[发明专利]一种含锗、铪的铝硅无缝药芯焊丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金钎焊材料，尤其是涉及一种含锗、铪的铝硅无缝药芯焊丝，本发明还涉及该焊丝的制备方法。 

背景技术

铝及铝合金具有密度小、电导率好、抗腐蚀性能好等优点，在近代工业中尤其是在航空、汽车、国防军事领域中具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景。 

铝硅无缝药芯焊丝是铝及铝合金钎焊连接的最新技术成果。随着铝及铝合金钎焊的自动化发展、无腐蚀免清洗钎焊技术的提倡以及以铝代铜技术的逐步深入，市场对铝硅无缝药芯焊丝的需求越来越大。 

由于目前的铝硅无缝药芯焊丝在制备技术和性能方面均存在不足，严重限制了铝硅无缝药芯焊丝的应用： 

在制备技术方面，不管采用粉末冶金法还是铸造法来制备铝硅无缝药芯焊丝，都要用到热挤压。热挤压过程中，Si含量高时焊丝较脆，所需热挤压力很大，挤压困难且挤压丝易产生裂纹；另外，高温高压下芯部药粉易与外部金属产生化学腐蚀反应，使焊丝脆化。为此，有人采取管状焊条法，该方法虽然省去了热挤压过程，能够解决传统制备技术中Si含量高、加工性差的问题，但存在加粉困难，易造成芯部药粉不均、成品率低的问题。

在性能方面，现有铝硅无缝药芯焊丝的熔点较高（固相线温度577℃，液相线温度600℃以上），与3系、6系高强铝合金的熔点非常接近。采用熔点较高的焊丝焊接低熔点铝合金时，易引起铝母材烧损、钎缝强度低（如3003铝合金对接焊接时，抗拉强度仅为56兆帕）等问题。 

针对上述现有技术中存在的问题，改进铝硅无缝药芯焊丝制备技术，研制出熔点低、塑性好、钎缝强度高的铝硅焊丝，就成为铝合金构件连接制造中急需解决的技术问题。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种熔点低、塑性好、钎缝强度高的含锗、铪的铝硅无缝药芯焊丝，本发明还提供了该焊丝的制备方法。 

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案： 

本发明所述的含锗、铪的铝硅无缝药芯焊丝，包括铝外皮和包覆在所述铝外皮内的药芯，所述药芯中各组分的质量百分比如下：Si粉35-60%，Cu粉15-20%，Ge粉0.08-2%，Hf粉0.05-1%，钎剂粉22-40%，Al粉为0或余量；所述钎剂粉由AlF₃、CsF、KF三种氟化物按质量比AlF3:CsF:KF=5:15:3配制而成；所述药芯的填充率为35%。

本发明所述的含锗、铪的铝硅无缝药芯焊丝的制备方法，包括下述步骤： 

第一步，取一定长度的铝带和铝管，计算出铝的总质量和应加药粉的质量；

第二步，按比例分别称取Si粉、Cu粉、Ge粉、Hf粉、钎剂粉和Al粉，并混合均匀；

第三步，将第二步的混合粉料烘干；

第四步，将第三步烘干后的药粉按照第一步中计算出的质量称取，并置于药芯焊丝成型设备中，采用铝带包裹后形成药芯，经辊轧减径成芯棒后热压进铝管中，辊轧、拉拔至成品焊丝即可。

本发明的优点体现在以下几点： 

（1）采用上述方法制得的铝硅无缝药芯焊丝，既有无缝焊丝不吸潮的优点，又有有缝焊丝药粉均匀、成品率高的优点，同时克服了传统制备技术中硅含量高、加工性差的难题。

（2）本发明制备的成品焊丝与同类焊丝相比，具有熔点低、塑性好、焊缝强度高等优点，对接焊接3003铝合金时，抗拉强度可达85兆帕左右。 

（3）本发明制备的焊丝用于火焰钎焊铝合金时，具有操作方便、适用性强的特点，通过该焊丝还可用于铝合金的自动焊，大大提高了生产效率。 

本发明焊丝中，各组分的作用如下： 

Si（硅）：能与Al形成Al-Si共晶，使钎料具有良好流动性及铺展性能。

Cu（铜）：易与Al形成金属间化合物，降低熔融材料与母材间的表面张力。 

Ge（锗）：微量的Ge易与Al形成低熔点共晶，降低钎料合金的熔点；Ge的添加又使钎料合金体系中共价键减少，金属键增加，有利于改善合金本征的脆性。但是超过一定值后会使合金中脆性相增加。 

Hf（铪）：铪的熔点较高，有较好的抗氧化性能和耐高温特性。在Al中能微量固溶，形成低熔共晶，且会加速固溶体分解、细化钎料晶粒。微量的铪既降低了钎料熔化温度，又提高了钎料的强度和塑性。 

钎剂粉：具有强烈溶解氧化铝的能力，其熔化温度非常适用于铝合金钎焊用。 

具体实施方式

    下面通过具体实施例对本发明做进一步的详述。