鋁合金釬料及其制備方法與流程

本發明涉及鋁合金焊接技術領域，尤其涉及一種鋁合金釬料、及該鋁合金釬料的制備方法。

背景技術：

鋁及鋁合金由于具有密度小、導熱率高、電導率高、強度高、耐蝕性好、及比強度高等優點，被廣泛應用于航空、航天、石化、汽車、及機械等領域。

釬焊作為一種重要的連接方法，具有加熱溫度較低、母材不易熔化、結構變形小、生產效率高、接頭美觀等優點，在實際生產中得到越來越廣泛的應用。

鋁-硅釬料具有潤濕性佳、流動性好、抗腐蝕性強等優點，成為目前使用最廣泛的鋁及鋁合金釬焊用釬料。然而，鋁及鋁合金與鋁-硅釬料的熔點相近，在采用鋁-硅釬料對鋁及鋁合金進行釬焊的過程中，鋁及鋁合金易出現過燒、溶蝕等現象，從而影響焊接成品的連接強度。

技術實現要素：

本發明的主要目的在于提供一種鋁合金釬料，旨在降低鋁合金釬料的熔點并提高焊接成品的連接強度。

為解決上述技術問題，本發明提供的鋁合金釬料含有質量百分比含量為11～13％的硅、質量百分比含量為0.1～1.0％的鑭、余量為鋁。

優選地，該鋁合金釬料含有質量百分比含量為12％的硅、質量百分比含量為0.3％的鑭、余量為鋁。

優選地，該鋁合金釬料還含有銅，該銅的質量百分比含量大于0，小于等于0.3％。

優選地，該銅的質量百分比含量為0.2％。

優選地，該鋁合金釬料還含有鋅，該鋅的質量百分比含量大于0，小于等于0.2％。

優選地，該鋅的質量百分比含量為0.1％。

優選地，該鋁合金釬料還含有鐵，該鐵的質量百分比含量大于0，小于等于0.8％。

優選地，該鐵的質量百分比含量為0.5％。

本發明還提供一種鋁合金釬料的制備方法，包括以下步驟：

提供鋁塊，對鋁塊進行加熱處理，使鋁塊熔化；

提供硅塊，將硅塊加入至處于熔化狀態的鋁中，對硅塊和處于熔化狀態的鋁進行保溫處理，使硅塊熔化，獲得鋁硅合金液；

提供鑭塊，將鑭塊加入至鋁硅合金液中，對該鑭塊和鋁硅合金液進行加熱處理，獲得多元合金混合液；

對該多元合金混合液進行成型處理，獲得鋁合金釬料，該鋁合金釬料含有質量百分比含量為11～13％的硅、質量百分比含量為0.1～1.0％的鑭、余量為鋁。

優選地，獲得鋁硅合金液后，將鑭塊加入至鋁硅合金液中之前，還包括：

于鋁硅合金液中加入銅塊、鋅塊、鐵塊三者中至少一種，獲得混合物；

對該混合物進行加熱處理，使該混合物熔化，再將鑭塊加入至處于熔化狀態的混合物中，對該鑭塊和處于熔化狀態的混合物進行加熱處理，獲得多元合金混合液。

本發明技術方案的鋁合金釬料含有質量百分比含量為11～13％的硅、質量百分比含量為0.1～1.0％的鑭、余量為鋁。鋁和硅可作為該鋁合金釬料的基體，鑭可降低該鋁合金釬料的熔點，因而可避免待焊鋁或鋁合金元件的溶蝕，提高焊接強度。

此外，采用該鋁合金釬料將鋁或鋁合金元件釬焊于其他元件時，處于焊縫中的鋁合金釬料逐漸凝固，以將鋁或鋁合金元件與其他元件連接。在鋁合金釬料凝固的過程中，鑭作為變質劑，富集在固/液界面的凝固前沿，可阻止處于液相狀態的硅原子向初生相擴散，從而減慢初生硅的長大速度，使得初生硅的粒徑較小，可進一步提高鋁或鋁合金元件與其他元件的焊接強度。進一步地，該鑭還可使該鋁合金釬料具有流動性佳和鋪展性好的優點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖示出的結構獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例1-5的鋁合金釬料與實施例6的現有的鋁合金釬料的熔點對比圖。

圖2為本發明實施例1-5的鋁合金釬料與實施例6的現有的鋁合金釬料的鋪展面積對比圖。

圖3為采用本發明實施例1-5的鋁合金釬料進行釬焊的釬焊成品與采用實施例6的現有的鋁合金釬料進行釬焊的釬焊成品的抗拉伸強度對比圖。

本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

需要說明，本發明實施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……)僅用于解釋在某一特定姿態(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關系、運動情況等，如果該特定姿態發生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。

另外，在本發明中涉及“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，各個實施例之間的技術方案可以相互結合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠實現為基礎，當技術方案的結合出現相互矛盾或無法實現時應當認為這種技術方案的結合不存在，也不在本發明要求的保護范圍之內。

本發明提供的鋁合金釬料含有質量百分比含量為11～13％的硅、質量百分比含量為0.1～1.0％的鑭、余量為鋁。

本發明技術方案的鋁合金釬料含有質量百分比含量為11～13％的硅、質量百分比含量為0.1～1.0％的鑭、余量為鋁。鋁和硅可作為該鋁合金釬料的基體，鑭可降低該鋁合金釬料的熔點，因而可避免待焊鋁或鋁合金元件的溶蝕，提高焊接強度。此外，采用該鋁合金釬料將鋁或鋁合金元件釬焊于其他元件時，處于焊縫中的鋁合金釬料逐漸凝固，以將鋁或鋁合金元件與其他元件連接。在鋁合金釬料凝固的過程中，鑭作為變質劑，富集在固/液界面的凝固前沿，可阻止處于液相狀態的硅原子向初生相擴散，從而減慢初生硅的長大速度，使得初生硅的粒徑較小，可進一步提高鋁或鋁合金元件與其他元件的焊接強度。

進一步地，該鑭還可使該鋁合金釬料具有流動性佳和鋪展性好的優點。

該鋁合金釬料含有質量百分比含量為12％的硅、質量百分比含量為0.3％的鑭、余量為鋁。

本發明技術方案的鋁合金釬料含有質量百分比含量為12％的硅、質量百分比含量為0.3％的鑭、余量為鋁。上述質量百分比含量的硅、鑭、鋁可進一步降低鋁合金釬料的熔點，提高鋁或鋁合金元件與其他元件的焊接強度。

該鋁合金釬料還含有銅，該銅的質量百分比含量大于0，小于等于0.3％。

本發明技術方案的鋁合金釬料還含有銅，該銅的質量百分比含量大于0，小于等于0.3％，銅可降低鋁合金釬料的熔點。

該銅的質量百分比含量為0.2％。

本發明技術方案的鋁合金釬料還含有質量百分比含量為0.2％的銅，該含量范圍內的銅可有效地降低鋁合金釬料的熔點。

該鋁合金釬料還含有鋅，該鋅的質量百分比含量大于0，小于等于0.2％。

本發明技術方案的鋁合金釬料還含有鋅，該鋅的質量百分比含量大于0，小于等于0.2％，鋅可降低鋁合金釬料的熔點。

該鋅的質量百分比含量為0.1％。

本發明技術方案的鋁合金釬料還含有質量百分比含量為0.1％的鋅，該含量范圍內的鋅可有效地降低鋁合金釬料的熔點。

該鋁合金釬料還含有鐵，該鐵的質量百分比含量大于0，小于等于0.8％。

本發明技術方案的鋁合金釬料還含有鐵，該鐵的質量百分比含量大于0，小于等于0.8％，鐵可提高釬焊產品的連接強度。

該鐵的質量百分比含量為0.5％。

本發明技術方案的鋁合金釬料還含有質量百分比含量為0.5％的鐵，該含量范圍內的鐵可有效地提高釬焊產品的連接強度。

本發明還提供一種鋁合金釬料的制備方法，包括以下步驟：

提供鋁塊，將鋁塊放入坩堝內，將坩堝置于溫度為700～800℃的熔煉爐內，對鋁塊進行加熱處理，使鋁塊完全熔化；

提供硅塊，將硅塊加入至處于熔化狀態的鋁中，對硅塊和處于熔化狀態的鋁進行保溫處理，使硅塊熔化，獲得鋁硅合金液，該保溫處理的時間為10～20分鐘；

提供鑭塊，將鑭塊加入至鋁硅合金液中，充分攪拌，對該鑭塊和鋁硅合金液進行加熱處理，即，將熔煉爐的溫度上升至700～900℃，待鑭塊完全融化后，保溫10～20分鐘，獲得多元合金混合液；

對該多元合金混合液進行成型處理，獲得鋁合金釬料，該鋁合金釬料含有質量百分比含量為11～13％的硅、質量百分比含量為0.1～1.0％的鑭、余量為鋁。該成型處理可為澆鑄處理，將多元合金混合液澆鑄為鑄錠。

可以理解的，該鋁塊、硅塊及鑭塊的純度大于99.6％。

本發明技術方案的鋁合金釬料含有質量百分比含量為11～13％的硅、質量百分比含量為0.1～1.0％的鑭、余量為鋁。鋁和硅可作為該鋁合金釬料的基體，鑭可降低該鋁合金釬料的熔點，因而可避免待焊鋁或鋁合金元件的溶蝕，提高焊接強度。

此外，采用該鋁合金釬料將鋁或鋁合金元件釬焊于其他元件時，處于焊縫中的鋁合金釬料逐漸凝固，以將鋁或鋁合金元件與其他元件連接。在鋁合金釬料凝固的過程中，鑭作為變質劑，富集在固/液界面的凝固前沿，可阻止處于液相狀態的硅原子向初生相擴散，從而減慢初生硅的長大速度，使得初生硅的粒徑較小，可進一步提高鋁或鋁合金元件與其他元件的焊接強度。

進一步地，該鑭還可使該鋁合金釬料具有流動性佳和鋪展性好的優點。

獲得鋁硅合金液后，提供鑭塊前，還包括以下步驟：

于鋁硅合金液中加入銅塊、鋅塊、鐵塊三者中至少一種，獲得混合物；

對該混合物進行加熱處理，使該混合物熔化，再將鑭塊加入至處于熔化狀態的混合物中，對該鑭塊和處于熔化狀態的混合物進行加熱處理，獲得多元合金混合液。

可以理解的，該銅塊、鋅塊、鐵塊的純度大于99.6％。

具體地，可將銅塊、鋅塊、鐵塊三者中至少一種加入到鋁硅合金液中，將熔煉爐的溫度上升至700～900℃，待混合物完全融化后，得到混合液體，將該混合液體保溫10～20分鐘。

具體地，可將鑭塊加入到該混合液體中，成分攪拌，待鑭完全融化后，保溫10～20分鐘，得到該多元合金混合液，對該多元合金混合液進行成型處理，得到該鋁合金釬料。

實施例一：

1、提供原料，該原料包括鋁塊、硅塊、鑭、銅塊、鋅塊及鐵塊。其中，該鋁塊占該原料的質量百分比含量為91.35％，該硅塊占該原料的質量百分比含量為7.92％，該鑭占該原料的質量百分比含量為0.08％，該銅塊占該原料的質量百分比含量為0.2％，該鋅塊占該原料的質量百分比含量為0.15％，該鐵塊占該原料的質量百分比含量為0.3％，可以理解的，原料各組分在熔煉過程中會進行除雜處理，使得各組分會有所損失，其中相較于其他組份，鋁塊的損失較大。

2、將鋁塊放入坩堝內，然后將坩堝置于溫度為750℃的熔煉爐內，使鋁塊完全熔化；

3、將加入至處于熔化狀態的鋁中，保溫10分鐘，得到鋁硅合金液；

4、將加入到混合液體中，充分攪拌，待鑭完全熔化后，保溫10分鐘；

5、將溶液澆鑄成鑄錠，即得鋁合金釬料，該鋁合金釬料含有質量百分比含量為11％的硅、質量百分比含量為0.1％的鑭、質量百分比含量為0.25％的銅，質量百分比含量為0.2％的鋅、質量百分比含量為0.35％的鐵、余量為鋁。

參圖1-3，實施例一的鋁合金釬料的熔點為585℃，鋪展面積為184mm²，采用實施例一的鋁合金釬料的釬焊成品的抗拉伸強度為89mpa。

實施例二：

1、提供原料，該原料包括鋁塊、硅塊、鑭、銅塊、鋅塊及鐵塊。其中，該鋁塊占該原料的質量百分比含量為90.49％，該硅塊占該原料的質量百分比含量為8.8％，該鑭占該原料的質量百分比含量為0.28％，該銅塊占該原料的質量百分比含量為0.11％，該鋅塊占該原料的質量百分比含量為0.07％，該鐵塊占該原料的質量百分比含量為0.25％，可以理解的，原料各組分在熔煉過程中會進行除雜處理，使得各組分會有所損失，其中相較于其他組份，鋁塊的損失較大。

2、將鋁塊放入坩堝內，然后將坩堝置于溫度為680℃的熔煉爐內，使鋁塊完全熔化；

3、將加入至處于熔化狀態的鋁中，保溫12分鐘，得到鋁硅合金液；

4、將加入到混合液體中，充分攪拌，待鑭完全熔化后，保溫2分鐘；

5、將溶液澆鑄成鑄錠，即得鋁合金釬料，該鋁合金釬料含有質量百分比含量為12％的硅、質量百分比含量為0.3％的鑭、質量百分比含量為0.13％的銅，質量百分比含量為0.1％的鋅、質量百分比含量為0.3％的鐵、余量為鋁。

參圖1-3，實施例二的鋁合金釬料的熔點為581℃，鋪展面積為202mm²，采用實施例二的鋁合金釬料的釬焊成品的抗拉伸強度為96mpa。

實施例三：

1、提供原料，該原料包括鋁塊、硅塊、鑭、銅塊、鋅塊及鐵塊。其中，該鋁塊占該原料的質量百分比含量為90％，該硅塊占該原料的質量百分比含量為8.52％，該鑭占該原料的質量百分比含量為0.48％，該銅塊占該原料的質量百分比含量為0.25％，該鋅塊占該原料的質量百分比含量為0.15％，該鐵塊占該原料的質量百分比含量為0.6％，可以理解的，原料各組分在熔煉過程中會進行除雜處理，使得各組分會有所損失，其中相較于其他組份，鋁塊的損失較大。

2、將鋁塊放入坩堝內，然后將坩堝置于溫度為690℃的熔煉爐內，使鋁塊完全熔化；

3、將加入至處于熔化狀態的鋁中，保溫15分鐘，得到鋁硅合金液；

4、將加入到混合液體中，充分攪拌，待鑭完全熔化后，保溫15分鐘；

5、將溶液澆鑄成鑄錠，即得鋁合金釬料，該鋁合金釬料含有質量百分比含量為12％的硅、質量百分比含量為0.5％的鑭、質量百分比含量為0.3％的銅、質量百分比含量為0.2％的鋅、質量百分比含量為0.7％的鐵、余量為鋁。

參圖1-3，實施例三的鋁合金釬料的熔點為583℃，鋪展面積為195mm²，采用實施例三的鋁合金釬料的釬焊成品的抗拉伸強度為93mpa。

實施例四：

1、提供原料，該原料包括鋁塊、硅塊、鑭、銅塊、鋅塊及鐵塊。其中，該鋁塊占該原料的質量百分比含量為90.7％，該硅塊占該原料的質量百分比含量為8.1％，該鑭占該原料的質量百分比含量為0.68％，該銅塊占該原料的質量百分比含量為0.12％，該鋅塊占該原料的質量百分比含量為0.1％，該鐵塊占該原料的質量百分比含量為0.3％，可以理解的，原料各組分在熔煉過程中會進行除雜處理，使得各組分會有所損失，其中相較于其他組份，鋁塊的損失較大。

2、將鋁塊放入坩堝內，然后將坩堝置于溫度為730℃的熔煉爐內，使鋁塊完全熔化；

3、將加入至處于熔化狀態的鋁中，保溫18分鐘，得到鋁硅合金液；

4、將加入到混合液體中，充分攪拌，待鑭完全熔化后，保溫18分鐘；

5、將溶液澆鑄成鑄錠，即得鋁合金釬料，該鋁合金釬料含有質量百分比含量為11％的硅、質量百分比含量為0.7％的鑭、質量百分比含量為0.15％的銅、質量百分比含量為0.13％的鋅、質量百分比含量為0.35％的鐵、余量為鋁。

參圖1-3，實施例四的鋁合金釬料的熔點為584℃，鋪展面積為191mm²，采用實施例四的鋁合金釬料的釬焊成品的抗拉伸強度為91mpa。

實施例五：

1、提供原料，該原料包括鋁塊、硅塊、鑭、銅塊、鋅塊及鐵塊。其中，該鋁塊占該原料的質量百分比含量為88.55％，該硅塊占該原料的質量百分比含量為10％，該鑭占該原料的質量百分比含量為0.9％，該銅塊占該原料的質量百分比含量為0.15％，該鋅塊占該原料的質量百分比含量為0.1％，該鐵塊占該原料的質量百分比含量為0.3％，可以理解的，原料各組分在熔煉過程中會進行除雜處理，使得各組分會有所損失，其中相較于其他組份，鋁塊的損失較大。

2、將鋁塊放入坩堝內，然后將坩堝置于溫度為800℃的熔煉爐內，使鋁塊完全熔化；

3、將加入至處于熔化狀態的鋁中，保溫20分鐘，得到鋁硅合金液；

4、將加入到混合液體中，充分攪拌，待鑭完全熔化后，保溫20分鐘；

5、將溶液澆鑄成鑄錠，即得鋁合金釬料，該鋁合金釬料含有質量百分比含量為11％的硅、質量百分比含量為1％的鑭、質量百分比含量為0.17％的銅、質量百分比含量為0.12％的鋅、質量百分比含量為0.35％的鐵、余量為鋁。

參圖1-3，實施例五的鋁合金釬料的熔點為587℃，鋪展面積為178mm²，采用實施例五的鋁合金釬料的釬焊成品的抗拉伸強度為86mpa。

實施例六：

現有技術中的鋁合金釬料含有質量百分比含量為12％的硅、余料為鋁。

參圖1-3，實施例六的鋁合金釬料的熔點為591℃，鋪展面積為154mm²，采用實施例六的鋁合金釬料的釬焊成品的抗拉伸強度為78mpa。

參圖1-3，本發明實施例一至五的鋁合金釬料的熔點均遠低于現有技術中的鋁合金釬料的熔點，實施例一至五的鋁合金釬料的鋪展面積均遠大于現有技術中的鋁合金釬料的鋪展面積，采用實施例一至五的鋁合金釬料的釬焊成品的抗拉伸強度遠大于采用實施例六的現有技術中的鋁合金釬料的釬焊成品的抗拉伸強度。

以上僅為本發明的優選實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是在本發明的發明構思下，利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域均包括在本發明的專利保護范圍內。