一种铜铝火焰钎焊用钎焊材料及其制备方法、应用技术

本发明专利技术属于铜铝异种金属钎焊材料技术领域，具体涉及一种铜铝火焰钎焊用钎焊材料及其制备方法、应用。本发明专利技术的铜铝火焰钎焊用钎焊材料，由以下质量百分比的组分组成：15～20％的Al，1～3％的Mn，0.5～1.5％的Sr，余量为Zn。本发明专利技术的铜铝火焰钎焊用钎焊材料，能够提高钎料的抗氧化能力并细化钎料组织，用于火焰钎焊铜铝异种金属接头时，能有效提高铜铝接头的力学强度，钎焊搭接铜铝接头的抗剪强度达95.2～105.3MPa，在铜铝接头的钎焊领域有着良好的应用前景。用前景。用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种铜铝火焰钎焊用钎焊材料及其制备方法、应用


[0001]本专利技术属于铜铝异种金属钎焊材料
，具体涉及一种铜铝火焰钎焊用钎焊材料及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]将铜铝连接形成铜铝异种金属接头，不仅能够降低稀缺金属铜的用量、减轻构件重量，而且能够发挥铜铝各自的性能优势，已在电力电气、制冷设备等领域得到广泛应用。
[0003]目前，Cu/Al接头在电力电气及制冷设备的制造过程中，常采用火焰钎焊实现铜铝的焊接。铜铝复合的火焰钎焊过程中，采用的钎料主要包括Sn
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Pb系、Sn
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Zn系、Al
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Si系、Zn
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Al系钎料。Sn
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Pb、Sn
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Zn等软钎料需要配合ZnCl2、NH4Cl等熔点较低的腐蚀性溶液作为钎剂，工艺复杂且成本较高，限制了其应用。相对于Al
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Si钎料，Zn
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Al系钎料的钎焊温度普遍要低100℃甚至更多，这可以为铝和铜的钎焊过程提供较宽的工艺窗口，而且可以降低接头的热应力和金属间化合物的生成量。并且，由于Zn
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Al钎料的熔点介于软钎料和硬钎料之间，可以方便调节其熔点，并且具有优良的加工性能和力学性能。因此，采用火焰钎焊配合Zn
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Al钎料对铜铝异种金属进行钎焊在工业中已逐步开始应用，目前常用的有Zn
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2Al、Zn
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10Al、Zn
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15Al、Zn
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22Al几种。由于Zn
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2Al、Zn
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10Al、Zn
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15Al钎料熔点相对较低，与目前最常用CsF
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AlF3无腐蚀钎剂适配性较差，因此Zn
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22Al成为最常用的选择。
[0004]尽管Zn
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22Al钎料在Cu/Al火焰钎焊中取得了一定的作用效果，但依然存在一些问题难以解决：其一，Zn
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22Al钎料表面的氧化物基本是由ZnO构成，ZnO膜层结构疏松，起不到对钎料的保护作用；同时钎焊过程中该氧化物的大量存在还会恶化钎料的钎焊性能。其二，由于Zn
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22Al中Al含量较高，还是不可避免的会与Cu母材反应生成脆性的化合物相，导致钎焊接头力学强度明显降低，影响钎焊构件力学性能。
[0005]因此，如何优化Zn
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22Al钎料的组成以进一步提高Zn
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22Al钎料钎焊所得铜铝接头的力学性能，成为亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种铜铝火焰钎焊用钎焊材料，其钎焊所得铜铝接头的力学强度优良，属于铜铝接头的钎焊应用。
[0007]本专利技术还提供上述铜铝火焰钎焊用钎焊材料的制备方法，其工艺简单，适于工业化生产。
[0008]本专利技术还提供上述铜铝火焰钎焊用钎焊材料的应用，具体是在火焰钎焊制备铜铝复合接头中的应用。
[0009]为了实现以上目的，本专利技术的铜铝火焰钎焊用钎焊材料，采用的技术方案是：
[0010]一种铜铝火焰钎焊用钎焊材料，由以下质量百分比的组分组成：15～20％的Al，1～3％的Mn，0.5～1.5％的Sr，余量为Zn。
[0011]本专利技术的铜铝火焰钎焊用钎焊材料，通过控制Zn、Al元素的加入量，同时向Zn
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Al
钎料中同时引入Mn、Sr元素，制备得到Zn
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Al
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Mn
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Sr新型钎料，以此来优化钎料组织结构并改善钎焊性能。其中，本专利技术引入碱土金属Sr，钎料熔化过程中Sr易与空气中的氧原子生成SrO和SrO2膜，其不仅致密而且极易附着于钎料表面，当钎料熔化完毕进入保温过程时，该致密膜层将阻碍界面反应过程从而降低ZnO的生成速度，提高钎料抗氧化能力。抗氧化能力的提升能够显著降低钎料的粘滞性，有利于钎料润湿铺展性能和钎焊性能的改善。进一步地，本专利技术在添加Sr元素的同时还添加有Mn元素，二者协同能够达到细化钎料组织的目的，从而使得本专利技术的Zn
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Al
‑
Mn
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Sr钎料用于铜铝钎焊后，界面处的脆性相也得到细化，而尺寸较小的界面化合物有助于抑制裂纹的生长与拓展，从而有效改善接头力学性能。
[0012]为了进一步优化钎焊材料的钎焊性能，优选地，所述铜铝火焰钎焊用钎焊材料由以下质量百分比的组分组成：16.5％的Al，1.8％的Mn，0.9％的Sr，余量为Zn。
[0013]本专利技术的铜铝火焰钎焊用钎焊材料的制备方法，采用的技术方案是：
[0014]铜铝火焰钎焊用钎焊材料的制备方法，包括以下步骤：
[0015]按照铜铝火焰钎焊用钎焊材料的元素和配比取Zn、Al、Al
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Mn中间合金、Al
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Sr中间合金；将Zn、Al熔化后升温至740
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760℃，加入Al
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Mn中间合金熔炼，保温后采用覆盖剂覆盖，继续升温至950～1050℃，加入Al
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Sr中间合金继续进行熔炼，保温后浇注、挤压、减径加工，即得铜铝火焰钎焊用钎焊材料。
[0016]本专利技术的铜铝火焰钎焊用钎焊材料的制备方法，其工艺简单，适于工业化生产。本专利技术方法中，采用加入中间合金进行熔炼的方式，中间合金能够降低金属的熔化温度，降低分步熔炼过程中的能量消耗；并且，中间合金能够减少金属熔炼时的偏析，避免分步熔炼过程中偏析现象的出现，有助于钎焊接头强度的提高。
[0017]优选地，加入Al
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Mn中间合金熔炼时，保温的时间为25～35min。
[0018]进一步地，加入Al
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Sr中间合金继续进行熔炼时，保温的时间为15～25min。
[0019]优选地，所述覆盖剂由KCl和NaCl组成；KCl和NaCl的质量比为1∶1。
[0020]更进一步地，浇注前还包括对熔体进行吹氩气精炼的步骤。
[0021]本专利技术的铜铝火焰钎焊用钎焊材料的应用，具体是在火焰钎焊制备铜铝复合接头中的应用。
[0022]优选地，铜铝复合接头中，采用的铜为紫铜，铝为纯铝。
[0023]进一步地，所述火焰钎焊采用的钎剂为CsF
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AlF3无腐蚀钎剂；钎剂的质量百分比组成为：71.4％ CsF，28.6％ AlF3；火焰钎焊的温度为450～500℃，保温时间10～20min。本专利技术采用上述组成的无腐蚀钎剂，成本低。并且本专利技术的钎焊材料，可以与CsF
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AlF3无腐蚀钎剂有效适配，并发挥良好的钎焊性能。
[0024]本专利技术的铜铝火焰钎焊用钎焊材料，能够提高钎料的抗氧化能力，并且有效提高铜铝接头的力学强度。采用火焰钎焊工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜铝火焰钎焊用钎焊材料，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：15～20％的Al，1～3％的Mn，0.5～1.5％的Sr，余量为Zn。2.根据权利要求1所述的铜铝火焰钎焊用钎焊材料，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：16.5％的Al，1.8％的Mn，0.9％的Sr，余量为Zn。3.如权利要求1所述的铜铝火焰钎焊用钎焊材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照铜铝火焰钎焊用钎焊材料的元素和配比取Zn、Al、Al
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Mn中间合金、Al
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Sr中间合金；将Zn、Al熔化后升温至740
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760℃，加入Al
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Mn中间合金熔炼，保温后采用覆盖剂覆盖，继续升温至950～1050℃，加入Al
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Sr中间合金继续进行熔炼，保温后浇注、挤压、减径加工，即得铜铝火焰钎焊用钎焊材料。4.根据权利要求3所述的铜铝火焰钎焊用钎焊材料的制备方法，其特征在于，加入Al
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Mn中间合金熔炼时，保温...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈元勋，赵明远，李云月，钟素娟，纠永涛，裴夤崟，张雷，路全彬，刘德运，孙华为，浦娟，崔大田，
申请(专利权)人：中国机械总院集团宁波智能机床研究院有限公司江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：