[发明专利]一种中温锌铝钎焊焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种中温锌铝钎焊焊丝，属于异种金属连接材料技术领域。

背景技术

铜和铝由于具有良好的导电和导热性能，在电的传输、热量交换和生活日用品等领域获得广泛应用。二者相比，铝的导电和导热性均不如铜，而从生产成本而言，由于铝市场价为铜的1/3。铝的密度也只有铜的1/3。在不考虑力学性能和电热性能的条件下，铝制构件材料成本是相同铜制构件的1/9。所以，人们在很多行业采用“以铝代铜”的技术来降低生产成本。此外，该技术还有利于缓解铜资源的紧张状况。

“以铝代铜”技术带来铝/铜连接的问题，由于导电、导热及密封的需要，通常采用焊接方法实现铝/铜的可靠连接。铝铜连接的方法很多，从工艺和材料等不同方面入手，可以采用摩擦焊、闪光焊、冷压焊、熔化焊和钎焊等形式。其中，摩擦焊、闪光焊只能完成管材或者板材的对接，不适合搭接，连接强度低，且消耗材料多；冷压焊设备投资多，成本高；熔化焊焊接铝/铜接头脆性大、强度低、易产生裂纹；钎焊方法在严格控制钎料成分和钎焊工艺的前提下，也可获得性能优良的铝/铜接头。但与压力焊相比，钎焊生产成本低，对复杂工件的适应性强，且具有压力焊不具备的在线生产能力，因而钎焊是很有发展前景的铝铜连接技术。

目前，铝/铜钎焊方法主要有真空钎焊、接触反应钎焊和火焰钎焊。其中接触反应钎焊和真空钎焊虽能达到足够的焊接强度，但焊接设备投资大，运行维护费用高，工艺过程复杂。火焰钎焊工艺操作简便，生产效率高，加工成本低。

钎料选材是铝/铜钎焊技术的关键问题之一。目前铝/铜钎焊通常选用的钎料包括Al-Si系、Zn-Sn系和Cd-Zn系钎料。南京航空航天大学薛松柏采用加Si粉的CsF-AlF3钎剂和银基和Al-Si基中温钎料搭配[薛松柏，董健.Al/Cu管异种材料火焰钎焊连接[J].焊接，2003，47(12)：23-25]，实现了铜铝管的中温钎焊连接，但Al-Si钎料钎焊铝/铜的接头强度不高，且熔点太高，焊接温度高达590～610℃，用高频钎焊或火焰钎焊时铝母材容易过烧；Zn-Sn钎料钎焊的接头强度也不高、不耐腐蚀且配合使用的反应性钎剂易产生气孔；有资料记载Cd-Zn合金是目前最好的铜铝焊接材料[赵越.冰箱管路系统铜一铝管钎焊研究[D].济南：山东大学，2004：6-7]，主要原因是其钎料的电极电位与Cu接近，不会加速焊缝的电化学腐蚀。但该钎料因Cd有剧毒，而少有研究和应用；因此，有必要研究一种钎焊温度合适、接头综合性能良好的钎料。

Zn-Al系钎料是较有发展前景的铝/铜焊接用钎料。Zn-Al钎料是一种常用的中温铝合金钎料，使用温度在377～550℃之间。由于锌铝的互溶度较大，钎料在钎缝中流动的同时，会以相当快的速度向母材中扩散，因此，所得接头通常具用较高强度。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前铝/铜钎焊常用的钎焊焊丝接头强度低，铺展性能差的问题，而提供一种熔点低于500℃，铺展性能好，接头强度高，价格便宜，工艺方法简单的中温锌铝钎焊焊丝，以满足工程使用中对铝/铜钎焊的需要。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种中温锌铝钎焊焊丝，按质量百分比含量由组分：Al为5％～25％，Cu为1％～3％，Si为0.2％～1％，Ni为0.2％～1.5％，其余为Zn制成钎料，质量百分比总含量为100％。

上述钎料采用现有冶炼技术制得，选用QJ201钎剂或氟铝酸铯钎剂，采用现有普通焊丝拉拔方法，将所述钎剂裹在钎料内制备成药芯钎焊焊丝。

上述钎料还可以制成块状、棒状、箔带、粉末等形式。钎焊时钎剂覆盖在钎料外使用。其中块状可以冶炼后采用机械方法分割获得；棒状与箔带可以采用精密铸造或热挤压的方法获得；粉末可以采用气体雾化方法获得。

本发明的一种中温锌铝钎焊焊丝具有的优点和有益效果：

1、本发明的钎焊焊丝熔化温度范围为415-468℃，钎焊温度可低至500℃。有效避免了钎焊时铝合金母材的过烧，有利于获得高性能的钎焊接头。钎焊温度降低，有效降低了能源消耗；

2、本发明的钎焊焊丝，有效实现了对Cu/Al接头的焊接，接头强度好，接头抗剪强度可达到51.80MPa至59.20MPa，性能稳定，综合成本低，是实现铜铝异种材料连接的非常有前景的一种连接材料。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步详述。

实施例1：