本發明屬于釬焊材料技術領域,具體涉及一種耐腐蝕鋁合金釬料。
背景技術:
工業用鋁合金的總量于2009年已超過200萬噸,僅汽車行業的用量就達到130萬噸。在上述設備所用鋁合金結構件中,大約有15~20%的鋁合金結構件經過釬焊加工構成,按照1%的釬焊平均耗材率計算,鋁釬焊用鋁基釬料的需求量約為3000~4000噸。
鋁合金具有比強度高、耐腐蝕等優點在汽車、船舶、石油化工、航空航天等行業得到了廣泛應用。鋁合金焊接主要是指變形鋁合金的焊接,變形鋁合金分為不能熱處理強化鋁合金和可熱處理強化鋁合金,其中不能熱處理強化鋁合金是用于焊接結構的主要鋁合金。防銹鋁與可熱處理強化鋁合金相比,焊接性良好,焊接過程中會遇到一系列困難,如焊縫熱裂紋、氧化和氣孔、以及焊接界面腐蝕等,對于鋁合金的焊接,傳統方法主要以熔化焊接為主,設備復雜,焊接熱輸入量大易造成焊縫熱裂紋等缺陷。釬焊作為鋁合金連接的重要方法,具有釬焊件變形小、尺寸精度高等優點,近年來在我國得到廣泛的應用。
在焊接防銹鋁過程中,還有一個值得關注的問題是焊接界面處的耐腐蝕性能。鋁合金用焊接材料多是異質焊料(焊料成分同母材有較大差異,主要是為改善焊縫抗裂性而制定的),在焊縫界面處焊料成分與母材之間會形成微型腐蝕電池,而且多數焊料合金元素電負性大于鋁元素,這樣會造成焊縫界面處發生局部腐蝕,造成焊接缺陷,降低焊接質量。
因此開發出一種熔點低、釬焊性能優良,且具有一定耐腐蝕性能的鋁合金釬料,并采用一種加工工藝簡單、成本低的釬料制備技術具有重要的工業應用意義。
技術實現要素:
本發明提出一種耐腐蝕鋁合金釬料,該鋁基焊料具有熔點低、耐腐蝕、高強度與高的鋪展性的優點。
本發明的技術方案是這樣實現的:
一種耐腐蝕鋁合金釬料,按照重量百分數計算,包括以下原料制成:
Si 0.8~1.3%、Cu 10~20%、Sn 4~8%、Cr 0.9~1.5%、P 0.3~1.2%、NaF0.04~0.16%與Mg 0.2~0.7%,余量為鋁。
進一步,按照重量百分數計算,包括以下原料制成:
Si 0.9~1.2%、Cu 12~18%、Sn 4~7%、Cr 1.0~1.4%、P 0.4~1.1%、NaF0.06~0.15%與Mg 0.2~0.6%,余量為鋁。
進一步,按照重量百分數計算,包括以下原料制成:
Si 1%、Cu 15%、Sn 6%、Cr 1.2%、P 0.8%、NaF 0.1%與Mg 0.4%,余量為鋁。
進一步,按照重量百分數計算,包括以下原料制成:
Si 0.8%、Cu 20%、Sn 4%、Cr 0.9%、P 0.3%、NaF 0.04%與Mg 0.2%,余量為鋁。
進一步,按照重量百分數計算,包括以下原料制成:
Si 1.3%、Cu 10%、Sn 8%、Cr 1.5%、P 1.2%、NaF 0.16%與Mg 0.7%,余量為鋁。
本發明一種耐腐蝕鋁合金釬料的制備方法,包括以下步驟:
(1)母鑄錠制備:
取上述原材料,按上述重量百分數配比放入真空感應熔煉爐中,抽取真空至6.0×10-3Pa后,充入0.15MPa的氮氣進行感應熔煉,反復熔煉5~10次后澆注到爐內鐵制模具中,得到成分均勻的母鑄錠;
(2)聲納清洗:
將由步驟(1)得到的母鑄錠破碎成的顆粒,去除氧化皮后,置于丙酮中超聲波清洗;
(3)釬料成型:
將由步驟(2)處理的母鑄錠放入真空旋淬系統下端石英管中,啟動真空旋淬系統,抽取感應爐腔真空至6.0×10-3Pa后充入0.15MPa的氮氣保護;真空旋淬系統的高頻感應線圈加熱石英管中的母合金使其熔化,熔煉1~2min后,用純氬氣把熔融合金液通過石英管底部噴射注入真空旋淬系統的銅模中,噴射壓力差為0.5~0.8MPa,隨銅模冷卻即得。
本發明的有益效果:
1、耐腐蝕鋁合金釬料,熔化溫度范圍為480~510℃,釬焊溫度為520℃~532℃。
2、本發明的釬料具有較高的強度,配合QJ201釬劑釬焊3003鋁合金,接頭剪切強度大于80MPa,本發明所得釬料適用于固相線溫度在520℃以上的鋁合金的釬焊,適用的釬焊方法有火焰釬焊、感應釬焊、爐中釬焊和氣保護釬焊。
3、本發明在耐腐蝕鋁合金釬料的基礎上面加入NaF與P不僅可以降低熔點,提高了焊料的耐腐蝕性能,腐蝕電流密度為1.752~2.113μAcm-2。
具體實施方式
實施例1
一種耐腐蝕鋁合金釬料,按照重量百分數計算,包括以下原料制成:
Si 1%、Cu 15%、Sn 6%、Cr 1.2%、P 0.8%、NaF 0.1%與Mg 0.4%,余量為鋁。
制備方法,包括以下步驟:
(1)母鑄錠制備:
取上述原材料,按上述重量百分數配比放入真空感應熔煉爐中,抽取真空至6.0×10-3Pa后,充入0.15MPa的氮氣進行感應熔煉,反復熔煉5~10次后澆注到爐內鐵制模具中,得到成分均勻的母鑄錠;
(2)聲納清洗:
將由步驟(1)得到的母鑄錠破碎成的顆粒,去除氧化皮后,置于丙酮中超聲波清洗;
(3)釬料成型:
將由步驟(2)處理的母鑄錠放入真空旋淬系統下端石英管中,啟動真空旋淬系統,抽取感應爐腔真空至6.0×10-3Pa后充入0.15MPa的氮氣保護;真空旋淬系統的高頻感應線圈加熱石英管中的母合金使其熔化,熔煉1~2min后,用純氬氣把熔融合金液通過石英管底部噴射注入真空旋淬系統的銅模中,噴射壓力差為0.5~0.8MPa,隨銅模冷卻即得。
按照GB11363-89《釬焊接頭強度試驗方法》,配用QJ201爐中釬焊3003鋁合金,釬焊溫度520℃,釬焊接頭抗剪強度≥80Mpa。在制得釬料合金棒上截取長度為0.5mm的試樣進行腐蝕試驗(動電位極化曲線),測得腐蝕電流密度為1.752μA cm-2。
實施例2
一種耐腐蝕鋁合金釬料,按照重量百分數計算,包括以下原料制成:
Si 0.8%、Cu 20%、Sn 4%、Cr 0.9%、P 0.3%、NaF 0.04%與Mg 0.2%,余量為鋁。
制備方法與實施例1基本相同,不同之處在于各原料含量不一樣。
按照GB11363-89《釬焊接頭強度試驗方法》,配用QJ201爐中釬焊3003鋁合金,釬焊溫度526℃,釬焊接頭抗剪強度≥82Mpa。在制得釬料合金棒上截取長度為0.5mm的試樣進行腐蝕試驗(動電位極化曲線),測得腐蝕電流密度為1.925μA cm-2。
實施例3
一種耐腐蝕鋁合金釬料,按照重量百分數計算,包括以下原料制成:
Si 1.3%、Cu 10%、Sn 8%、Cr 1.5%、P 1.2%、NaF 0.16%與Mg 0.7%,余量為鋁。
制備方法與實施例1基本相同,不同之處在于各原料含量不一樣。
按照GB11363-89《釬焊接頭強度試驗方法》,配用QJ201爐中釬焊3003鋁合金,釬焊溫度528℃,釬焊接頭抗剪強度≥81Mpa。在制得釬料合金棒上截取長度為0.5mm的試樣進行腐蝕試驗(動電位極化曲線),測得腐蝕電流密度為2.025μA cm-2。
實施例4
一種耐腐蝕鋁合金釬料,按照重量百分數計算,包括以下原料制成:
Si 0.9%、Cu 18%、Sn 7%、Cr 0.9%、P 1.2%、NaF 0.16%與Mg 0.6%,余量為鋁。
制備方法與實施例1基本相同,不同之處在于各原料含量不一樣。
按照GB11363-89《釬焊接頭強度試驗方法》,配用QJ201爐中釬焊3003鋁合金,釬焊溫度532℃,釬焊接頭抗剪強度≥80Mpa。在制得釬料合金棒上截取長度為0.5mm的試樣進行腐蝕試驗(動電位極化曲線),測得腐蝕電流密度為2.113μA cm-2。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已,并不用以限制本發明,凡在本發明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。