真空高溫鋁釬料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種真空高溫鋁釬料及其制備方法，包括以下步驟：取經過預處理的鋁錠，控制爐溫為700～750℃進行鋁錠熔煉；待鋁錠完全熔化后，向爐中加入表面覆蓋劑，使熔化后的鋁液表面覆蓋表面覆蓋劑；立即向鋁液中加入單晶硅，爐溫保持在700～780℃；待硅熔化后，向鋁液中加入鑭鹽變質劑；繼續向鋁液中加入金屬鎂，待金屬鎂熔化后保溫30～60分鐘；繼續向鋁液中加入金屬鍶，待金屬鍶熔化后保溫8～20分鐘；最后，對爐中的混合溶液精煉除渣后即可澆注獲得真空高溫鋁釬料。本發明提供的真空高溫鋁釬料在鋁合金表面的流動性得到明顯提高，焊接后焊縫無明顯漏焊等現象，并且無損檢測結果也表明焊縫組織均勻，無明顯虛焊、漏焊等缺陷。
【專利說明】真空高溫鋁釬料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料焊接加工【技術領域】，特別是涉及用于鋁合金的真空高溫鋁釬料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]真空高溫釬焊是鋁合金復雜結構件加工成型的有效加工工藝，解決了傳統爐中焊工藝在復雜結構件加工中不能有效去除鋁合金表面氧化膜和傳統爐中焊接后復雜型腔結構件殘余釬劑的去除的問題。其中，釬焊工藝中所需的真空高溫鋁釬料的質量對加工效果起著至關重要的作用。目前，常用的真空高溫鋁釬料是在Al?Si共晶釬料基礎上通過添加活性元素制備，但是存在的問題主要有:釬料的鋪展性較差，容易形成虛焊和漏焊現象；Al?Si基體的枝晶結構塑性差，加工性能不佳；長效變質效果不佳，焊縫金相組織重現枝晶結構，導致焊縫力學性能下降。
【發明內容】
[0003]有鑒于此，本發明的目的在于提出一種真空高溫鋁釬料及其制備方法，以提高鋁釬材的鋪展性和加工性能。
[0004]基于上述目的，本發明提供的真空高溫鋁釬料的制備方法包括以下步驟:
[0005]取經過預處理的鋁錠，控制爐溫為700?750°C進行鋁錠熔煉；
[0006]待鋁錠完全熔化后，向爐中加入表面覆蓋劑，使熔化后的鋁液表面覆蓋表面覆蓋劑；
[0007]立即向鋁液中加入單晶硅，爐溫保持在700?780°C ；
[0008]待硅熔化后，向鋁液中加入鑭鹽變質劑；
[0009]繼續向鋁液中加入金屬鎂，待金屬鎂熔化后保溫30?60分鐘；
[0010]繼續向鋁液中加入金屬鍶，待金屬鍶熔化后保溫8?20分鐘；
[0011]最后，對爐中的混合溶液精煉除渣后即可澆注獲得真空高溫鋁釬料。
[0012]可選地，所述鋁錠的預處理包括將鋁錠表面進行去污或噴砂處理。
[0013]較佳地，根據鋁液液面覆蓋情況，及時補充適當量的表面覆蓋劑使鋁液表面完全被覆蓋。
[0014]優選地，所述表面覆蓋劑為質量比為1:0.5?2的經過煅燒處理的氯化鋰和氯化鉀，在使用前，將表面覆蓋劑進行150?250°C干燥I?3小時。
[0015]可選地，所述金屬鎂為鋁箔包裹的鎂錠，該鎂錠的燒失量控制在30?50%，在使用前，將鎂錠進行100?200°C干燥I?3小時。
[0016]可選地，所述金屬鍶為鋁箔包覆的鍶錠，在使用前，將鍶錠進行100?200°C干燥I?3小時。
[0017]較佳地，在使用前，將單晶硅進行100?200°C干燥I?3小時。
[0018]優選地，所述鑭鹽變質劑為鑭鉀變質劑，在使用前，將鑭鹽變質劑進行100?200°C干燥I?3小時。
[0019]較佳地，采用惰性氣體對爐料進行精煉。
[0020]本發明還提供一種真空高溫鋁釬料，所述真空高溫鋁釬料根據上述真空高溫鋁釬料的制備方法制得，所述鋁釬料的熔點為575?580°C。
[0021]可選地所述真空高溫鋁釬料由以下原料按照各重量份組成:鋁錠85?95份、單質硅8?14、鑭鹽變質劑2?5份、鎂2?4份和鍶0.02?0.5份。
[0022]從上面所述可以看出，根據本發明提供的真空高溫鋁釬料的制備方法得到的鋁釬料具有以下優點:(I)本發明提供的真空高溫鋁釬料在鋁合金表面的流動性得到明顯提高，焊接后焊縫無明顯漏焊等現象，并且無損檢測結果也表明焊縫組織均勻，無明顯虛焊、漏焊等缺陷。(2)去除鋁合金表面氧化膜效果佳。(3)長效變質效果佳，焊接后焊縫組織枝晶結構得到有效抑制。高溫焊接后的焊縫組織仍具有較好的微觀組織結構，焊縫組織中不存在硅枝晶結構，能有效的提升焊縫部位的力學性能，特別是抗彎曲性能(彎曲角不小于120° )。(4)焊縫力學性能有效得到提升。(5)焊縫抗腐蝕效果佳。(6)有效地改善了 Ai?Si真空高溫釬料的加工塑性；明顯地提升了鋁釬料的加工塑性，易于加工成絲材、箔材等型材，滿足各類焊接需求。
【具體實施方式】
[0023]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本發明進一步詳細說明。
[0024]真空聞溫招針料的制備主要基于Al?Si共晶的基礎上，添加變質劑、活性兀素等物質,通過高溫熔煉、變質、精煉等工藝加工制備而成。
[0025]作為本發明的一個實施例，所述真空高溫鋁釬料的制備方法包括:
[0026]首先，稱取87Kg鋁錠，將其表面進行去污或噴砂處理，然后將鋁錠置于干燥的熔煉坩堝爐中，控制爐溫在730 V左右，使鋁錠在爐中熔化。
[0027]待鋁錠完全熔化后，向爐中加入預先經過200°C干燥2小時預處理的表面覆蓋劑，使熔化后的鋁液表面覆蓋該表面覆蓋劑(加入量以表面覆蓋劑將液體表面全部覆蓋為準)，防止鋁液氧化，達到隔絕空氣的目的。其中，所述表面覆蓋劑為質量比為1:1的經過煅燒處理的氯化鋰和氯化鉀。
[0028]然后立即向鋁液中加入預先經過120°C干燥1.8小時預處理的9.2Kg單質硅，爐溫保持在760°C左右。期間，鋁液液面覆蓋情況，及時補充適當量的表面覆蓋劑使鋁液表面完全被覆蓋。
[0029]待硅完全熔化后，向鋁液中加入預先經過120°C干燥2.2小時預處理的3Kg鑭鹽變質劑。其中，所述鑭鹽變質劑為鑭鉀變質劑。
[0030]繼續向鋁液中加入預先經過130 0C干燥2小時預處理的3.5Kg用鋁箔包覆的鎂錠，待鎂錠完全熔化后保溫40分鐘左右。鎂錠的燒失量控制在30?50%。
[0031]繼續向鋁液中加入經過125°C干燥1.9小時預處理的0.03Kg用鋁箔包覆的鍶錠，待銀徒完全溶化后保溫10分鐘左右。
[0032]最后，采用惰性氣體對爐中的混合溶液精煉除渣后即可澆注，獲得熔點為575°C的真空高溫鋁釬料。[0033]作為本發明的另一個實施例，所述真空高溫鋁釬料的制備方法包括:
[0034]首先，稱取93Kg鋁錠，將其表面進行去污或噴砂處理，然后將鋁錠置于干燥的熔煉坩堝爐中，控制爐溫在755°C左右，使鋁錠在爐中熔化。
[0035]待鋁錠完全熔化后，向爐中加入預先經過220°C干燥2.5小時預處理的表面覆蓋齊U，使熔化后的鋁液表面覆蓋該表面覆蓋劑(加入量以表面覆蓋劑將液體表面全部覆蓋為準)，防止鋁液氧化，達到隔絕空氣的目的。其中，所述表面覆蓋劑為質量比為1:1.5的經過煅燒處理的氯化鋰和氯化鉀。
[0036]然后立即向鋁液中加入預先經過140°C干燥2.8小時預處理的11.5Kg單質硅，爐溫保持在780°C左右。期間，鋁液液面覆蓋情況，及時補充適當量的表面覆蓋劑使鋁液表面完全被覆蓋。
[0037]待硅完全熔化后，向鋁液中加入預先經過105°C干燥2.1小時預處理的2.8Kg鑭鹽變質劑。其中，所述鑭鹽變質劑為鑭鉀變質劑。
[0038]繼續向鋁液中加入預先經過188 0C干燥2小時預處理的2.6Kg用鋁箔包覆的鎂錠，待鎂錠完全熔化后保溫55分鐘左右。鎂錠的燒失量控制在30?50%。
[0039]繼續向鋁液中加入經過175°C干燥1.6小時預處理的0.045Kg用鋁箔包覆的鍶錠，待銀徒完全溶化后保溫15分鐘左右。
[0040]最后，采用惰性氣體對爐中的混合溶液精煉除渣后即可澆注，獲得熔點為578°C的真空高溫鋁釬料。
[0041]作為本發明的又一個實施例，所述真空高溫鋁釬料的制備方法包括:
[0042]首先，稱取90Kg鋁錠，將其表面進行去污或噴砂處理，然后將鋁錠置于干燥的熔煉坩堝爐中，控制爐溫在770 V左右，使鋁錠在爐中熔化。
[0043]待鋁錠完全熔化后，向爐中加入預先經過225°C干燥I小時預處理的表面覆蓋劑，使熔化后的鋁液表面覆蓋該表面覆蓋劑(加入量以表面覆蓋劑將液體表面全部覆蓋為準)，防止鋁液氧化，達到隔絕空氣的目的。其中，所述表面覆蓋劑為質量比為1:1.2的經過煅燒處理的氯化鋰和氯化鉀。
[0044]然后立即向鋁液中加入預先經過180°C干燥2小時預處理的10.6Kg單質硅，爐溫保持在720°C左右。期間，鋁液液面覆蓋情況，及時補充適當量的表面覆蓋劑使鋁液表面完全被覆蓋。
[0045]待硅完全熔化后，向鋁液中加入預先經過170°C干燥1.8小時預處理的4.8Kg鑭鹽變質劑。其中，所述鑭鹽變質劑為鑭鉀變質劑。
[0046]繼續向鋁液中加入預先經過155 °C干燥2小時預處理的3.3Kg用鋁箔包覆的鎂錠，待鎂錠完全熔化后保溫50分鐘左右。鎂錠的燒失量控制在30?50%。
[0047]繼續向鋁液中加入經過160°C干燥3小時預處理的0.028Kg用鋁箔包覆的鍶錠，待銀徒完全溶化后保溫13分鐘左右。
[0048]最后，采用惰性氣體對爐中的混合溶液精煉除渣后即可澆注，獲得熔點為580°C的真空高溫鋁釬料。
[0049]熔融鎂表面形成的氧化膜不像鋁氧化膜那樣阻礙氧化反應，反之，它還加速氧化過程。隨著溫度的升高氧化速率也迅速增大，甚至會發生自燃。一般鋁鎂合金的熔煉均采用直接加鎂錠的方法。雖然鎂的熔點比鋁低10度左右，但前者的熔煉溫度比后者低100度，同時考慮到鎂的燒蝕和氧化因素，本發明采取在硅變質之后、精煉之前加入活化元素鎂，并采用鋁箔包覆鎂錠加入方式，以減少鎂的燒失量。
[0050]采用鍶鑭對硅進行長效變質。其最大特點:一，變質效果佳，釬料的塑性得到很大提聞，針料的流動性明顯聞于未變質招娃針料；二，針焊后焊縫仍具有變質效果，提聞了焊縫的機械性能，特別是焊縫的抗彎能力達到180°C。
[0051]對比測試:
[0052]將本發明提供的真空高溫鋁釬料在6063、3A21等型材搭接焊，并對對接焊和T字形焊等進行了焊接流動性、剪切強度、抗拉強度、抗彎曲性能等焊接性能測試。
[0053]試驗結果證明:本發明提供的真空高溫鋁釬料的流動性明顯優于傳統釬料，采用T字型焊接，焊縫無漏焊、虛焊等現象。以3A21和6063為對象，采用對接焊，焊縫抗拉強度接近于母材自身強度。焊縫抗彎曲性能大大優于傳統釬料，彎曲角不小于120°。
[0054]焊接性能:
[0055]
【權利要求】
1.一種真空高溫鋁釬料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 取經過預處理的鋁錠，控制爐溫為700?750°C進行鋁錠熔煉； 待鋁錠完全熔化后，向爐中加入表面覆蓋劑，使熔化后的鋁液表面覆蓋表面覆蓋劑； 立即向鋁液中加入單晶硅，爐溫保持在700?780°C ； 待硅熔化后，向鋁液中加入鑭鹽變質劑； 繼續向鋁液中加入金屬鎂，待金屬鎂熔化后保溫30?60分鐘； 繼續向鋁液中加入金屬鍶，待金屬鍶熔化后保溫8?20分鐘； 最后，對爐中的混合溶液精煉除渣后即可澆注獲得真空高溫鋁釬料。
2.根據權利要求1所述的真空高溫鋁釬料的制備方法，其特征在于，所述鋁錠的預處理包括將鋁錠表面進行去污或噴砂處理。
3.根據權利要求1所述的真空高溫鋁釬料的制備方法，其特征在于，根據鋁液液面覆蓋情況，及時補充適當量的表面覆蓋劑使鋁液表面完全被覆蓋。
4.根據權利要求3所述的真空高溫鋁釬料的制備方法，其特征在于，所述表面覆蓋劑為質量比為1:0.5?2的經過煅燒處理的氯化鋰和氯化鉀，在使用前，將表面覆蓋劑進行150?250°C干燥I?3小時。
5.根據權利要求1所述的真空高溫鋁釬料的制備方法，其特征在于，所述金屬鎂為鋁箔包裹的鎂錠，該鎂錠的燒失量控制在30?50%，在使用前，將鎂錠進行100?200°C干燥I?3小時。
6.根據權利要求1所述的真空高溫鋁釬料的制備方法，其特征在于，所述金屬鍶為鋁箔包覆的鍶錠，在使用前，將鍶錠進行100?200°C干燥I?3小時。
7.根據權利要求1所述的真空高溫鋁釬料的制備方法，其特征在于，所述鑭鹽變質劑為鑭鉀變質劑，在使用前，將鑭鹽變質劑進行100?200°C干燥I?3小時。
8.根據權利要求1所述的真空高溫鋁釬料的制備方法，其特征在于，采用惰性氣體對爐料進行精煉。
9.一種真空高溫鋁釬料，其特征在于，所述真空高溫鋁釬料根據權利要求1?8中任意一項所述的真空高溫鋁釬料的制備方法制得，所述鋁釬料的熔點為575?580°C。
10.根據權利要求9所述的真空高溫鋁釬料，其特征在于，所述真空高溫鋁釬料由以下原料按照各重量份組成:鋁錠85?95份、單質硅8?14份、鑭鹽變質劑2?5份、鎂2?4份和鍶0.02?0.5份。
【文檔編號】B23K35/28GK103624416SQ201310548258
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月7日 優先權日:2013年11月7日
【發明者】李辰, 辛燕, 鄭玉俠, 劉迅, 朱琳 申請人:航天科工防御技術研究試驗中心