[发明专利]一种Al-Si-Cu-Zn系低熔点铝基钎料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种Al-Si-Cu-Zn系低熔点铝基钎料及其制备方法。

背景技术

铝及铝合金由于密度小，热导率和电导率高(仅列于Ag、Cu、Au之后)，强度高，耐蚀性好等优点，在近代工业材料中占有独特的地位。随着铝及铝合金越来越广泛的应用，对其连接技术也相应提出了更高的要求。铝合金焊接技术主要分为熔化焊，电阻焊和钎焊，其中钎焊是利用比母材熔点低的钎料熔化填充入接头间隙实现连接的方法，具有加热温度较低，母材不熔化，对母材的组织和性能影响较小，结构变形小，尺寸精度易保证，生产效率高，接头美观等优点，在航空航天领域、工业生产中发挥着巨大的作用。然而与其它金属材料相比，铝及铝合金钎焊难度较大，一个很重要的原因就是常用铝基钎料和铝及铝合金熔化温度接近，从而极易造成母材过烧软化。

用于铝合金构件钎焊连接的铝基钎料，其熔点必须比铝合金母材的熔点低几十度，并要求它在钎焊温度下对母材有良好的润湿性、填缝性，通过与母材的相互作用从而形成满足性能要求的钎焊接头。

一般铝合金钎料的基本组成是Al-Si合金，根据不同母材的特点及钎焊接头性能要求，在Al-Si合金的基础上，添加一些元素，形成了具有不同性能的钎料。目前，国内外对低熔点铝基钎料进行了大量的研究，其中研究较多的有Al-Si-Cu系和Al-Si-Ge系等合金体系，但大都存在相应的问题，而未成为一种普遍被采用的钎料。如S.Y.Chang等人在2009年第488期《Journal of Alloys and Compounds》上发表的文章“Joining6061aluminum alloy with Al–Si–Cu filler metals”中研制的Al-9.6Si-20Cu钎料虽然流动性相对Al-Si显著增加，但生成的金属间化合物A12Cu脆性较大使得钎料性能恶化，同时加工工艺性能差，很难加工成丝或箔状；北京航空航天大学的于文花等在2003年第32卷第2期《钎焊设备与材料》上发表的“合金元素Cu，Si，Ni对Al基钎料的影响”中也研究了一系列的Al-Si-Cu-Ni系钎料，由于Ni元素的加入使钎料性能有所改善，但加工工艺性能依然很差，且钎料熔点高；兰州理工大学的俞伟元等在2012年第38卷第2期《兰州理工大学学报》上发表的“低熔点铝基钎料的性能”中则研究了一系列Al-Si-Cu-Zn-Sn钎料，虽然Zn和Sn的添加既能降低钎料的熔化温度，又能提高钎料的润湿性和流动性，但相应的钎焊温度仍然高达560℃；日本茅本隆司等人在1995年第10期《轻金属溶解(日本)》上发表的“钎料Al-Ge-Si-Mg的研究”中研究了Al-Si-Ge系钎料，但由于Ge含量高，导致钎料的加工性能较差且成本明显增加；专利CN102319963B中公开了一种Al-Si-Cu-Zn-Sn-Ni铝基钎料及其制备方法，但为了达到低熔点、高强度、好的润湿性和铺展性等效果，材料中加入了Sn、Ni、Ce和Zr等改良金属，这些金属价格昂贵，增加了材料成本，且钎料熔点依然高达516.6℃，难以实现在520℃下的钎焊。

因此，有必要研制一种熔点低(500℃左右)、成本低、加工工艺性能好、接头综合性能优良的铝基钎料。

发明内容

为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种Al-Si-Cu-Zn系低熔点铝基钎料。

本发明的另一目的在于提供上述低熔点铝基钎料的制备方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种Al-Si-Cu-Zn系低熔点铝基钎料，所述钎料由铝、硅、铜、锌、锰、镁、锶组成，各组分的质量百分含量分别为：硅3.50％～4.50％、铜17％～23％、锌10％～24％、锰0.80％～1.20％、镁0.80％～1.20％、锶0.02％～0.08％，余量为铝。

所述钎料是厚度为0.15mm～0.25mm的箔状钎料，所述钎料的熔点为480℃～500℃。

上述Al-Si-Cu-Zn系低熔点铝基钎料的制备方法，包括以下步骤：

(1)配料：以铝、锌、镁以及铝-硅中间合金、铝-铜中间合金、铝-锰中间合金、铝-锶中间合金为原料，按以下元素的质量百分含量配制炉料：铜17％～23％、锌10％～24％、硅3.50％～4.50％、锰0.80％～1.20％、镁0.80％～1.20％、锶0.02％～0.08％，余量为铝；