[发明专利]一种含Ge耐腐蚀铝基钎料

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金焊接技术领域，尤其涉及一种含Ge耐腐蚀铝合金钎料及其制备方法。

背景技术

铝合金具有比强度高、耐腐蚀等优点在汽车、船舶、石油化工、航空航天等行业得到了广泛应用。铝合金焊接主要是指变形铝合金的焊接，变形铝合金分为不能热处理强化铝合金（即防锈铝）和可热处理强化铝合金，其中不能热处理强化铝合金是用于焊接结构的主要铝合金。

防锈铝与可热处理强化铝合金（如硬铝、锻铝）相比，焊接性良好，焊接过程中会遇到一系列困难，如焊缝热裂纹、氧化和气孔、以及焊接界面腐蚀等，对于铝合金的焊接，传统方法主要以熔化焊接为主，设备复杂，焊接热输入量大易造成焊缝热裂纹等缺陷。钎焊作为铝合金连接的重要方法，具有钎焊件变形小、尺寸精度高等优点，近年来在我国得到广泛的应用。

铝合金钎焊时主要是使用铝基钎料，铝基钎料常用形式有丝、棒、薄片或粉末，还可以制成双金属复合板，以简化钎焊过程。随着航空、航天、汽车等工业的迅速发展，对铝基钎料的要求越来越高，同时也为铝基钎料的研究带来机遇。然而铝及铝合金钎焊仍存在着较多的技术难题，其中最重要的就是制备出低熔点铝基钎料。目前，应用最广的铝钎料以Al-Si系钎料为主，具有较高的钎焊接头强度和可加工性，但Al-Si系钎料熔点较高(Al-Si合金的共晶温度为577℃)，使得钎焊时钎焊温度多在600℃以上，接近于铝合金的固相线熔化温度，易造成母材发生过烧、熔蚀等现象，使得Al-Si系钎料的应用受到限制。

研制熔点低、钎焊接头力学性能优良的铝基钎料，成为铝及铝合金钎焊的关键所在。钎料熔点的降低，可以降低钎焊温度，避免钎焊时铝合金母材的熔蚀和晶粒长大，可获得高质量钎焊接头性能，同时也降低能源消耗，提高钎焊生产效率和降低生产成本。低熔点高强度铝合金钎料应用前景非常广阔。

在焊接防锈铝过程中，还有一个值得关注的问题是焊接界面处的耐腐蚀性能。铝合金用焊接材料多是异质焊料（焊料成分同母材有较大差异，主要是为改善焊缝抗裂性而制定的），在焊缝界面处焊料成分与母材之间会形成微型腐蚀电池，而且多数焊料合金元素电负性大于铝元素，这样会造成焊缝界面处发生局部腐蚀，造成焊接缺陷，降低焊接质量。

铝合金钎料性能主要是由合金成分和制备工艺共同决定的。很多研究者在降低Al-Si系钎料熔点方面做了很多的工作。有研究者发现在Al-Si合金基础上添加Cu，可显著降低其熔点，主要是由于Al-Si-Cu合金（Al-5.5Si -28Cu）的共晶温度为524℃。目前此类钎料已有商业化产品，如BAl66SiCu钎料（成分为Al-6Si-28Cu）的熔化温度为525-535℃，钎焊温度为550-600℃。但Cu加入量多会使钎料变脆，此外大量Al-Cu金属间化合物θ相会加速铝基体的腐蚀；Ge的加入也会大大降低钎料的熔点，这主要和Al-Ge合金（Al-51.6Ge）的共晶温度424℃有关，但是Ge价格昂贵，Ge作为脆性相，添加过量会降低接头强度。T.H. Chuang等人研制的Al-7Si-20Cu-3Sn，钎料熔化温度降为526℃，可见添加Sn可以降低钎料熔点，添加过量Sn会降低钎料耐蚀性，故只可少量添加；Ce等稀土元素作为变质剂细化晶粒，可降低其它原子在母材中迁移激活能，提高钎焊接头强度；清华大学的王少红等人在A1-Si钎料中加入了稀土元素，得到接头强度达到母材90%以上，解释为稀土元素把单一的穿晶断裂改变为穿晶和沿晶的混合断裂机制，降低晶粒的长大速度和提高相应的温度，从而起细化晶粒的作用。

快速凝固作为一种先进制备技术，已广泛应用于铝合金钎料生产中。与传统方法制备的钎料相比，快速凝固技术制备钎料成分均匀，熔化温度区窄，能够达到瞬时熔化的效果，具有良好的润湿性，所得钎焊接头的力学性能优于普通钎料。快速凝固技术制备钎料的晶粒尺寸更小，表面能增加，熔点也低于普通钎料。

因此开发出一种熔点低、钎焊性能优良，且具有一定耐腐蚀性能的铝合金钎料，并采用一种加工工艺简单、成本低的钎料制备技术具有重要的工业应用意义。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种含Ge耐腐蚀铝合金钎料，该钎料熔点低于520℃，抗剪强度高于82Mpa。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种含Ge耐腐蚀铝合金钎料，它包括以下质量百分比的组分：Si：6.5、Cu：15.0、Ge：0.1~8.0、Sn：6.0、Ce：1.0、余量为Al；所述的原材料Al、Si、Cu、Ge、Sn、Ce纯度均大于99.6%。