[发明专利]一种低熔点铝基钎料及其制备与在6000系铝合金钎焊中的应用

说明书

本发明属于铝合金钎料技术领域，具体涉及一种低熔点铝基钎料及其制备与在6000系铝合金钎焊中的应用，所述钎料成分以质量分数计为：硅6.0‑8.0％、铜18.0‑20.0％、镍1.0‑2.0％、锶0.05‑0.12％，余量为铝；所述钎料以纯铝、铝硅中间合金、铝铜中间合金、铝镍中间合金和铝锶中间合金为原料制成，本发明钎料适用于6000系铝合金的焊接，具有降低铝合金钎焊温度和提高焊接质量的优势。

技术领域

本发明属于铝合金钎料技术领域，具体涉及一种低熔点铝基钎料及其制备与在6000系铝合金钎焊中的应用。

背景技术

6000系铝合金具有优异的耐蚀性、导热性能，与铜合金相比密度更小，是目前应用最为广泛的铝合金系列，作为轻量化材料常被用于散热器行业。钎焊具有焊件变形量小，尺寸精度高，生产效率高等优点，是换热器常用的连接方法。

目前常用的Al-Si系钎料，Si含量在7wt.％～13wt.％之间，液相线温度约为570℃。在焊接时为了得到良好的焊接接头，钎焊温度须高于590℃，然而此温度接近于6000系铝合金的固相线温度，易引起母材晶粒长大或过烧。而且，钎焊温度过高，不仅增加生产成本，还会引起母材发生熔蚀，导致钎焊接头质量差。

为解决钎焊温度过高的问题，近年来很多研究者以Al-Si,Al-Cu, Al-Ge,Al-Zn等二元合金的共晶成分为理论支撑，采用合金化的方法开发了一系列的新型低熔点铝基钎料，并研究了相应的性能。Chang 等人在研究Al-10.8Si-10Cu，Al-9.6Si-20Cu钎料在560℃钎焊6061铝合金时发现，焊接接头存在较多的θ(Al₂Cu)脆性相，导致钎焊接头剪切强度较低，分别为47MPa和67MPa。邹家生等人研究了Al-Si-20Cu-5Zn 钎料，该钎料与氟化物钎剂结合钎焊6063铝合金，结果显示Zn含量5％的钎料合金接头剪切强度高于Zn含量2％钎料合金接头剪切强度。但是Zn在钎焊时易发生挥发，在钎焊界面形成气孔。而且Zn会诱发钎焊接头发生局部腐蚀，从而降低钎焊接头综合性能。Kayamoto等人研制了Al-35Ge-Si-Mg钎料，用此钎料在575℃钎焊6061铝合金且所得接头的抗拉强度接近母材，但锗的含量较高，钎料成本显著增加。又如公开号为CN101602151A的专利公开了一种中温铝合金钎料，也是由于含锗增加了成本投入。

虽然公开号为CN107322179A的专利公开了一种低温自钎剂铝硅焊环，由铝粉、铝硅合金粉、铜粉、镍粉、锡粉、铋粉、铟粉机械合金化而成。所述铝硅合金粉重量百分比为35～85％，粒度为30～100 目，其中铝硅合金含硅量的重量百分比为10～13％；所述金属铜粉末重量份数为5～27％，所述镍粉重量份数为0～6％，所述金属锡粉末重量份数为0～3％，所述铋粉重量份数为0～2％，所述铟粉重量份数为 0～1.5％，所述铝粉重量份数为余量，并且其在实施例中公开了有铝硅合金、铜、镍制成，该方案是通过向铝硅合金粉末中添加铜粉、镍粉、锡粉、铋粉、铟粉，降低了钎料融化温度，可用于钎焊3XXX系铝合金和纯铝以外的铝合金，但该方案中材料制备方法为机械合金化，方法存在效率低、成本高的缺陷，不适合用于铝合金钎料的大规模工业生产。

综上，开发新型低熔点铝基钎料，实现低成本，高质量的铝合金钎焊具有重要的意义。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种低熔点铝基钎料及其制备与在6000系铝合金钎焊中的应用。

具体是通过以下技术方案来实现的：

一种低熔点铝基钎料以质量分数计为：硅6.0-8.0％、铜 18.0-20.0％、镍1.0-2.0％、锶0.05-0.12％，余量为铝。

所述低熔点铝基钎料以纯铝、铝硅中间合金、铝铜中间合金、铝镍中间合金和铝锶中间合金为原料制成。

所述铝硅中间合金为Al-30Si。

所述铝铜中间合金为Al-50Cu。