一种用于铝／钢异种合金连接的焊丝及其加工工艺制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种综合性能好、通过加入特殊元素替代Ｓｉ元素、保证钎料良好流动性、降低接头界面化合物层脆性的用于铝／钢异种合金连接的焊丝及其加工工艺。它是以Ａｌ－Ｃｕ为基体，添加Ａｇ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎ元素研制而成，焊丝的加工工艺流程包括备料；熔炼；成分分析；挤压；拉丝；清洗。本发明专利技术优点在于：高含量Ｃｕ元素能够抑制界面化合物层的生长，并能够改善Ａｌ－Ｆｅ化合物层的性能，特别是提高化合物层的抗裂性；Ａｇ元素与铝、钢都具有较高的亲和性，增强液态钎料在钢表面的流动性；Ｍｎ、Ｔｉ元素能够改善化合物性能，提高钎料流动性；Ｍｇ、Ｚｎ元素能够促进钎料流动性，提高焊丝强度；Ｚｒ细化晶粒，提高焊丝强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊接技术，具体说就是一种用于铝/钢异种合金连接的焊丝及其加工工艺。(二)
技术介绍
近年来，为了缓解能源压力，降低生产成本，优化结构性能，铝/钢复合结构件在 航空航天、汽车制造、造船等工业领域中受到广泛的重视和应用，然而铝钢之间物化性能差 异大，焊接过程中易生成脆性的金属间化合物，采用传统熔焊的方法难以实现两者的可靠 连接。 目前，激光熔-钎焊和电弧熔-钎焊(包括TIG焊、MIG焊、CMT焊)成为铝/钢异 种合金连接的热门研究方向。这两类焊接方法能够实现对焊接热输入的严格控制，在焊接 过程中，低熔点的铝处于熔化状态，为熔焊结合，而高熔点的钢不熔化，为钎焊结合，其实质 是熔化的铝(包括填充材料)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。 针对这两类焊接方法，在铝/钢焊接过程中，通常需要送进铝基焊丝，通过焊丝的 熔化、润湿以及化学反应与钢形成界面层，实现铝/钢异种合金的有效连接。然而，无论是 激光焊，还是电弧焊，都是一种动态加热过程，具有加热温度高、加热时间短、温度梯度大的 特点，液态铝基钎料在钢表面的润湿铺展存在较大困难。因此，在铝/钢熔_钎焊过程中， 对填充焊丝具有很高的要求一是熔化的铝基钎料在钢表面流动性要强，焊丝中须含有与 钢亲和性高的合金元素；二是焊丝中须含有能够抑制Al-Fe化合物生长的合金元素，实现 对界面层的有效控制。 专利技术专利(申请号200810063869. 5)研制出了 "一种用于铝及铝合金与钢连接的 焊丝"，这种焊丝以Al-Si为基体，同时添加少量合金元素研制而成。这种焊丝熔化后在钢 表面具有高的流动性，同时焊丝中的Si、Mn、 La等元素能够有效控制铝/钢界面层的生长。 然而，这种焊丝的不足之处在于含有高的Si含量，在界面处生成A1-Fe-Si三元化合物层， 使铝/钢接头脆性增大，降低了接头的性能。(三)
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种综合性能好、通过加入特殊元素替代Si元素、保证钎 料良好流动性、降低接头界面化合物层脆性的用于铝/钢异种合金连接的焊丝及其加工工 艺。 本专利技术的目的是这样实现的所述的用于铝/钢异种合金连接的焊丝，它是以 Al-Cu为基体，添加Ag、Mn、Mg、Ti、Zr、Zn元素研制而成，该组合物以质量百分数计，含有Cu : 2. 0% 20. 0% ;Ag :0. 0% 10. 0% ;Mn :0. 0% 2. 0% ;Mg :0. 0% 1. 0% ;Ti :0. 0% 1. 0% ;Zr :0. 0% 0. 5% ;Zn :0. 0% 0. 5% ;其它为Al。所述的用于铝/钢异种合金连接的焊丝的加工工艺，焊丝的加工工艺流程如下 (a)备料原材料铝，纯度^ 99. 7%;中间合金将铜、银、锰、镁、钛、锆、锌与铝先 熔炼成中间合金，以中间合金形式配料、加料； (b)熔炼预热坩埚，将纯铝锭放入坩埚中；待铝完全熔化后，加入铝铜、铝银、铝 锰、铝镁、铝钛、铝锆、铝锌中间合金，加热至400 80(TC熔合，整个熔炼浇铸过程均用冰晶 石覆盖剂保护，用六氯乙烷除气精炼；除气后，静置10 15分钟浇铸成铸锭； (c)成分分析对坯料进行成分分析，确定坯料的实际成分，与设计焊丝成分组配 进行对比，确定各种元素的挥发量；对不合格坯料计算损失量，进行回炉重炼，直到符合设 定的组配比例； (d)挤压将符合设定成分组配的坯料预热到45(TC，用500吨压机挤压成直径为 3. Omm的丝还； (e)拉丝用拉丝机将丝坯拉拔成最终所需直径； (f)清洗将制成的焊丝进行清洗，去除表面油污。 本专利技术一种用于铝/钢异种合金连接的焊丝及其加工工艺，其优点在于高含量 Cu元素能够抑制界面化合物层的生长，并能够改善Al-Fe化合物层的性能，特别是提高化 合物层的抗裂性；Ag元素与铝、钢都具有较高的亲和性，增强液态钎料在钢表面的流动性； Mn、 Ti元素能够改善化合物性能，提高钎料流动性；Mg、 Zn元素能够促进钎料流动性，提高 焊丝强度；Zr细化晶粒，提高焊丝强度。(四) 附图说明 图1为本专利技术的铝合金/不锈钢电弧熔-钎焊对接接头形貌。(五) 具体实施例方式下面结合附图举例对本专利技术作进一步说明。 实施例1 :本专利技术一种用于铝/钢异种合金连接的焊丝，它是以Al-Cu为基体，添 加Ag、Mn、Mg、Ti、Zr、Zn元素研制而成，该组合物以质量百分数计，含有Cu :2. 0% 20. 0%; Ag :0. 0% 10. 0%;Mn :0. 0% 2. 0%;Mg :0. 0% 1. 0%;Ti :0. 0% 1. 0%;Zr :0. 0% 0. 5% ;Zn :0. 0% 0. 5% ;其它为Al。所述的一种用于铝/钢异种合金连接的焊丝的加工工艺，步骤如下 (a)备料原材料铝，纯度^ 99. 7%;中间合金将铜、银、锰、镁、钛、锆、锌与铝先熔炼成中间合金，以中间合金形式配料、加料； (b)熔炼预热坩埚，将纯铝锭放入坩埚中；待铝完全熔化后，加入铝铜、铝银、铝锰、铝镁、铝钛、铝锆、铝锌中间合金，加热至400 80(TC熔合，整个熔炼浇铸过程均用冰晶 石覆盖剂保护，用六氯乙烷除气精炼；除气后，静置10 15分钟浇铸成铸锭； (c)成分分析对坯料进行成分分析，确定坯料的实际成分，与设计焊丝成分组配 进行对比，确定各种元素的挥发量；对不合格坯料计算损失量，进行回炉重炼，直到符合设 定的组配比例； (d)挤压将符合设定成分组配的坯料预热到450°C，用500吨压机挤压成直径为 3. Omm的丝还； (e)拉丝用拉丝机将丝坯拉拔成最终所需直径；4 (f)清洗将制成的焊丝进行清洗，去除表面油污。 实施例2:结合图1，本专利技术一种用于铝/钢异种合金连接的焊丝，焊丝成分为 Cu 5. 5% 6. 5%， Mn 0. 2% 0. 4%， Ti 0. 1% 0. 2%， ZrO. 1% 0. 2%， Zn 0. 05% 0. 1%， Al余量。 采用上述成分焊丝，获得了成形良好的铝合金/不锈钢电弧熔_钎焊对接接头，接 头形貌如图l所示。 焊丝成分为Cu 5. 5% 6. 5%，Ag 4. 8% 5. 8%，Mn 0. 2% 0. 4%，Mg 0. 1% 0.2%，Ti 0.1% 0.2%，Zr 0.1% 0.2%，Zn 0. 1 % 0. 2% ， Al余量。 采用上述成分焊丝，进行铝/钢异种合金TIG熔-钎焊实验，钎料流动性好，焊接 过程稳定，接头成形良好。 焊丝成分为Cu 9. 8 % 10. 8 % ， Ag 3. 0 % 5. 0 % ， Mn 0. 5 % 1. 0 % ， Mg 0.1% 0.3%，Ti 0. 3% 0. 5%， Al余量。焊丝成分为Cu 15. 5% 16. 5%， Ag 2.0% 4.0%，Mn 1.0% 2.0%，Mg 0.5% 1.0%，Ti 0.1% 0.2%，Zr 0.3% 0.5%，Zn 0. 1 % 0. 3% ， Al余量。 焊丝成分为Cu 2. 0 % 4. 0 % ， Ag 8. 0 % 10. 0 % ， Mn 1. 0 % 2. 0 % ， Mg0. 5% 1. 0%， Ti 0. 1%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铝／钢异种合金连接的焊丝，其特征在于：它是以Ａｌ－Ｃｕ为基体，添加Ａｇ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎ元素研制而成，该组合物以质量百分数计，含有Ｃｕ：２．０％～２０．０％；Ａｇ：０．０％～１０．０％；Ｍｎ：０．０％～２．０％；Ｍｇ：０．０％～１．０％；Ｔｉ：０．０％～１．０％；Ｚｒ：０．０％～０．５％；Ｚｎ：０．０％～０．５％；其它为Ａｌ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林三宝，宋建岭，杨春利，范成磊，张东卫，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]