本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種無釬劑釬焊泡沫鋁芯板的合金釬料及其制備方法，其是熔點(diǎn)范圍在450-600℃的鋁合金材料。在鋁硅基焊料中添加Cu、Mg元素，制備具有較好的流動(dòng)性、適宜的熔點(diǎn)的合金材料作為釬料，這種合金釬料熔點(diǎn)低，流動(dòng)性好，在焊接過程中利用釬料熔體中的Cu、Mg合金元素向固相泡沫鋁端擴(kuò)散，在母材表面潤濕、鋪展實(shí)現(xiàn)零件間的連接，此焊接過程中不需要配合使用釬劑，無須真空或保護(hù)氣氛條件，通過配合機(jī)械/物理方法去除致密氧化膜，并在焊接時(shí)形成致密的焊縫，來實(shí)現(xiàn)泡沫鋁的高強(qiáng)度焊接。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及泡沫鋁材料加工領(lǐng)域，確切地說是。
技術(shù)介紹
泡沫鋁材料是近年來研制開發(fā)出來的一種高科技新材料，它具有吸聲、隔音、隔熱、電磁屏蔽、減振緩沖等諸多優(yōu)良性能，同時(shí)還具有金屬鋁固有的防火、防潮、無毒、無味、耐蝕、抗老化等性能。由于采用少量金屬實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)材料多功能化,開拓了解決眾多高
內(nèi)現(xiàn)存問題的新途徑，泡沫鋁已顯示出廣闊的應(yīng)用前景，成為美、日、英、中、德等國21世紀(jì)的前沿?zé)狳c(diǎn)材料。目前國外對泡沫鋁的研究較為深入，現(xiàn)已成功地應(yīng)用到汽車、建筑、包裝、機(jī)床等領(lǐng)域。作為泡沫鋁材料用途最為廣泛產(chǎn)品為泡沫鋁夾芯板，是一種高孔隙率、宏孔多孔材料，且輕便、堅(jiān)固、耐熱、美觀。主要用于吸音、隔聲、減震、防火、緩沖、能量吸收、電磁屏蔽、增加氣液接觸面、過濾等。泡沫鋁夾芯板應(yīng)用前景廣泛，但除非具備實(shí)用的連接技術(shù)，否則是不可能實(shí)現(xiàn)泡沫鋁夾芯板構(gòu)件的大批量生產(chǎn)和應(yīng)用的。已有一些眾所周知的工藝可用于生產(chǎn)泡沫鋁芯板復(fù)合材料，如膠粘、軋制-包覆、焊接法等，但均存在一些問題。膠粘工藝生產(chǎn)的泡沫鋁夾芯板耐高溫與耐腐蝕能力較差，產(chǎn)品的使用環(huán)境具有一定的局限性。粉末冶金發(fā)泡軋制-包覆制備的泡沫鋁構(gòu)件尺寸上有較大的限制，且這種方法主要用于夾心為閉孔結(jié)構(gòu)，很少用于開孔泡沫鋁夾芯板制備。目前有關(guān)泡沫鋁的焊接技術(shù)尚不成熟，Hafer等和Pogibenko研究了在泡沫鋁母材待焊端面之間插入AlSil2釬料后采用激光焊的熔焊方法，在高能熱源作用下，泡沫鋁孔隙結(jié)構(gòu)大量坍塌導(dǎo)致熔池和焊縫成形困難。此外，板厚對激光功率要求也較為敏感。具有較低拘束條件的擴(kuò)散焊，和超聲波焊時(shí)，其焊接接頭力學(xué)性能較差，尚不具備實(shí)用化條件。與實(shí)體鋁的釬焊相比，泡沫鋁夾芯板表面大量孔隙的存在是泡沫鋁釬焊中釬料潤濕和流布不良的主要原因，泡沫鋁的多樣化孔結(jié)構(gòu)(孔徑、孔形狀和孔隙率等)對焊接過程和焊接接頭性能產(chǎn)生很大影響。另外，在釬焊過程中泡沫鋁孔隙結(jié)構(gòu)中的致密氧化膜也是導(dǎo)致焊接性能差的重要因素，氧化層的存在阻礙基體金屬與釬料的結(jié)合，傳統(tǒng)的去除氧化鋁膜的方法是使用氟化物釬劑熔鹽中進(jìn)行浸潰，腐蝕破壞致密氧化膜，浸潰釬焊后必須進(jìn)行清洗與加熱，清除腐蝕性殘鹽，但對于泡沫鋁芯板這種多孔結(jié)構(gòu)，清洗很難進(jìn)行，導(dǎo)致釬焊后泡沫鋁芯板的嚴(yán)重腐蝕。在焊料選擇上，熔點(diǎn)低的錫基和鋅基釬焊時(shí)，泡沫鋁芯表面是由較薄的胞棱及胞壁組成，焊接接頭拉伸和剪切強(qiáng)度比較低。熔點(diǎn)高的鋁硅基焊料，又易導(dǎo)致泡沫鋁孔隙結(jié)構(gòu)大量坍塌導(dǎo)致熔池和焊縫成形困難或熔合不良。另外使用氟化物等釬劑進(jìn)行處理后，因泡沫鋁芯多孔結(jié)構(gòu)的存在，不易清洗，導(dǎo)致泡沫鋁芯板的嚴(yán)重腐蝕。泡沫鋁現(xiàn)有的釬焊方法和焊料在接頭耐蝕、抗疲勞、焊縫成形以及接頭力學(xué)性能等方面均存在諸多問題，這極大地限制了泡沫鋁夾芯板大尺寸化的制備和泡沫鋁在高技術(shù)和民用領(lǐng)域的應(yīng)用，因此，研究適合泡沫鋁芯多孔結(jié)構(gòu)的無釬劑釬焊的焊料，具有重要的意義
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)而提供不需要配合使用釬劑，無須真空或保護(hù)氣氛條件，能實(shí)現(xiàn)泡沫鋁的高強(qiáng)度焊接的無釬劑釬焊泡沫鋁芯板的合金釬料及其制備方法。上述目的通過以下方案實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)提供了制備泡沫鋁焊接過程中使用的合金釬料的配方及其生產(chǎn)工藝。本專利技術(shù)解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是通過合金成份設(shè)計(jì)，在鋁硅基焊料中添加Cu、Mg元素，制備具有較好的流動(dòng)性、適宜的熔點(diǎn)的合金材料作為釬料，這種合金釬料在焊接過程中利用釬料熔體中的Cu、Mg合金元素向固相泡沫鋁端擴(kuò)散，與母材中Al元素的相互作用，這些過程造成連接界面附近的釬料和母材的熔降，促進(jìn)表面氧化鋁的潤濕，使部分氧化鋁膜破壞，釬料液化和母材的熔體由于毛細(xì)效應(yīng)作用在泡沫鋁胞壁表面膜下流布，且氧化膜密度小于釬料熔體而浮在表面，加速氧化膜破碎并在隨后的刮擦和擠壓過程中被除去，同時(shí)液態(tài)釬料在母材表面潤濕、鋪展實(shí)現(xiàn)零件間的連接。本專利技術(shù)的有益效果在鋁硅基焊料中添加Cu、Mg元素，制備具有較好的流動(dòng)性、適宜的熔點(diǎn)的合金材料作為釬料，這種合金釬料熔點(diǎn)低，流動(dòng)性好，在焊接過程中利用釬料熔體中的Cu、Mg合金元素向固相泡沫鋁端擴(kuò)散，在母材表面潤濕、鋪展實(shí)現(xiàn)零件間的連接，此焊接過程中不需要配合使用釬劑，無須真空或保護(hù)氣氛條件，通過配合機(jī)械/物理方法去除致密氧化膜，并在焊接時(shí)形成致密的焊縫，來實(shí)現(xiàn)泡沫鋁的高強(qiáng)度焊接。具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :一種多元鋁合金材料，它是Al-Si-Cu-Mg合金，其中Si的質(zhì)量百分含量為8%，Cu的質(zhì)量百分含量為10%，Mg的質(zhì)量百分含量為10%，Al的質(zhì)量百分含量為72% ;熔點(diǎn)溫度范圍450-600°C。配料要使用高純度的金屬。(Al純度不低于99. 00%, Si使用4mm的結(jié)晶硅，Mg的純度不低于99. 50% ,Cu純度不低于99. 70%)。附屬權(quán)利要求中上述Al-Si-Cu-Mg合金釬料的制備O.釬料的稱量采用光敏分析天平，精度不低于O. 001克。為了保證釬料成分的準(zhǔn)確性，使用時(shí)控制配料誤差在O. 005克以下，每爐配制釬料總重量為500克。其中Si的質(zhì)量40克，Cu的質(zhì)量百分含量為50克，Mg的質(zhì)量百分含量為50克，Al的質(zhì)量百分含量為360克。2).裝爐用高純CaO質(zhì)坩堝；真空感應(yīng)爐冷態(tài)極限真空度彡10_2Pa。過程是，裝360克金屬鋁于CaO質(zhì)坩堝中，將Si、Cu、Mg置于加料器中；抽真空，爐內(nèi)真空度要達(dá)到10-2Pa :通氬氣，使?fàn)t內(nèi)壓力不小于O. 05 Mpa。3).熔煉開啟電爐，加熱工料至其熔點(diǎn)范圍以上(850°C);待鋁液化清，加入Si和Cu, Mg攪拌鋁液；待鋁合金液化清，攪拌鋁合金液并抽真空使?fàn)t內(nèi)壓力不大于O. 009 MPa ；通氬氣，使?fàn)t內(nèi)壓力不小于O. 05 MPa，攪拌鈦鋁合金液；待金屬液熔清。4).凝固停電降溫；通IS氣,使?fàn)t內(nèi)壓力不小于O. 08 MPa,打開電爐,金屬液倒入金屬鑄模中，然后進(jìn)行水冷，得到塊狀釬料。本專利技術(shù)可生產(chǎn)出化學(xué)成份合格，雜質(zhì)含量低，質(zhì)量優(yōu)良的作為一種泡沫鋁材料無釬劑釬焊時(shí)的釬料，應(yīng)用于大尺寸泡沫鋁板的拼焊成型。·實(shí)施例2:一種多元鋁合金材料，它是Al-Si-Cu-Mg合金，Al-Si-Cu-Mg合金，其中Si的質(zhì)量百分含量為8%，Cu的質(zhì)量百分含量為15%，Mg的質(zhì)量百分含量為10%，Al的質(zhì)量百分含量為62% ；熔點(diǎn)溫度范圍450-600°C。配料要使用高純度的金屬。(Al純度不低于99. 00%, Si使用4mm的結(jié)晶硅，Mg的純度不低于99. 50%，Cu純度不低于99. 70%)。上述Al-Si-Cu-Mg合金釬料的制備O.釬料的稱量采用光敏分析天平，精度不低于O. 001克。為了保證釬料成分的準(zhǔn)確性，使用時(shí)控制配料誤差在O. 005克以下，每爐配制釬料總重量為500克。其中Si的質(zhì)量40克，Cu的質(zhì)量百分含量為75克，Mg的質(zhì)量百分含量為50克，Al的質(zhì)量百分含量為345克·2).裝爐用高純CaO質(zhì)坩堝；真空感應(yīng)爐冷態(tài)極限真空度< 10-2Pa。過程是，裝360克金屬鋁于CaO質(zhì)坩堝中，將Si、CiuMg置于加料器中；抽真空，爐內(nèi)真空度要達(dá)到10_2Pa:通IS氣，使?fàn)t內(nèi)壓力不小于O. 05 Mpa。3).熔煉開啟電爐，加熱工料至其熔點(diǎn)范圍以上(850);待鋁液化清，加入Si和C本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種無釬劑釬焊泡沫鋁芯板的合金釬料，其特征在于：其是熔點(diǎn)范圍在450?600℃的鋁合金材料。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魏鵬，王桂明，
申請(專利權(quán))人：蕪湖沃多福新材料有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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