[发明专利]一种可钎焊铝钢及铝铜的含铯铷的钎剂

说明书

  

技术领域

本发明属于非金属材料类的钎焊材料领域，具体涉及一种可用于钎焊铝钢及铝铜的含有铯、铷元素的钎剂。 

  

背景技术

随着航空航天、轨道交通、能源工业及制冷技术的快速发展，铝合金与铜、铝合金与钢的复合结构的应用需求越来越多，铝-铜、铝-钢双金属复合材料的结构已经在电站、轻工、家电等领域得到了广泛的应用。但是，迄今为止，铝-铜、铝-钢双金属复合材料的制备成熟的方法仍然是“热轧复合法”，因此，对于采用“热轧复合法”制备的铝-铜、铝-钢双金属复合材料的“连接”问题，一直是一个难题。 

本申请人进行了文献检索，在已公开的中国专利文献中，如CN201310445105.3推荐的“一种不锈钢与铝钎焊用的新型钎剂”， 其组成成分包括：四氟铝酸钾+六氟铝酸钾（KAlF₄+K₃AlF₆）共晶体、氟化锌（ZnF₂）、氟化铜（CuF₂）、氟化锡（SnF₄）。这种钎剂虽然通过添加氟化锌、氟化铜和氟化锡对KAlF₄+K₃AlF₆进行改性，从而达到能够钎焊不锈钢与铝，但是其说明书等技术文件中并未给出该钎剂所“匹配”的钎料以及钎焊接头的力学性能（比如抗拉强度或抗剪强度）。此外，其说明书等技术文件中也未提及是否能够钎焊铝-铜异种材料，因此，其仍然存在许多有待改进之处。 

焊接之所以被称之为“工业裁缝”，是因为焊接技术就是将各种材料连接起来的技术。按照焊接时被连接的材料本身是否熔化，一般将焊接分为“熔化焊”和“钎焊”两大类。对于异种材料（即两种不同的材料）的连接，钎焊技术更具优势。这是因为钎焊时，被焊材料（俗称母材）是不熔化的，依靠比被焊材料熔化温度低的“钎料”先熔化，熔化的液态钎料在母材上经过润湿、铺展、流动、冷却几个步骤后，即可把母材连接起来。因此，在钎焊时，钎料是否能在母材上润湿、铺展、流动，是能否实现母材“可靠连接”的关键所在。 

钎剂在钎焊时的主要作用是先于钎料熔化，熔化的液态钎剂先与母材反应，去除母材“欲连接部位”的氧化物，使得钎料能够顺利地在母材上润湿、铺展、流动，从而实现同种或异种材料的可靠连接。 

铝合金表面的氧化物主要为Al₂O₃、MgO、MnO、CuO、SiO₂等，钢表面的氧化物主要为FeO、Fe₂O₃、NiO、Cr₂O₃等，铜合金表面的氧化物主要为CuO、Cu₂O、ZnO等，已有的研究表明，使用一种钎剂同时除去铝合金、铜合金、钢表面的氧化物是极其困难的。近几年出现的CsAlF₄、KCsAlF₄能够很好地、同时去除铝合金与铜合金表面的氧化物，从而解决铝-铜异种材料的钎焊，但是，仍然不能同时去除铝合金与钢（或不锈钢）表面的氧化物；CN201310445105.3推荐的“一种不锈钢与铝钎焊用的新型钎剂”能解决铝-钢异种材料的钎焊，但是却不能钎焊铝-铜异种材料。因此，研发一种可适用于“铝-铝”、“铝-铜”、“铝-钢”钎焊的钎剂显得尤为迫切，本项发明“一种可钎焊铝钢及铝铜的含铯铷的钎剂”，即是在这种技术背景下完成的。 

  

发明内容

本项发明的目的是提供一种能同时满足“铝-铝”、“铝-铜”、“铝-钢”钎焊技术要求且具有“高活性”的新型助焊剂。 

一种可钎焊铝钢及铝铜的含铯铷的钎剂，按摩尔数配比是：0.01摩尔（即mol，下同）～0.56摩尔的氟化铷（RbF），0.15摩尔～0.58摩尔的氟化铯（CsF），0.001摩尔～0.25摩尔的氧化铝（Al₂O₃），0.001摩尔～0.2摩尔的氟化钾（KF），0.002摩尔～0.05摩尔的氟化镓（GaF₃），0.001摩尔～0.025摩尔的氟化锂（LiF），0.001摩尔～0.025摩尔的氟化硼（BF₃），余量为氟化铝（AlF₃）;其中GaF₃与LiF、BF₃之间的摩尔比为GaF₃︰LiF︰BF₃ = 2︰1︰1。