铝制品的钎焊方法技术

一种在基材上形成熔点比它低的铝质粘附涂层的方法，其特征在于，它包括：铺一层包有选自氟化钾和氟化铝复合物或其它无机物的无机钎剂层的所述铝质颗粒；升高温度以使所述钎剂和所述铝质涂层颗粒熔化并粘附于所述基材上；冷却基材以固化所述铝涂层。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将两件或两件以上金属制品钎焊在一起的方法。将由铝基材料之类金属制成的两件或两件以上制品结合在一起的是人所熟知的。但是，以铝材为例，所有已知方法都存在有关过程难于控制，和由此产生的钎焊牢度，可用材料的限制性，高成本或其中多项缺陷。一种已知的被广泛用于生产如汽车散热器等铝质换热器的方法，需要在散热器的铝材外先镀一层熔点低于铝材基板的另一种铝合金钎焊合金。这一通常由滚压合之类冷压焊技术实施的包层代价昂贵而且会带来其它缺点。由于安装散热器需用不同尺寸的管子和零件，只有在用来制造各种散热器零件的板材或扁型带材上实施包层才是经济上可行的。以管件为例，这需要进行滚焊，而滚焊是在管件的热影响区(HAZ)透过整个壁厚将铝材基板与包层合金一起熔融从而降低了与基材有关的焊接合金的熔点。由于钎焊渗透到热影响区的焊接管，引起裂纹和/或针孔，因而产生大量废品。包层钎焊合金通常是低共熔组成的铝—硅之类合金。包层合金中的硅甚至在包层钎焊合金熔化前可以通过整个包层区，扩散到基材，降低熔融温度。这就使渗透和气孔问题复杂化。散热器管件因其成形方法而较易受损，即使是那些没有明显裂缝的管子也较易受损，并会因散热器中水压波动造成的弯曲疲劳而过早损坏。实践中，已知的已经包括了使用具有较好的耐疲劳性的高强度铝合金，因为已知所用的钎剂会与合金组分反应而消除造渣效应，同时对铝合金的熔融性能产生副作用。美国专利3,951,328描述了一种如上所述钎焊铝换热器的方法。该文献记述了使用由不残留游离钾离子的氟化钾与氟化铝的熔合而产生的氟铝酸钾钎剂。然后将熔合物磨成粉后用作钎剂。该文献还提及钎剂粉末也可以与铝合金钎料粉合并以形成不同粉末颗粒类型的物理混合物，并用于钎焊未被包层的铝材零件。但是，由后一种方式产生的焊缝质量较差且报废率较高。所以，工业加工通常采用包层钎焊合金途径。EP-A-0140267描述了一种钎焊铝材的方法，它是由水溶液中在表面上电化学沉淀一层四氟铝酸钾钎剂以在待接合材料或钎料颗粒表面形成一化学转化涂层。本专利技术的目的之一是提供无需铝质基材包层的可靠的。本专利技术另一目的是提供允许使用高强度和/或由高强度铝合金制成的挤压管件的，由此具有较高的固有耐疲劳性。本专利技术另一目的是提供一种，可将钎料和任何钎剂型材料准确定位于待接合零件上，从而减少用于完成钎焊接合的物料量，并由此减少浪费。本专利技术的另一目的是提供一种使易被熔融铝钎料润湿的基材并由此在基材表面上形成铝粘合涂层的方法。该铝材可以是纯铝或是铝合金。根据本专利技术第一方面的内容，提供了一种在熔点高于铝质涂层材料的基材上形成一层粘附铝材涂层的方法；该方法的步骤包括铺一层所述铝材颗粒，这些颗粒本身涂有某种选自氟化钾和氟化铝复合物或其它无机物质的无机钎剂型物质；升温以使所述钎剂型物质与所述铝质涂层物质熔化并与基钎材粘合；冷却基材以便所述的铝涂层物质固化。本专利技术中的一些铝材含有钎剂型物质涂层的颗粒，其制备方法可见优先权为Osprey Metals Limited的英国专利9302387.7的国际专利申请PCT/GB94/00219，在此引用其中内容作为参考。根据本专利技术第一方面的方法可被用于在以钢为例的铁合金基材上生成铝化涂层。该涂层可纯粹用作耐腐蚀保护层，或可被用作铁质基材利用钎焊法与其同时焊接或顺次焊接的铝材之间的中介层。在本专利技术的一种实施方法中，先在待涂基材上涂一层液态树脂或塑料(后文归为“树脂”)。液态树脂材料可以含有例如可溶于溶剂并会在例如通过加热去除溶剂后固化的任何适用树脂。利用液态树脂可使钎料和钎剂物质准确放置于基材上的所需区域内，由此减少了浪费。液态树脂的铺涂可在基材上利用印涂，喷涂，刷涂或以涂漆方式或本行业中已知的其他适用的方法。最后，树脂被加热去除后不应留下残留物。加热时，在铝材和钎剂开始熔化前，树脂应完全被去除。已经发现宜采用诸如聚甲基丙烯酸甲酯及其衍生物之类的丙烯酸树脂。适用的溶剂可以包括三氯乙烯之类的卤代烃，甲苯之类的烃，甲基乙基酮之类的酮类。铝质钎料和钎剂可以与液态树脂混合同时施用于基材上，或在涂上液态树脂层后再撒上钎料与钎剂。两种技术的结果都是令铝质材料与钎剂只粘附于基材上的所需区域内。但是，优选将涂层粉末颗粒撤在树脂上，这样，颗粒不会被树脂完全涂覆而由此大大减少了在其后加热过程中钎剂物质被树脂损伤的可能性。或者，被涂覆的铝基钎料颗粒可以借助于任何合适的载体介质，例如水性浆料，来使用。根据本专利技术的第二方面内容，提供了一种连接两件或两件以上铝基材质制品的方法；该方法包括在至少一件所述制品上铺一层铝合金钎料颗粒，这些颗粒具有选自于KF和AlF3的复合物或其它无机钎剂型材料的涂层，使所述颗粒停留或靠近至少部分所述制品间的连接区，加热引起熔剂物质和所述铝合金钎料熔化在所述两件或两件以上制品间形成钎焊连接。铝基材料制品可以是非包复的。铝合金钎料可以含有5～50％(重量)的硅。含硅合金中，硅含量以7～15％(重量)为宜。如果钎料是铝硅合金，它还可以含有其它合金添加剂，如铜和/或镁。在本专利技术方法的一个实施例中，铝合金钎料组成中包括9～12％(重量)的硅。还可使用其它铝合金，例如铝—铜，铝—铜—镁，铝—锌和铝添加烯土金属。最好，氟化钾和氟化铝钎剂复合物含有40～50％(重量)的氟化钾和60～50％(重量)的氟化铝。在钎焊颗粒中钎剂型物质对金属的比例在5～30％(重量)范围内。熔剂型物质对金属的优选比例范围可以是10～20％(重量)。包层颗粒可以以单层形式使用。与第一方法内容中的方法出于相同考虑，包层颗粒可利用树脂介质或是任何其它合适的载体介质粘附于表面。固化树脂允许在钎焊前进行较剧烈的安装操作而没有振落铝合金钎料和钎剂型物质的危险。可以通过调节所述树脂层的厚度和稠度来控制可粘附于表面的包层金属粉未颗粒的量。所有本专利技术第一方面内容中所论述的树脂均可用于第二方面内容。在对制品欲连接基材涂覆液态树脂前，至少要先对欲连接表面清除油污，随后进行酸腐蚀以去除铝材上的氧化膜。但是必须强调，可使用任何方法将钎焊颗粒留在所需位置，包括将颗粒夹在欲连接表面间。本专利技术一个特殊的优点是本专利技术被发现与已知比，对表面的有机或无机污染具有明显较强的耐受性。在已知方法中，必须进行除油和酸蚀以去除表面污物和氧化膜。或者，还使用了也可以分解氧化膜的超声波除油法。在本专利技术方法中，发现，不必去除或分解氧化膜。已经发现，在熔化时，熔融的铝—硅合金颗粒上的氟化钾/氟化铝钎剂涂层与铝质基材表面反应，从而分解了氧化膜，并使涂层内熔融的颗粒与基材的金属表面合金化。利用第二方面内容的方法在钎合制件上进行的测试，显示基材的表面部分含有大量的硅。而且，由钎焊缝证明钎焊接头内部和外缘含有的钎料量大大超过最初以铝合金钎焊颗粒形式使用的金属量。已经发现，令人惊奇的是，金属颗粒上的钎剂涂层的熔点低于由图3相图中预计的值。由图3可见，由钎剂涂层中的组分，氟化钾和氟化铝形成的共晶合金的熔点约为575℃。但是，已发现，颗粒上的钎剂涂层的液化温度约为540℃，明显低于预计值，这表明，金属钎料与钎剂在制备中相互反应，而产生了较低的液化温度。可能因为内含物硅进入涂层结构中，从而在钎剂涂层中形成了一种或多种化合物。通过熔融金属的雾化，和在生产过程中氟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：R·M·普里格莫尔，
申请(专利权)人：莱克泽技术有限公司，
类型：发明
国别省市：