[发明专利]一种镁合金钎料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于镁合金焊接材料的制造技术领域，具体涉及到一种镁合金系列钎料的制备方法。

背景技术

镁合金材料是目前结构金属材料应用中质量最轻的金属材料，具有比重小，比强度高，易于回收等优点，广泛应用于航空、航天、汽车制造及电子产品中，被誉为绿色工程结构材料。近年来，以镁合金为代表的轻金属材料异军突起，以每年20％的速度持续增长。镁合金的连接成为研究热点。

国内外在工业中应用较广的镁合金主要有以下4个系列：AZ系列，如Mg-Al-Zn；AM系列，如Mg-Al-Mn；AS系列，如Mg-Al-Si和AE系列，如Mg-Al-RE。针对不同的镁合金系列，开发出不同的镁合金钎料。

目前镁合金钎料的制备方法主要有熔剂保护法、工业用中频或工频感应熔化炉中熔炼法、电阻炉熔化法、坩埚熔化法等。在这些制备方法中，均为将不同合金锭加热至熔融态，待合金完全完全熔化后，采用机械搅拌的方法进行搅拌，静置一段时间后出炉，在钢基模具中进行浇铸，空冷至室温得到镁合金钎料。

上述制备钎料的方法中，由于采用保护性气氛，如熔剂或保护性气体，这些保护性介质还会或多或少地进入到钎料中，成为钎料中的杂质，影响钎料的钎焊接头性能。如在熔剂保护法中，采用的精炼熔剂主要是由MgCl₂、KCl、CaF₂、BaCl₂等卤盐按一定比例混合组成，熔剂的主要成分与镁合金钎料的密度相当，若熔剂用量不当或精炼不合适，钎焊中形成熔剂夹杂物的可能性还会增加。这些夹杂物一般以薄膜状、粒子状或簇状的形态残在镁合金钎料的基体或晶界上，不仅降低镁合金钎料的力学性能、而且对合金的断裂韧性、疲劳性能及电化学性能均有严重影响。

用上述方法制备的镁合金钎料由于采用机械搅拌的方法进行搅拌，随后还要静置，存在合金成分偏析、晶粒粗大、成分不均匀的问题。如果钎料中含有微量合金元素，如稀土元素时，由于稀土通常为重金属元素，其密度远大于镁合金的密度，易沉积于熔融钎料的底部，存在稀土不能弥散分布于钎料的情况，导致钎焊接头性能不稳。镁合金钎料要经过较长时间的静置，生产效率较低。采用上述制备镁合金钎料的方法制备镁合金，有时为获得均匀组织，还要进行热处理，进一步降低了生产效率。

超声波具体独特的声学效果，人们研究超声波在金属熔体中的作用机理时产生了诸多学说，如空化作用理论、破碎理论、过冷形核理论和声流理论等。这些学说是超声波作用于金属凝固过程时，产生的多种效应及其引发的压力场、流动场和温度场等共同作用的结果。

发明内容

本发明目的在于解决镁合金钎料晶粒粗大，合金元素尤其是微量合金元素分布不均匀及镁合金钎料混入杂质的问题，而提供一种镁合金钎料的制备方法，在镁合金的熔融钎料中施加超声波的方法制备镁合金钎料。

本发明制备镁合金钎料的步骤如下：

1)将坩埚或熔炼炉预热到100℃～300℃，在坩埚或熔炼炉底部撒上覆盖剂，覆盖剂的成份为35wt％BaCl₂、30％wt％LiCl、10.0wt％KCl和25wt％CaF₂。

2)将用于配制钎焊的合金锭置于经过预热的坩锅或熔炼炉中。

3)在保护性气氛和机械搅拌条件下加热至高出所配制钎料液相线以上50℃～150℃，保护性气氛为SF₆+N₂混合气体。

4)待合金锭完全熔化后，捞渣，搅拌2～10分钟后，采用超声波发生器对镁合金熔融钎料施加超声波：将经过预热的超声波杆插入镁合金熔融钎料液面下5～50mm，超声波杆的预热温度与所配制钎料的熔化温度相差不超过20℃，超声波频率为18～22kHz，超声波强度为0.5～5W/cm²，时间为10～150s。

5)施加超声波结束后移出超声波杆，将合金液静置5～150s。

6)将熔融钎料液体浇注入不锈钢模具中，空冷至室温得到钎料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、与未施加超声处理的镁合金钎料相比，α-Mg基体分布均匀，合金枝晶数量减少，晶粒得到细化，韧性提高，钎料所钎焊搭接接头剪切强度提高约5％～20％。

2、与未施加超声处理的镁合金钎料相比，少量添加的元素如Al等元素分布更加均匀。

3、与未施加超声处理的镁合金钎料相比，微量添加元素主要是稀土元素，如Nd、Y、Ce等元素在钎料中分布更加均匀，不会沉积于钎料的底部。