專利名稱：稀土異性金屬焊接材料及其制造方法
技術領域：
本發明涉及焊接技術領域，具體是涉及一種稀土異性金屬焊接材料及其制造方法。
將不同種金屬焊接在一起，由于不同金屬之間性能上的差別很大，所以焊接異種金屬通常要比焊接同種金屬困難的多，對兩種不同的金屬進行焊接時，會遇到很多的困難，比如熔化溫度相差很大時，其中一種金屬已處于熔化狀態，另一種金屬還處于固態下;兩種金屬的膨脹系數相差很大時，在焊接過程中會產生很大的熱應力，而且這種熱應力無法消除，當被焊接金屬的導熱性能和比熱各不相同時，會改變焊接時的溫度場分布，從而要改變焊縫的結晶條件，這是決定熔點較高金屬浸潤性特征的條件。異種金屬能夠獲得滿意的焊接接頭，首先取決于被焊金屬的物理-化學性能和采用焊接方法和工藝，異種金屬熔焊時，由于焊縫金屬與母材金屬在化學成份，組織及性能上的明顯差別，會引起一系列在同種金屬熔焊時所不存在的問題，這在選擇焊接方法及焊接材料以及確定工藝規范時都需要加以考慮。異性金屬熔焊的條件是母材和焊接材料必須都熔化并且共同組成焊縫金屬，該焊縫金屬不是一條截然的界線，它們之間存在著熔合區，熔合區包括焊縫中的未混合區和母材中的半熔化區，其成份與母材與焊縫都不同，且往往是介于兩者這間，實際上形成化學成份過渡層，焊縫金屬與母材金屬化學成份差別愈大愈不容易充分混合，則過渡層愈明顯，過渡層可以通過某些工藝措施加以適當控制。
從上面可以看到，不同金屬之間的焊接是比較困難的，但現代工藝的發展對將不同金屬焊接在一起的要求愈來愈多，各類特殊行業更是如此，同時傳統的鋼或鐵材料也不能滿足現代工業的要求，各種金屬，包括有色金屬及合金得到愈來愈廣泛的應用，尤為是鋁及鋁合金應用的很廣泛，但鋁和鋁合金與其它金屬焊接難度很大，鋁與有的金屬目前根本無法焊接。鋁及鋁合金的密度小，強度高，并且具有良好的導電性、導熱性和耐蝕性，與鋼結合形成構件很有實際意義，鋁能夠與鋼中的鐵、錳、鉻與鎳等元素形成有限固溶體，也會形成金屬間化合物，在不同的含量情況，鋁與鐵可分別形成多種金屬間的化合物，如FeAl，FeAl2，F3Al3，Fe2Al5，其中Fe2Al5最脆，該金屬間化合物對材料的力學性能包括顯微硬度都有明顯的影響，鋁與其它金屬的物理性能與鋼相差很多，這會在焊接時造成很大的困難。
因此對不同金屬之間的焊間，多是在焊接方法上進行改進，如熔焊，壓焊、點焊、超聲波焊接，氬弧焊，激光焊接等，這些焊接方法中有些設備復雜，并且有些焊接必須用焊液，這造成工藝復雜，焊接后還須進行清洗，這也會造成環境的污染，對異性金屬的焊接材料目前也有一些研究，如日本公開特許公報、昭61-154788，另外如CN001039986和CN001041556，這些專利文獻提供的技術，可對某些不同金屬進行焊接，但焊接性能仍有諸多缺點。
本發明的發明目的是提供一種可在低溫下進行不同金屬焊接的稀土異性金屬焊接材料及共制造方法。
實現本發明的技術解決方案是稀土異性金屬焊接材料的組成為錫為60-85%，鋅為10-35%，釹為1-2%，鎘為1-2.5，銅為0.25-0.5%，鎂為0.05-0.3%，鋁為0.11-0.20%，氯化銀為0-3%，以上參數為質量百分比，以下所述參數均為質量百分比，再另加2.0-4.0%的稀有金屬合金。
制造上述稀土異性金屬焊接材料的工藝方法是①將60-85%的錫，10-35%的鋅，1-2%的釹，1-2.5%的鎘，0.25-0.5%的銅，0.05-0.3%的鎂，0.11-0.20%的鋁和0-3%的氯化銀置入熔解用坩堝，再加上適量的木炭粉，以隔絕氧氣，將上述金屬升溫至400℃，上述金屬熔解后，充分攪拌，②然后將上述熔解后的金屬自然降溫至330℃至350℃，維持15-20分鐘，③再加入2.0-4.0%的稀有金屬合金，熔解后攪拌，然后維持15分鐘至1小時，④取出熔解合金表面的雜質，然后入模即可。
利用上述方法制作的稀土異性金屬焊接材料可廣泛用于不同時金屬之間的焊接，其具有如下的優點;①僅須用電烙鐵(100W-200W)做加熱源，即可進行焊接。②能與鋁與、銅、鐵、鋼等異性金屬焊接。③在焊接時不用任何助焊劑，均可正常進行焊接工作。④在焊接過程中，對焊件沒有腐蝕，對環境沒有污染。⑤解決了過去用電烙鐵焊接鋁與鋁，以及鋁對鎢，鎳和鉻等異性金屬無法用低溫進行焊接的難題。⑥在焊點上提高了抗拉強度，增加了抗氧化性能，提高了焊接密度，減小了焊點的電阻率，在焊接時，加熱源為100-300℃時，焊接工件的厚度可達15mm，焊接后，焊點材料起了合金的變化，提高了焊點的再熔解溫度15-25℃，即焊接焊點如用120℃，如再想把焊點重新熔化開，必須得提高溫度15-25℃，這是一種在焊接上的特殊變化。
⑦在焊接時，不用在焊件加任防保措施。
下面詳細給出本發明的實施例。
稀土異性金屬焊接材料的最佳組成成份是錫為84.41%，鋅為10%，釹為2%，鎘為2.5%，銅為0.5%，鎂為0.3%，鋁為0.9%，再另加2.4%的稀土金屬合金。
上述的稀土金屬合金的組成成份是鋅為28-35%，錫為37-43%，銅為0.3-0.6%，鎂為0.5%，鋁為0.3-0.8%，釹為0.3-0.8%，鑭為0.3-0.8%，鈰為0.3-0.8%，氯化鋅為25-35%。
上述稀土金屬合金的最佳組成成份是鋅為33%，錫為37.2%，銅為0.5%，鎂為0.5%，鋁為0.7%，釹為0.7%，鑭為0.7%，鈰為0.7%，氯化鋅為26%。
稀土異性金屬焊接材料的另一最佳組成成份是錫為59.55%，鋅為35%，釹為1%，鎘為1%，銅為0.25%，鎂為0.05%，鋁為0.04%，氯化銀為3%，再另加上述組成的3.7%的稀土金屬合金。
制造上述稀土異性金屬焊接材料的最佳工藝方法是①將錫為84.41%，鋅為10%，釹為2%，銅為0.5%，鎂為0.30%，鋁為0.09%，加入熔解用坩堝內升溫至400℃，熔后充分攪拌，再自然降溫至340℃維持15-20分鐘，坩堝內同時置有木炭粉浮在熔化金屬表面以隔絕空氣;②另加入2.4%的稀土金屬合金，熔后攪拌維持15分鐘至1小時;③加入1%的金屬鎘，攪拌熔解后，維持15-30分鐘;④取出溶液表面雜質，倒入模具中，自然冷卻至常溫。
制造稀土異性金屬焊接材料的另一最佳工藝方法是①將錫為5%，55%，鋅為35%，釹為1%，鎘為1%，鋁為0.04%，氯化銀為3%，加入溶解用坩堝內升溫至400℃，熔后充分攪拌，再自然降溫到350℃維持15-20分鐘，坩堝內同時置有木炭粉或碳酸鈣浮在熔化金屬表面以隔絕空氣;②另加入3.7%的稀土金屬合金，熔后攪拌、維持15分鐘至1小時，③加入0.25%的金屬銅，攪拌熔解后，維持15-30分鐘，④取出熔液表面雜質，倒入模具中，自然冷卻至常溫。
上述的稀土金屬合金必須在制作焊接材料前制作好，其制造方法是①將28-35%的鋅，37-43%的錫，0.3-0.6%的銅置坩堝內，加上木炭粉，加溫至810-850℃，維持15-20分鐘，將粒狀的0.5%的鎂，0.3-0.8%的鋁，0.3-0.8%的釹，0.3-0.8的鑭，0.3-0.8%的鈰分別用紙包好，再與25-35%的氯化鋅用夾持物快速置入上升溫至860℃的熔解金屬內，攪拌均勻，并完全熔解后，取出雜質，自然降溫至常溫，則制成稀土金屬合金待用。
前述稀土金屬合金的最佳組成成份的制造工藝與上述的稀土金屬合金的制作工藝相同。
利用前述的工藝方法制作的稀異性金屬焊接材料，在焊接時，先除去工件表面的污垢和氧化物，裸露出工件本身的金屬，即可焊接，對不同的金屬，也可使用焊劑，以更有效地焊接。
權利要求
1.一種稀土異性金屬焊接材料，其特征是該焊接材料的組成成份如下，其中參數為質量百分比錫為60-85%，鋅為10-35%，釹為1-2%，鎘為1-2.5%，銅為0.25-0.5%，鎂為0.05-0.3%，鋁為0.11-0.20%，氯化銀為0-3%，再另加2.0-4.0%的稀有金屬合金。
2.按權利要求1所述的稀土異性金屬焊接材料，其特征在于該焊接材料的最佳組成成份如下錫為84.4%，鋅為10%，釹為2%，鎘為2.5%，銅為0.5%，鎂為0.3%，鋁0.09%，再另加2.4%的稀土金屬合金。
3.按權利要求1所述的稀土異性金屬焊接材料，其特征在于該焊接材料的組成成份如下錫為59.55%，鋅為35%，釹為1%，鎘為1%，銅為0.25%，鎂為0.05%，鋁為0.04%，氯化銀為3%，再另加3.7%的稀土金屬合金。
4.按權利要求1所述的稀土異性金屬焊接材料，其特征在于稀土金屬合金的組成成份如下鋅為28-35%，錫為37-43%，銅為0.3-0.6%，鎂為0.05%，鋁為0.3-0.8%，釹為0.30.8%，鑭為0.3-0.8%，鈰為0.3-0.8%，氯化鋅為25-35%。
5.按權利要求2或3所述的稀土異性金屬焊接材料，其特征在于稀土金屬合金的組成成份如下鋅為33%，錫為37.2%，銅為0.5%，鎂為0.5%，鋁為0.7%釹為0.7%，鑭為0.7%，鈰為0.7%，氯化鋅為26%。
6.一種制造權利要求1所述的稀土異性金屬焊接材料的制造方法，其特征是該制造方法包括①將60-85%的錫，10-35%的鋅，1-2%的釹，1-2.5%的鎘，0.25-0.5%的銅，0.05-0.3%的鎂，0.11-0.20%的鋁和0-3%的氯化銀置入熔解用坩堝，再加上適量的木炭粉，以隔絕氧氣，將上述金屬升溫至400℃，上述金屬熔解后，充分攪拌;②然后將上述熔解后的金屬自然降溫至330℃至350℃，維持15-20分鐘;③再加入2.0-4.0%的稀有金屬合金，熔解后攪拌，然后維持溫度15分鐘至1小時;④取出熔解合金表面的雜質，然后入模即可。
7.按權利要求6所述的制造方法，其特征是該制造方法包括;①將84.41%的錫、10%的鋅，2%的釹，0.5%的銅，0.30%的鎂，0.09%的鋁加入熔解用坩堝內升溫至400℃，熔后充分攪拌，再自然降溫至340℃維持15-20分鐘，坩堝內同時置有木炭粉浮在熔化金屬表面以隔絕空氣;②另加入2.4%的稀土金屬合金，熔后攪拌，維持15分鐘至1小時;③加入1%的金屬鎘，攪拌熔解后，維持15-30分鐘;④取出熔液表面雜質，倒入模具中，自然冷卻至常溫。
8.按權利要求6所述的制造方法，其特征是該制造方法包括;①將59.55%的錫，35%的鋅，1%的鎘，0.5%的鎂，0.04%的鋁，3%的氯化銀加入熔解用坩堝內升溫400℃，熔后充分攪拌，再自然降溫至350℃，維持15-20分鐘，坩堝內同時置有木炭粉或碳酸鈣浮在熔化金屬表面以隔絕空氣;②另加入3.7%的稀土金屬合金，熔后攪拌，維持15分鐘至1小時;③加入0.25%的金屬銅，攪拌熔解后，維持15-30分鐘;④取出溶液表面雜質，倒入模具中，自然冷卻至常溫。
9.按權利要求6或7或8所述的制造方法，其特征在于稀土金屬合金的制造工藝如下將28-35%的鋅，37-43%的錫，0.3-0.6%的銅置坩堝內，加上木炭粉，加溫至810-850℃，維持15-20分鐘，將粒狀的0.5%的鎂，0.3-0.8的鋁，0.3-0.8的釹，0.3-0.8的鑭，0.3-0.8%的鈰分別用紙包好，同時與25-35%的氯化鋅用夾持物快速置入升溫至860℃的熔解金屬的熔液內，攪拌均勻，并完全熔解后，取出雜質，自然降溫至常溫。
全文摘要
本發明涉及一種稀土異性金屬焊接材料及其制造方法，該焊接材料主要包括錫、鋅、釹、鎘、銅、鎂、鋁、氯化銀、鑭和鈰等。利用本發明的焊接材料，僅需用電烙鐵做加熱源就可進行與鋁、銅、鐵、鋼等異性金屬焊接，焊接時不用任何助焊劑，對環境沒有污染，并可在低溫下進行鋁對鎢，鎳和鉻的焊接，在焊點提高了抗拉強度，增加了抗氧化性能，減小了焊點的電阻率，在加熱源為100℃—300℃時，焊接工件的厚度可達15mm，焊接后，提高了焊點的再熔解溫度15—25℃。
文檔編號B23K35/40GK1094666SQ94100888
公開日1994年11月9日 申請日期1994年1月26日 優先權日1994年1月26日
發明者林凡, 張英 申請人:林凡