專利名稱：一種Mg-Al-Cu-Sn鎂合金釬焊釬料的制作方法
技術領域：
本發明涉及鎂合金焊接連接技術領域,具體說是涉及一種Mg-Al-Cu-Sn鎂合金釬焊釬料。
背景技術：
鎂及其鎂合金是目前金屬結構材料中最輕的一種，其具有密度低、比強度高、減振性好、電磁屏蔽性好、導電導熱性好、加工性好、熱成形性好、易回收等優點而備受青睞。在汽車、電子、電器、交通、航天、航空、國防和軍事工業領域具有極其重要的應用價值和廣闊的應用前景，被譽為二十一世紀的綠色工程材料。但是，目前已商業應用的鎂合金釬料品種很少，如美國的BMg-I (美國試驗材料學會牌號AZ92A)、BMg-2a(美國試驗材料學會牌號 AZ125A)釬料釬焊溫度范圍分別是604 616°C和582 610°C，此釬焊溫度太高，且配以的釬劑溶點溫度也較高(538°C 以上)，[Committee on brazing and soldering. Brazing Manual [M]. Third edition revised, 1975, 161-168·]。日本的 MC3 標準續合金釬料的成分非常接近于美國的BMg-1，該釬料釬焊溫度范圍是605 615°C，此釬焊溫度也太高。 因此，上述的三種鎂合金釬料只適用于釬焊AZ10A、K1A、MlA等幾種鎂合金，并不適用于釬焊廣泛應用的如Mg-Al-Zn系、Mg-Zn-Zr系、Mg-Mn系等鎂合金。日本新研發的一種鎂合金釬料In-Mg-Zn-Al (釬料熔化溫度范圍在449 490°C之間)中含有大量的貴重金屬In (銦)，其中In的質量百分比占到了 65%左右，使得釬料成本大幅提高[T. ffatanabe, S. Komatsu, K. Oohara. Development of flux and filler metal for brazing magnesium alloy AZ31B [J]. Welding Journal, 2005, 84(3): 37-40·]。此外，日本新研發的一種鎂合金釬料In-Mg (釬料熔化溫度范圍473 484°C)中也含有大量的貴重金屬In，其中 In的質量百分比占到了 63%左右，使得釬料成本明顯提高[T. ffatanabe, H. Saito, A. Yanagisawa, T. Sasaki. Ultrasonic brazing of magnesium alloy [J].溶接學會論文集2010,28(1): 80-85]。另外日本新研發的鎂合金釬料Mg-Sn-In-Al (釬料熔化溫度范圍在457 500°C之間)中In質量百分比占到了 20%左右，釬料成本也較高。[T. ffatanabe, K. Oohara. Brazing of AZ31B magnesium alloy sheet[c]. Conference on processing and manufacturing of advanced materials, Thermec 2006, 2007, 1603-1608.]。因此，研制一種釬焊溫度合適、價格低廉、易獲得、工藝性能優良、接頭綜合性能良好的釬料就成為鎂合金結構件連接制造中急需解決的科學技術問題。另一方面，由于產品輕量化的需求，對應用廣泛的一些鎂合金進行釬焊的需求也越來越迫切。因此研究開發這些鎂合金釬焊所需的低熔點釬料，并使其付諸實施已經成為鎂合金結構件制造過程中凾待解決的關鍵技術之一。
發明內容
本發明的目的正是針對上述現有技術中所存在的不足之處而提供一種具有較低釬焊溫度的Mg-Al-Cu-Sn鎂合金釬焊釬料。
本發明的目的可通過下述技術措施來實現
本發明的Mg-Al-Cu-Sn鎂合金釬焊釬料包括下述質量百分比的原料，其中A1 :25 31 %，Cu :1 3 %，Sn :1 3 %，余量為Mg。由于本發明中的Mg、Al、Cu三種材料的成分是在三元共晶點附近，故釬料的熔化溫度較低。加入少量的Sn會使釬料的熔化溫度進一步降低。本發明所提供的Mg-Al-Cu-Sn鎂合金釬焊釬料可采用公知技術中的熔劑保護法 (利用低熔點的化合物在較低的溫度下熔化成液態，在鎂合金液面鋪開，因阻止鎂合金液與空氣接觸從而起到保護鎂合金被氧化的作用)進行熔煉，釬料可以以塊狀、棒狀、粒狀、片狀等形式使用。其中塊狀、粒狀釬料可以熔煉后采用機械方法獲得；棒狀、片狀釬料可以采用精密鑄造、擠壓和軋制方法獲得。本發明所提供的Mg-Al-Cu-Sn鎂合金釬焊釬料可以在保護氣氛釬焊、感應釬焊、 爐中釬焊、火焰釬焊、浸沾釬焊、超聲波釬焊等工藝用于固相線溫度在470°C以上的鎂合金及其構件的釬焊。本發明具有以下有益效果
本發明所提供的Mg-Al-Cu-Sn鎂合金釬焊釬料的熔化溫度范圍為421 438°C，釬焊溫度范圍為450 470°C ;在此釬焊溫度下，釬料具有良好的鋪展性和間隙填充性，可適用于固相線溫度在470°C以上的鎂合金的釬焊。尤其是采用高頻感應釬焊工藝釬焊AZ61A (AZ61A鎂合金固相線溫度為525°C，液相線溫度為610°C )鎂合金接頭時，只對接頭部分加熱，母材其余部分被加熱較少，可有效地避免AZ61A鎂合金基體材料的氧化和過燒,釬焊搭接接頭抗剪強度在31 38MPa之間，釬焊對接接頭抗拉強度在40 48MPa之間。
具體實施例方式本發明以下將結合實施例作進一步說明
實施例I:
a、按釬料的化學成分及其質量百分比取Sn:1. I %，Al :25.2 %，Cu :1.2 %，余量為
Mg ；
b、采用熔劑保護法進行釬料合金熔煉，澆注成鑄錠，然后采用機械分割將釬料分成長條塊狀。采用本發明的釬料對AZ61A鎂合金進行釬焊時，在釬焊前對AZ61A鎂合金試樣經砂紙打磨、丙酮清洗去除表面污物，釬料置于接頭處，并在接頭及釬料部位均勻撒布釬劑， 接頭由夾具固定后放入氬氣保護裝置進行高頻感應釬焊。釬焊過程中氬氣流量為O. 4L/ min,升溫速度為220°C /min,釬焊溫度范圍為450 470°C，保溫80s后，冷卻至室溫。釬焊后，接頭外觀成形良好，測定釬焊接頭抗剪強度和抗拉強度，結果如表I中所示。實施例2
a、按釬料的化學成分及其質量百分比取Sn2.3 %，Al :27. I %，Cu :2. I %，余量為
Mg ；
b、采用熔劑保護法進行釬料合金熔煉，澆注成鑄錠，然后采用機械分割將釬料分成長條塊狀。采用本發明的釬料對AZ61A鎂合金進行釬焊時，在釬焊前對AZ61A鎂合金試樣經砂紙打磨、丙酮清洗去除表面污物，釬料置于接頭處，并在接頭及釬料部位均勻撒布釬劑， 接頭由夾具固定后放入氬氣保護裝置進行高頻感應釬焊。釬焊過程中氬氣流量為O. 4L/ min，升溫速度為220°C /min，釬焊溫度范圍為450 470°C，保溫80s后，冷卻至室溫。釬焊后，接頭外觀成形良好，測定釬焊接頭抗剪強度和抗拉強度，結果如表I中所示。實施例3
a、按釬料的化學成分及其質量百分比取Sn1. 9 %, Al :29. 5 %，Cu :2. 8 %，余量為
Mg ；
b、采用熔劑保護法進行釬料合金熔煉，澆注成鑄錠，然后采用機械分割將釬料分成長條塊狀；
采用本發明的釬料對AZ61A鎂合金進行釬焊時，在釬焊前對AZ61A鎂合金試樣經砂紙打磨、丙酮清洗去除表面污物，釬料置于接頭處，并在接頭及釬料部位均勻撒布釬劑，接頭由夾具固定后放入氬氣保護裝置進行高頻感應釬焊。釬焊過程中氬氣流量為O. 4L/min，升溫速度為220°C /min，釬焊溫度范圍為450 470°C，保溫80s后，冷卻至室溫。釬焊后，接頭外觀成形良好，測定釬焊接頭抗剪強度和抗拉強度，結果如表I中所示。實施例4
a、按釬料的化學成分及其質量百分比取Sn2. 7 %，Al :30. 8 % , Cu 1. 9 %，余量為
Mg ；
b、采用熔劑保護法進行釬料合金熔煉，澆注成鑄錠，然后采用機械分割將釬料分成長條塊狀；
采用本發明的釬料對AZ61A鎂合金進行釬焊時，在釬焊前對AZ61A鎂合金試樣經砂紙打磨、丙酮清洗去除表面污物，釬料置于接頭處，并在接頭及釬料部位均勻撒布釬劑，接頭由夾具固定后放入氬氣保護裝置進行高頻感應釬焊。釬焊過程中氬氣流量為O. 4L/min，升溫速度為220°C /min,釬焊溫度范圍為450 470°C，保溫80s后，冷卻至室溫。釬焊后，接頭外觀成形良好，測定釬焊接頭抗剪強度和抗拉強度，測試結果如下表I所示。
權利要求
1.一種Mg-Al-Cu-Sn鎂合金釬焊釬料，其特征在于它包括下述質量百分比的原料，其中Al :25 31 %，Cu :1 3 %，Sn :1 3 %，余量為 Mg。
全文摘要
一種Mg-Al-Cu-Sn鎂合金釬焊釬料鎂合金釬焊釬料，其特征在于它包括下述質量百分比的原料，其中Al25～31﹪，Cu1～3﹪，Sn1～3﹪,余量為Mg。本發明所提供的Mg-Al-Cu-Sn鎂合金釬焊釬料的熔化溫度范圍為421～438℃，釬焊溫度范圍為450～470℃；在此釬焊溫度下，釬料具有良好的鋪展性和間隙填充性，可適用于固相線溫度在470℃以上的鎂合金的釬焊。尤其是采用高頻感應釬焊工藝釬焊AZ61A鎂合金接頭時，只對接頭部分加熱，母材其余部分被加熱較少，可有效地避免AZ61A鎂合金基體材料的氧化、軟化和過燒，釬焊搭接接頭抗剪強度在31～38MPa之間，釬焊對接接頭抗拉強度在40～47MPa之間。
文檔編號B23K35/28GK102581509SQ20121008323
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月27日 優先權日2012年3月27日
發明者張雷, 朱坤, 潘世師, 程亞芳, 薛行雁, 裴夤崟, 趙建昌, 鄒偉, 鐘素娟, 馬力, 黃成志 申請人:鄭州機械研究所