[发明专利]一种用于钎焊铝合金和镁合金的钎料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于钎焊铝合金和镁合金的钎料及其制备方法，属于镁合金和铝合金钎焊技术领域。本发明用于钎焊铝合金和镁合金的钎料，由以下质量百分比的组分组成：Bi：1％～4％，Al：5％～9％，Zn：17％～22％，余量为Sn。本发明用于钎焊铝合金和镁合金的钎料，所用原料简单，成本相对低廉，所得钎料具有较低的熔化温度和钎焊温度，能够广泛用于铝合金和镁合金的钎焊，且不影响母材性能。

技术领域

本发明涉及一种用于钎焊铝合金和镁合金的钎料及其制备方法，属于镁合金和铝合金钎焊技术领域。

背景技术

铝合金和镁合金具有密度低、比强度高、比刚度高等特性，在航空、航天、军工、电子工业领域有着广泛的应用前景。鉴于铝合金和镁合金应用的广泛性和交叉性，以及在某些场合对其特殊性能的要求，将铝合金和镁合金连接形成复合结构就显得十分必要，铝合金和镁合金连接既可降低结构重量，又可节约材料、降低成本。铝合金和镁合金的连接主要有激光焊、电子束焊、搅拌摩擦焊、扩散焊、钨极氩弧焊等焊接方式。目前，铝合金/镁合金的钎焊连接应用的钎焊钎料非常少。

2007年大连理工大学赵丽敏在焊接学报第28卷第10期报道的镁合金与铝合金的夹层扩散焊连接，用纯锌(熔点420℃)作为夹层材料对镁合金与铝合金实施了扩散焊连接，但是用纯锌作为焊接镁合金与铝合金的焊接材料，且用扩散焊方式焊接，整个焊接过程中纯锌并没有完全熔化，其连接靠的是锌原子与镁合金/铝合金母材之间的扩散，纯锌并没有熔化、铺展及润湿母材，其实质并不是钎焊连接，纯锌在这里也并没有起到钎料的作用，严格来讲并不能作为一种真正的钎料使用。

2015年兰州理工大学任相弈的硕士毕业论文《AZ31B镁合金和6063铝合金超声钎焊研究》以Zn-Ag-Cu合金作为钎料，使用Ar气氛保护高频感应加热，并在钎焊过程中施加超声震动辅助焊接，在不使用钎剂的情况下获得镁合金AZ31B与铝合金6063的钎焊接头，但Zn-Ag-Cu钎料熔点较高，该钎料的液相点约为560℃，固相点约为540℃，钎焊实施温度在580℃左右，且该钎料中含有Ag元素，价格相对较高。钎料熔化温度过高，容易对母材在某些方面的性能造成一定的影响；钎焊温度过高也会对钎焊母材构成一定的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于钎焊铝合金和镁合金的钎料，以解决现有技术中铝合金和镁合金钎焊用钎料熔化温度高的技术问题。

本发明第二个目的在于提供一种上述用于钎焊铝合金和镁合金的钎料的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于钎焊铝合金和镁合金的钎料，由以下质量百分比的组分组成：Bi：1％～4％，Al：5％～9％，Zn：17％～22％，余量为Sn。

优选地，上述用于钎焊铝合金和镁合金的钎料，由以下质量百分比的组分组成：Bi：1％～2.8％，Al：5％～6.6％，Zn：19.5％～22％，余量为Sn。

所述铝合金为6063铝合金或6061铝合金，所述镁合金为AZ31B镁合金或AZ61镁合金。

所述钎料的熔化温度为303～325℃。

所述钎料的钎焊温度为330～350℃。

本发明用于钎焊铝合金和镁合金的钎料，共有四种添加元素，分别是Bi、Al、Zn、Sn。其中Sn元素的添加有利于镁合金和铝合金母材在钎焊面的扩散区形成固溶体组织，使得焊接连接界面处的强度有保证且稳定牢固，同时能整体降低钎料的熔点(固相线、液相线)温度。Zn元素在制备的钎料中起到固溶强化合金钎料的作用，使得主元素Sn和Zn元素更容易形成冶金结合效果优良的合金，保证钎料自身有足够的强度和一定的塑性。其中Al元素的主要作用是起到时效强化和提高钎缝耐腐蚀的作用。其中Bi元素的主要作用是减少钎缝的开裂倾向和降低钎料的温度。上述Bi、Al、Zn、Sn四种添加元素协同作用，使本发明用于钎焊铝合金和镁合金的钎料具有较低的熔化温度和钎焊温度。