一种自钎铝基钎料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自钎铝基钎料及其制备方法，该自钎铝基钎料包括4

【技术实现步骤摘要】
一种自钎铝基钎料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及铝合金的自钎钎焊领域，尤其涉及一种自钎铝基钎料及其制备方法。

技术介绍

[0002]铝或铝合金以其轻质、优异的力学性能、良好的热性能而获得越来越广泛的应用，而作为铝或铝合金零件连接的关键技术——硬钎焊，相应得到越来越多的关注和重视。
[0003]铝硬钎焊是指钎焊温度高于450℃的钎焊，以两个铝合金零件为母材，连接面之间放置Al
‑
Si系铝基钎料(或填充材料)，通过加热使铝基钎料熔化而母材不熔，冷却后获得零件之间的连接。但是，铝是极其活泼的元素，一旦与氧接触，在铝表面将急速形成氧化铝膜，阻碍钎焊进程，削弱连接强度。因此，在众多钎焊技术中，钎焊工艺包括必须在零件的连接面上设置钎剂(除真空钎焊外)，钎剂的熔点低于钎料的熔点，在钎焊期间熔化钎剂首先打破表面氧化膜，之后钎料熔化，促进钎料润湿、流动和填充母材，获得强健的钎焊接头。
[0004]铝钎剂是非金属成分，难以与金属属性的Al
‑
Si系合金产生结合，因此，早期技术的钎剂与钎料分离使用，例如通常采用铝基钎料膏方法(钎剂+钎料粉末+粘合剂+溶剂)，或铝零件的钎焊部位涂布钎剂，再对钎焊部位放置铝基钎料的方法，尽管这些方法仍在沿用，但方法总体存在钎焊工艺复杂、步骤多、成本高和时间长等问题。
[0005]因此，通过钎剂与铝钎料合并在一起构成复合式铝基钎料，免除钎剂涂布步骤来简化钎焊工艺、提高钎焊质量和降低成本是可取的。
[0006]例如，美国专利US 6164517署名“无缝、环形钎焊材料和其制作方法”中，公开一种自钎剂铝钎焊材料，通过粉状钎料与钎剂按预定比例构成均质混合料；随后室温压制；热挤压构成相对密度高于90％的管；随后切割；构成无缝环形的自钎剂钎料环，用于铝管钎焊连接。但是，钎料原料表面自身不可避免存在的氧化膜(氧含量)，导致钎剂用量偏高，同时该自钎剂钎料呈脆性，不利于进一步深加工。
[0007]美国专利US 8696829署名“包括钎剂和填充金属混合料的钎焊产品和其制作方法”中，公开一种自钎剂铝钎焊材料，通过对0.5
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5mm粗颗粒填充金属(钎料)，在温度120
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150℃的旋转桶中滚动填充金属颗粒，在颗粒温度高于100℃下，将钎剂与水的低粘度混合物滴入滚动颗粒，使填充金属颗粒表面附着一层钎剂粉末，随后以低于5000bars高压、低于钎剂熔点300℃以下挤压出自钎剂钎料线材，然而，该工艺同样存在填充金属表面氧化膜问题，且仅限于丝材，例如1
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3mm钎焊丝，因采用高压设备使初期投入较高，应用范围有限。
[0008]美国专利US8871356署名“自熔钎焊件、包含所述钎焊件的组件以及制备钎焊件的方法”中，采用的Osprey喷射沉积工艺制作出自熔钎焊件，该自熔钎焊件的氧含量低于350ppm、钎剂分散良好、具有适当轧制性和优异的钎焊性能，该自熔钎焊件仅用于铝复合板材的钎料层，该工艺缺点是原材料利用率低，初期投入高使得成本高，难以获得大尺寸坯锭(通常坯锭尺寸小于φ600mm)，组成成分受限，不宜采用高钎剂含量和高Si含量铝合金成分，否则将降低自熔钎焊件延展性，后续加工困难。
[0009]因此，为克服上述存在的缺点或弊端，提供具有良好钎焊性能、氧含量低、良好塑
性/延展性的自钎铝基钎料，可经济的制作出板、片、线、箔、环、或异性的各种自钎铝基钎料是符合实际要求的。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的自钎铝基钎料及其制备方法。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0012]根据本专利技术的一个方面，提供了一种自钎铝基钎料的制备方法。
[0013]一种自钎铝基钎料的制备方法，包括以下步骤：
[0014]步骤1：制备第一铝钎料，该钎料为钎剂包Al
‑
Si合金复合粉末，其中，该复合粉末具体包括以下重量百分比成分：
[0015]钎剂4.5
‑
8.5％、0
‑
5％Si和余量Al，Si晶粒尺寸为10μm；
[0016]步骤2：制备第二铝钎料，该钎料为Al
‑
Si合金粉末，其中，该合金粉末具体包括以下重量百分比成分：
[0017]30
‑
60％Si和余量AL，Si晶粒尺寸为10μm；
[0018]步骤3：在第一铝钎料与第二铝钎料比例75
‑
97.5：2.5
‑
25范围内，按上述原料成分要求混合粉末；
[0019]步骤4：对混合粉末抽真空封套热等静压；
[0020]步骤5：脱皮，机加工为成品，获得自钎剂铝钎料。
[0021]进一步地，钎剂为氟基钎剂钎剂、氯基钎剂或氟基钎剂钎剂与氯基钎剂的组合，其中：
[0022]氟基钎剂钎剂，包括：K3AlF4、K2AlF5、K2AlF5·
H2O、K3AlF6、AlF3、KZnF3、K2SiF6、Cs3AlF6、CsAlF4·
2H2O或Cs2AlF5.H2O；
[0023]氯基钎剂，包括：NaCl、KCl、LiCl或ZnCl2。
[0024]进一步地，步骤1中，制备第一铝钎料的步骤流程为：
[0025]在780℃的温度下的熔炼炉中熔化Al
‑
Si合金；
[0026]转移至中间包，由中间包底部孔流出形成熔体合金流束进入N2气气氛保护的雾化室；
[0027]喷射氮气将熔体合金流束转换成铝合金雾化液滴；
[0028]雾化液滴进入粒度20μm的钎剂粉体流化床，在惰性气氛下实现钎剂对钎料的包覆；
[0029]冷却，获得第一铝钎料复合粉末。
[0030]其中，第一铝钎料的粒度为300μm以下，氧含量300ppm以下。
[0031]进一步地，步骤2中，制备第二铝钎料的步骤流程为：
[0032]在850℃的温度下的熔炼炉中熔化Al
‑
40Si合金；
[0033]转移至中间包，由中间包底部孔流出形成熔体合金流束进入N2气气氛保护的雾化室；
[0034]喷射氮气将熔体合金流束转换成铝合金的雾化液滴；
[0035]冷却，获得第二铝钎料合金粉末。
[0036]其中，第二铝钎料的粒度为400μm以下，氧含量400ppm以下。
[0037]进一步地，步骤3中，粉末混合的步骤流程为：按比例80:20的比例，将第一铝钎料和第二铝钎料投放入双锥混合机，在氮气气氛下混合10小时，真空干燥10小时制备出均匀的粉末混合料。
[0038]进一步地，步骤4中，封套抽真空并热等静压的步骤流程为：将所制备的混合粉末装入铝包套中，在350℃、真空度低于1
×
10
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3Pa条件下抽真空封套；
[0039]在450℃、压力180MP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自钎铝基钎料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：制备第一铝钎料，该钎料为钎剂包Al
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Si合金复合粉末，其中，该复合粉末具体包括以下重量百分比成分：钎剂4.5
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8.5％、0
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5％Si和余量Al，Si晶粒尺寸为10μm；步骤2：制备第二铝钎料，该钎料为Al
‑
Si合金粉末，其中，该合金粉末具体包括以下重量百分比成分：30
‑
60％Si和余量AL，Si晶粒尺寸为10μm；步骤3：在第一铝钎料与第二铝钎料比例75
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97.5：2.5
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25范围内，按上述原料成分要求混合粉末；步骤4：对混合粉末抽真空封套热等静压；步骤5：脱皮，机加工为成品，获得自钎剂铝钎料。2.根据权利要求1所述的自钎铝基钎料的制备方法，其特征在于，钎剂为氟基钎剂钎剂、氯基钎剂或氟基钎剂钎剂与氯基钎剂的组合，其中：氟基钎剂钎剂，包括：K3AlF4、K2AlF5、K2AlF5·
H2O、K3AlF6、AlF3、KZnF3、K2SiF6、Cs3AlF6、CsAlF4·
2H2O或Cs2AlF5.H2O；氯基钎剂，包括：NaCl、KCl、LiCl或ZnCl2。3.根据权利要求2所述的自钎铝基钎料的制备方法，其特征在于，步骤1中，制备第一铝钎料的步骤流程为：在780℃的温度下的熔炼炉中熔化Al
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Si合金；转移至中间包，由中间包底部孔流出形成熔体合金流束进入N2气气氛保护的雾化室；喷射氮气将熔体合金流束转换成铝合金雾化液...

【专利技术属性】
技术研发人员：李珮豪，彭波，
申请(专利权)人：天津佐源新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：