[发明专利]用于钎焊泡沫铝板的Al-Si-Mg系非晶钎料及制备方法和钎焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于钎焊泡沫铝板的Al-Si-Mg系非晶钎料及制备方法，属于泡沫铝焊接领域。

背景技术

泡沫铝是一种在纯铝或铝合金中加入添加剂，经过发泡或其他工艺制作而成，同时具有金属和气泡特征的新型铝基金属材料。它密度小、耐高温、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、吸收冲击能力强、防火性能强、耐候性强、有过滤能力、电磁屏蔽性高、成形精度高、易加工、易安装、可进行表面涂装。泡沫铝的这些优异的性能使其在当前的材料领域尤其是在航空航天等高科技领域具有广阔的应用前景，是非常具有开发前途的工程材料。但是以孔隙为特征的泡沫铝材料在焊接领域面临很多问题。用激光焊接泡沫铝后发现在高能热源作用下,泡沫铝孔隙结构大量坍塌导致熔池和焊缝成形困难和熔合不良；用扩散焊和超声波焊焊接泡沫铝后发现焊接接头力学性能较差，不具备实用化条件。迄今为止，有关泡沫铝的焊接技术仍不成熟，这极大地限制了泡沫铝在多领域的推广和应用,因此,研究泡沫铝的焊接性不仅具有积极的现实意义，而且有着良好的应用前景。

钎焊因其独特的优势常被用来连接新型材料，它也被看做是泡沫铝最具实用潜力的方法之一。近年来，关于泡沫铝的钎焊越来越受到大家重视，但普遍存在一些问题：一是泡沫铝由于孔隙的存在导致钎焊时钎料润湿和填充不良，进而导致钎焊接头力学性能较差；二是泡沫铝钎焊时钎料常添加大量的元素锌，锌由于易挥发且有毒性会给实验及环境带来不利影响，特别是在真空设备中钎焊；三是有的泡沫铝板钎焊时需要设计复杂的模具，不方便且不经济。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于钎焊泡沫铝板的Al-Si-Mg系非晶钎料及制备方法和钎焊方法，非晶钎料熔点低，具有良好的润湿性及填缝性，成分配置合理且环保。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种用于钎焊泡沫铝板的Al-Si-Mg系非晶钎料，所述非晶钎料包含Si、Mg、Cu、Ge、Ni、Ti和Al，上述组分的质量百分比分别为Si11.0％～15.0％，Mg1.0％～3.0％，Cu0.3％～1.0％，Ge0.5％～1.5％，Ni0.2％～0.8％，Ti0.1％～0.5％，余量为Al。

作为优选，所述非晶钎料为箔片带状，厚度为80～120μm。

作为优选，所述非晶钎料各组分的质量百分比分别为Si13.0％，Mg2.5％，Cu0.5％，Ge1.0％，Ni0.5％，Ti0.2％，余量为Al。

一种上述的用于钎焊泡沫铝板的Al-Si-Mg系非晶钎料的制备方法，包括以下步骤：

1)按质量百分比称取高纯度的Si颗粒、Mg颗粒、Cu颗粒、Ge颗粒、Ni颗粒、Ti颗粒和Al颗粒制得混合物，放入加有丙酮的容器中，在20℃左右的温度下进行超声清洗15～20min；

2)将步骤1超声清洗后的混合物在30～50℃的温度下烘干，得到干燥的混合物；

3)将混合物Si、Mg、Cu、Ge、Ni、Ti和Al采用真空感应熔炼的方法制备成分均匀的钎料母合金，将制备出的母合金碾碎后，装入高真空单辊甩带机的石英玻璃管内；

4)将石英玻璃管夹装在甩带机的电感应加热圈中，并将其喷嘴至铜辊表面间距调整为150～200μm；

5)关闭炉门，采用机械泵抽真空至1.5×10^-3Pa，然后采用分子泵抽高真空，高真空度不低于5×10^-5Pa，然后腔体充满高纯Ar气至200～220mbar；

6)开启电机，使铜辊转速u_s在29～34m/s的范围内，再开启高频电源，将石英玻璃管内的母合金高频感应加热至完全均匀熔融后，保温过热熔体50s～70s；

7)将Ar气气压调制P＝30～60KPa，用高压氩气将石英玻璃内的过热熔体连续喷射到高速旋转的冷却铜辊表面，液态金属受到急冷而成箔带状，从而得到钎料箔片带，厚度为80～120μm。

作为优选，所述步骤(6)中铜辊直径为250mm，铜辊宽度为50mm。

一种上述用于钎焊泡沫铝板的Al-Si-Mg系非晶钎料的钎焊方法，包括以下步骤：