[发明专利]一种铜铝异种金属无钎剂钎焊用钎料膏及钎焊方法

说明书

本发明属于钎焊材料领域，具体涉及一种铜铝异种金属无钎剂钎焊用钎料膏及钎焊方法。该钎料膏由粘结剂和以下重量份数的组分组成：AlTiB颗粒0.1‑0.5份、Si粉1‑3份、P粉1‑3份、Zn85Al15钎料粉60‑80份。本发明的钎料膏，Si粉、Zn85Al15粉反应形成三元共晶钎料，Si粉可夺氧，抑制铝母材、熔融钎料的氧化，P粉也可脱氧去除铜表面的氧化膜，熔融钎料润湿、铺展、填缝，可实现在大气环境下铜铝异种金属的无钎剂钎焊。另外，Si可抑制Cu、Al原子的扩散，减少接头铜侧脆性化合物的生产，AlTiB颗粒能有效细化含Si钎料铜铝接头组织，得到的钎缝组织细化，接头强度较高。

技术领域

本发明属于钎焊材料领域，具体涉及一种铜铝异种金属无钎剂钎焊用钎料膏及钎焊方法。

背景技术

铜具有优良的导热、导电性能，而铝的导热和导电性能仅次于铜，但具有密度低、比强度高和价格便宜的优点。随着工业高速发展，轻量化、节能、环保已成发展主题，采用铜铝异种金属复合结构不但能缓解铜资源压力，且能充分利用各自的性能优势，如减重、降本、节能、降耗等优势，因此，铜铝异种金属的钎焊连接不可避免。

目前，Zn-Al钎料钎焊的铜铝接头铜侧易产生较厚的铜铝脆性化合物层，这会削弱接头的力学性能。

另外，在大气环境下钎焊铜铝异种金属时，面临的最大挑战是铝母材表面致密的氧化铝薄膜阻碍了钎料合金在母材上润湿铺展。因此，钎焊过程中必须采用钎剂去除母材表面氧化膜。钎剂的使用一方面容易在焊缝内产生气孔和夹杂，从而极大地降低接头耐腐蚀能力；另一方面还容易造成从焊缝中溢出的钎料在管壁上粘接，使得焊后除渣困难。此外，在钎焊中，钎剂易挥发，污染环境、危害人体健康；残留的钎剂残渣腐蚀性强，易腐蚀铜铝接头，影响铜铝接头的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜铝异种金属无钎剂钎焊用钎料膏，可在大气环境下实现铜铝异种金属的无钎剂钎焊，且铜侧脆性化合物层薄，钎缝组织细化，接头强度较高。

本发明的第二个目的在于提供基于上述钎料膏的钎焊方法。

为实现上述目的，本发明的铜铝异种金属无钎剂钎焊用钎料膏的技术方案是：

一种铜铝异种金属无钎剂钎焊用钎料膏，由粘结剂和以下重量份数的组分组成：AlTiB颗粒0.1-0.5份、Si粉1-3份、P粉1-3份、Zn85Al15钎料粉60-80份。

钎焊过程中，本发明钎料膏中Si粉、Zn85Al15粉优先化合物反应形成Zn85Al14.1Si0.9钎料，为三元共晶钎料，熔化温度为425℃，反应如下：

Zn85Al15+0.9Si＝Zn85Al14.1Si0.9+0.9Al

同时，剩余Si粉与铝母材合金化，Si粉可夺氧，抑制铝母材、熔融钎料的氧化，P粉也可脱氧去除铜表面的氧化膜，Zn85Al14.1Si0.9熔融钎料开始润湿、铺展、填缝，从而完成钎焊。本发明可实现在大气环境下铜铝异种金属的无钎剂钎焊，Si可抑制Cu、Al原子的扩散，减少接头铜侧脆性化合物的生产，AlTiB颗粒能有效细化含Si钎料铜铝接头组织，得到的钎缝组织细化，接头强度较高。

优选的，所述AlTiB颗粒的质量百分比组成为：Ti 5-8％，B1.5-3％，Al余量。进一步优选的，所述AlTiB颗粒的粒径为30～80μm。

优选的，所述粘结剂为有机大分子粘结剂，熔化温度为166～185℃，分解温度不高于450℃。

优选的，所述粘结剂的主要成分为乙基纤维素。进一步优选的，所述粘结剂由乙基纤维素和溶剂组成，溶剂为乙酸乙酯和乙醇组成的混合溶剂，乙基纤维素、乙酸乙酯、乙醇的质量比为(1～2):(2～4):(3～5)。更优选的，所述粘结剂的用量为8-15份。