎料厚度可达到0.03mm，适合于多种铝合金构件真空钎焊及铝铜异质金属构件真空钎焊需求。(2)本专利技术的Al-Cu-Si-Ni-Mg-Ti-Bi铝基合金态箔状钎料的熔化温度低，为495～515℃，对铝合金可在不高的于540℃时完成真空钎本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种A1‑Cu‑Si‑Ni‑Mg‑Ti‑Bi铝基合金态钎料，其特征在于，该钎料由以下含量的成分组成：Cu 15～25wt％，Si 5～7wt％、Ni 1～5wt％，Mg 0.3～1.Owt％，Ti 0.05～0.2wt％，Bi 0.1～0.3wt％，Al余量。

【技术特征摘要】
2018.07.11 CN 20181076099831.一种A1-Cu-Si-Ni-Mg-Ti-Bi铝基合金态钎料，其特征在于，该钎料由以下含量的成分组成：Cu15～25wt％，Si5～7wt％、Ni1～5wt％，Mg0.3～1.Owt％，Ti0.05～0.2wt％，Bi0.1～0.3wt％，Al余量。2.如权利要求1所述的Al-Cu-Si-Ni-Mg-Ti-Bi铝基合金态钎料，其特征在于，所述钎料的成分组成为：Cu18～22wt％、Si5～7wt％、Ni1.5～2.5wt％、Mg0.3～1wt％，Ti0.1～0.2wt％，Bi0.2～0.3wt％，Al余量。3.如权利要求1或2所述的Al-Cu-Si-Ni-Mg-Ti-Bi铝基合金态钎料，其特征在于，所述钎料为箔状钎料，钎料的厚度为0.03～0.15mm。4.一种Al-Cu-Si-Ni-Mg-Ti-Bi铝基合金态钎料的制备方法，其特征在于，该方法采用“熔铸-离心浇铸-超塑化处理-等温轧制-冷轧”的步骤，具体操作如下：I.备料：铝的纯度大于99.9％，铜选用无氧铜，硅的纯度大于99.99％，镍的纯度大于99.9％，镁的纯度大于99.99％，钛的纯度大于99.99％，铋的纯度大于99.99％；按照权利要求1或2所述的各组分质量百分比称取原料；II.制备中间合金：(I)向中频感应炉的石墨坩埚内加入铝锭，升温待铝锭熔化后，加入铜锭，使炉温升至750～800℃，充分搅拌，待铜锭全部熔清后，铸锭，合金浇铸温度700～750℃，得到Al-Cu中间合金；(II)向中频感应炉的石墨坩埚内加入铝锭，升温待铝锭熔化后，使炉温升至800～850℃，将多晶硅压入铝液，待多晶硅全部熔清后，在800～850℃保温10～15min，充分搅拌，铸锭，合金浇铸温度850～900℃，得到Al-Si中间合金；(III)向中频感应炉的石墨坩埚内加入铝锭，升温待铝锭熔化后，使炉温升至1000～1050℃，加入纯钛，待钛全部熔清后，在1000～1050℃保温10～15min，充分搅拌，铸锭，合金浇铸温度1050～1100...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐超，黄晓猛，祁宇，张国清，王炜，元琳琳，
申请(专利权)人：北京有色金属与稀土应用研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11