[发明专利]一种自助焊型硅铝合金复合钎焊粉末及应用

说明书

本发明属于铝或铝合金零件的钎焊连接技术领域，尤其涉及一种自助焊型硅铝合金复合钎焊粉末及应用，该复合钎焊粉末包括95％以上的球形结构粉末和其余不定形粉末，个体球形粉末包括呈球形芯部的硅铝合金、球形硅铝合金外表面完整包裹的含氟化合物覆层；所述复合钎焊粉末中，硅铝合金与含氟化合物的重量比为99.9:0.1至88:12；其中，硅铝合金中的硅含量为3wt％‑80wt％。本发明的有益效果是：可直接与液体介质混合获得均匀的混合物，降低了分散混合技术难度，简化了生产工艺；在钎焊浆料的配制中大幅降低钎剂的用量，降低了成本；采用了宽范围的硅含量，可以为钎焊铝合金材料提供合理广泛的硅源。

技术领域

本发明属于铝或铝合金零件的钎焊连接技术领域，尤其涉及一种自助焊型硅铝合金复合钎焊粉末及应用。

背景技术

随着能源供给和环境保护的意识的增强，推进新能源汽车和汽车轻量化已成为行业发展的重中之重，这当中，铝材料或零件集成并对其钎焊来制作的钎焊产品是因为其轻型和高导热率，汽车的铝制钎焊式热交换器已大面积取代了传统的铜制热交换器。

这类钎焊产品的制作方法，粗略的划分成真空钎焊方法和钎剂钎焊方法。在钎剂钎焊方法中，最开始时频繁使用的钎剂材料是金属氯化物，例如含有氟的ZnC12、NaCl等，但是当使用该氯化物物质钎剂时，铝材料的钎焊零件上残留的钎剂物会腐蚀铝材料或钎焊材料，因此必须要在钎焊后清洗产品除掉钎剂。

20世纪60年代推出了使用无腐蚀不溶性钎剂(简称Nocolok钎剂)的钎焊方法，Nocolok钎剂是由KF-AlF3系构成的氟铝酸钾混合盐，即两个中间化合物KAlF4-K3AlF6间的共晶点组成的混盐(AlF3与KF摩尔比为44.5:55.5)，共晶点温度为565℃，具有熔点低、不吸湿、流动性好、制作方便、焊缝无缺陷及焊合不需要清洗等优点，取代了早期的氯系钎剂。

美国专利公开了一种铝钎焊方法，该方法包括：将包含Si粉末、选择性的其它金属(铝)粉末、钎剂和液体介质的混合物提供至铝材料，集成铝材料和待连接其它材料对其钎焊，在加热时，混合物与铝材料表面接触处的Si粉末将在铝材料表面上扩散，与铝构成共晶合金，Si与铝零件产生的结构状态类似于共晶合金，例如Al--Si合金的共晶组织。但该方法使用的Si粉价格昂贵，由于硅的硬度达到莫氏硬度7级，对于磨粉工艺制作出预定粒度的粉末带来了难度，进而提高了制造成本，如果混合物涂布量低，则可能混合物夹杂的少量粗大粒度Si粉末，在钎焊过程期间在铝基础表层上构成局部的大熔穴(熔蚀)，而削弱钎焊产品必须要求的特性，例如耐压性和耐腐性，如果钎焊成分的混合物涂覆层过厚，则铝材料上将残留未参与与铝反应的富余Si的黑色残留物。

为此，美国专利公开了一种铝材料钎焊的水基粘合剂，采用的混合物成包括Al--Si--基合金粉末、氟铝酸钾钎剂粉末和液体介质，多组元按预定的比例调配，形成呈充分分散性的预定粘度的悬浮液或浆状混合物；按预定涂布量将浆状混合物涂覆于待钎焊的铝制零件的连接面(例如刷涂、蘸涂或辊涂)；涂层干燥后后按常规步骤予以钎焊。该方法存在的缺陷，是所使用的Al--Si--基合金粉末铝成分是极其活泼的金属，一旦与空气接触将极快的形成表面氧化膜，必须在设计中要充分考虑去除粉末表面氧化膜而提高的钎剂使用数量。

此外，在两类或以上固体粉末与一种液体介质的多元组合成分的浆料制备中，要以液体介质保证各组元混合均匀和悬浮液的浓度，不能出现偏析现象来确保钎焊焊缝质量。但由于存在两类或以上固体粉末的粒度、颗粒形状、密度等物理和化学之间的差异，必须对各组元原料的多项指标进行严格筛选配置，由此提高了材料成本，使得多元体系混合浆料的配制极其复杂而昂贵。