[发明专利]一种用于铜铝焊接的药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊丝材料，尤其涉及一种用于铜铝焊接的药芯焊丝。

背景技术

传统的汽车、空调和制冷行业的热交换器，都是以铜作为主材。因为铜熔点高、便于焊接，其次铜具有良好的导热速率、抗拉强度、耐爆破能力和抗渗漏能力，因而得到广泛运用。如今，随着铜的资源性短缺，铜的价格迅速飞涨，使得汽车、空调和制冷行业制造厂商成本压力越来越大。这也使得工业界也开始寻找铜的替代品。随着科技的发展，现今，一种新型的铜管替代品--铜铝复合管已经问世，并且得到了诸多厂商的青睐。铜铝复合管的换热效果优于纯铜管材，其具有较高的抗拉强度(110MPa-130MPa)，较好的耐爆破压力(180MPa)，延伸率大于35％，完全能够满足空调和制冷行业的标准，而且价格远低于纯铜管，重量也降低了30％，是铜管最优替代品。

铜与铜的焊接很容易实现，铜的氧化膜也较容易除去。铜铝复合管的焊接常常会遇到铜铝的焊接，近年来在此领域的焊接经常遇见许多的焊接问题。首要的问题是铝的化学性质，铝常温下金属表面会有一层致密难熔的Al₂O₃的氧化层，焊接时如不能够及时除去此氧化层，焊后便会产生气孔、皱皮、断裂、拉力强度低等缺陷。如今市售的KF-AlF₃钎剂和CsF-AlF₃钎剂已经能够解决去除氧化层而达到焊接的能力。

无论是空调、制冷行业或者是热交换器，对焊接后的要求非常高。焊接后的接头所面临的环境也相对恶劣，高温、低温、高压和耐老化能力无疑是对焊接头的重大考验。但是，纯粹的Zn-Al药芯焊丝配合此钎剂并不能够满足焊接后的要求，主要是焊后的拉力强度、气密性和抗老化性能，焊料熔点偏低，润湿性和渗透能力都相对较差。近年来，德国、美国、韩国相继开发了一些新型的Zn-Al药芯焊丝，并进入中国市场，但是并未受到用户的普遍欢迎，其中的原因，一方面除了价格昂贵之外，主要是技术上仍有许多不足。其中，主要缺点就是(1)钎料熔点偏低，一般只有380-420℃；(2)润湿性和渗透性较差。

针对上述不足，研究发现，向Zn-Al合金中添加Ag、Ce、Cu、Si、La等金属，既可以显著提高Zn-Al合金的熔点、又可以显著改善Zn-Al合金的在高强度铝合金表面的润湿性、渗透性。此外还可以提高Zn-Al合金钎(焊)峰的力学性能。特别是在铜铝合金的焊接中，在铜铝合金上的润湿性、渗透性较以Zn-Al合金为主要成分的药芯焊丝有显著的改善。因此，本发明的实现，可用于铜铝的焊接，从而满足我国家电行业、制冷行业以及其他相关行业新产品、新结构对焊接技术的需要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于铜铝焊接的药芯焊丝，具有润湿性和渗透能力好，焊接后气密性好、拉力强度高的特点。

本发明的技术方案是：一种用于铜铝焊接的药芯焊丝，焊丝材料中化学成分及重量百分比为：Ce 0％-1.0％、La 0％-1.0％、Cu 0％-15％、Ag 0％-10％、Si 0％-12％、Al 1-15％，其余为Zn及其他不可避免杂质。

在本发明一个较佳实施例中，焊丝材料中化学成分及较佳重量百分比为：Ce0％-0.01％、La 0％-0.01％、Cu 5％-10％、Ag 0％-0.1％、Si  3％-6％、Al  8-12％，其余为Zn及其他不可避免杂质。

在本发明一个较佳实施例中，焊丝材料中化学成分及最佳重量百分比为：Ce 0.008％、La 0.005％、Cu 7％、Ag 0.05％、Si 4％、Al 9.3％，其余为Zn及其他不可避免杂质。

本发明的用于铜铝焊接的药芯焊丝在现有的Zn-Al合金结构中，添加Ce、La、Cu、Ag、Si等合金金属，从而使得铜铝合金在焊接后气密性、拉力强度、润湿性和渗透能力，耐腐蚀性能综合性能得到全面提升。

Al的加入可以提高铜铝焊接后接头的强度，又能保持良好的塑性和韧性，但是Al的含量不宜加入过高，因控制在1-15％，否则会影响熔点温度。

Cu的加入可以提高铜铝焊接后接头的强度，但是铜的加入可使得焊丝在铝上的铺展性改善，但是在铜上的铺展性变差，因此铜的含量应控制在0.1％-15％。

微量Ag、Si的加入可以调高焊丝材料的熔点从而能够较好配合钎剂，焊接后具有可靠地耐热性能和抗老化性能。

Ce、La的加入微观中可以细化焊丝材料的晶粒，减小了焊料的表面张力，焊接时提高了焊料的润湿性和渗透能力。焊后减少了合金的重结晶，降低了金属与金属之间的电位差从而增加了抗老化性能。