[发明专利]一种Al-Ti-B-Sr复合中间合金及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种Al‑Ti‑B‑Sr复合中间合金及其制备方法，所述方法为：将Al‑5Ti‑B合金熔化成合金熔体，保持合金熔体的温度为780～870℃，除气除渣；将工业纯锶或Al‑10Sr合金加入合金熔体中，搅拌、除气，当H₂含量不大于2μL/g时，将熔体浇铸、挤压，得到线材。本发明制备的Al‑Ti‑B‑Sr复合中间合金，使用时添加元素Ti、B和Sr的利用率高；合金细化变质效果好；细化变质工艺易控制，其工艺比现有生产Al‑Ti‑B‑Sr复合中间合金线材简化；具有较好的节能减排特点。同时，本发明还公开一种所述复合中间合金在制备片状铝钎料中的应用。

技术领域

本发明涉及一种复合中间合金、其制备方法及应用，尤其是一种Al-Ti-B-Sr复合中间合金及其制备方法与应用。

背景技术

近十年，中国“人口红利”逐渐耗尽，用工缺口不断扩大等问题日益突出，生产企业对智能制造高度重视，因此，当今厨具和小家电制造等用工较多行业的共性问题就是如何使铝-铝合金或(并)铝-不锈钢的焊接实现智能化钎焊。

片状铝钎料代替传统的粉状铝钎料，用于钎焊电热水壶发热盘组件中的纯铝板-不锈钢碟片，彻底解决粉状铝钎料使用过程中的粉尘污染问题；同时，通过机械手实现片状铝钎料智能加料，为电热水壶发热盘的智能化布料钎焊奠定基础。此外，片状铝钎料还具有氧化皮少、钎剂需求少，以及有效成分含量高等优点，在同等钎焊条件下，其用量会降低；并且还可省去焊件后续的喷砂工序，降低生产成本，减少环境污染。

由于铝钎料(BAl90Si)为亚共晶合金。其晶粒粗大，热机械加工性能差，难以轧制成高精度片状铝钎料，需要进行晶粒细化。使用A1-5Ti-lB中间合金细化剂或在熔体中添加含Ti、B、Zr的盐等方法都不能显著地细化铝钎料晶粒，提高其机械加工性能。因此研制具有细化和变质双重作用的Al-Ti-B-Sr复合中间合金成为本发明的重点，并将其有效应用于细化变质Al90Si合金钎料。

现有的Al-Ti-B-Sr复合中间合金，为了减少其用量，Sr含量的质量百分数通常为5.0～20.0％。Sr含量越高，越有可能使Sr与B结合成化合物(如SrB₆)，降低其变质效果；同时Sr含量较高细化变质工艺不易控制。

现有制备Al-Ti-B-Sr复合中间合金的技术：采用Ti、B碱金属氟化物粉作为Ti、B添加元素的原料。先熔化Al锭，并将Al熔体在730℃左右倒入中频炉，将Al熔体升温到750～850℃时，向强烈搅拌的熔体添加按特定比例混合均匀的K₂TiF₆和KBF₄原料，一定时间后再加余下的原料，K₂TiF₆和KBF₄与Al熔体充分反应使熔体获得所需的Ti和B。之后熔体经除气清渣，调至适当温度，添加Sr元素。添加Sr的方法主要有：采用Al-Sr合金和工业纯Sr二种方法，不同添加方法，熔体温度不同，Sr的收得率也不同。加Sr后的熔体除气合格后，浇注挤压制成复合中间合金线材。

现有制备Al-Ti-B-Sr复合中间合金的技术采用K₂TiF₆和KBF₄粉末作为Ti、B元素的添加原料。这些氟盐添加到温度为750～850℃Al熔体中，会产生剧烈的挥发，降低Ti、B元素的收得率，并造成环境污染。反应产生的熔渣和高温氧化产物等也难于从熔体去除，影响熔体纯净度。此外，熔融氟盐与Al熔体存密度差，氟熔盐熔体漂浮在Al熔体上，反应发生在两熔体分界面，使TiB₂相的生长过程难于控制，生成的TiB₂相尺寸偏大将带来严重的硼化物偏聚。

为了减少中间合金的添加量通常采用Al-20Sr合金作Sr的添加原料，该合金的熔化温度较高，需将Al熔体温度加到850～900℃时才能将其熔化，加大Al熔体的氧化烧损程度。若用工业纯锶作Sr的添加原料，锶的化学性质活泼，加入到Al熔体中的收得率底，加料工艺不易控制。

发明内容