釬焊鋁及其合金用的低熔點中溫鋁釬劑及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及釬焊材料技術領域，特別是涉及一種釬焊鋁及其合金用的低熔點中溫鋁釬劑及制備方法。
【背景技術】
[0002]鋁合金由于優良的物理、化學性能，良好的加工、表面處理和耐蝕性能，在近代工業材料中占有重要的地位和廣泛的應用。釬焊工藝是實現各種復雜鋁合金器件精密連接的首選方法。在釬焊過程中常常采用釬劑來清除鋁表面的氧化膜和減小熔態釬料與母材之間的界面張力。
[0003]常規Nocolok方法應用氟鋁酸鉀釬劑的最大不足在于釬劑熔化溫度過高，超過大多數鋁合金如Al-Cu系、Al-S1-Mg系等的過燒溫度。一種有可靠應用前景的中溫不溶性釬劑是Suzuki對CsF-AlF3系的應用。多年來的研究結果和生產經驗均表明，采用銫鹽氟化物釬劑(CsF-AlF3或KF-CsF-AlF3)的中溫無腐蝕釬焊工藝，是解決大量熱處理強化鋁合金(特別是極難釬焊的含鎂鋁合金)構件釬焊連接的最有前景的工藝。然而氟鋁酸銫鹽釬劑理論熔點471°C，其熔程與常規Zn-Al釬料的匹配性不好，釬焊溫度過高從而導致大量可熱處理鋁合金無法實施釬焊。因而研制開發熔點更低的無腐蝕、難溶于水的釬劑，成為十余年來鋁釬劑發展的重要方面。
【發明內容】
[0004]為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種釬焊鋁及其合金用的低熔點中溫鋁釬劑及制備方法，以解決與常規Zn-Al釬料熔程不匹配，釬焊溫度過高而導致大量可熱處理鋁合金無法實施釬焊的問題。
[0005]為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是提供一種釬焊鋁及其合金的低熔點中溫鋁釬劑，其中:所述低熔點中溫鋁釬劑組分包括CsAlFhCs2AlFdPCs2GeF6，所述中溫鋁釬劑組分中各元素總含量的質量百分比含量分別為:元素鋁(Al):8.45%?9.18%;元素銫(Cs):57.47%?62.41 元素氟(F):26.08%?28.31 元素鍺(Ge):0.10%?8.00%，所述元素招(Al)、元素銫(Cs)與元素氟(F)的質量比滿足比例1:6.80:3.08。
[0006]同時提供了一種釬焊鋁及其合金用的低熔點中溫鋁釬劑的制備方法。
[0007]本發明的有益效果是:
[0008]1、本發明釬劑的熔點為430?480°C，釬焊溫度可以控制在520°C以內，可應用于過燒溫度較低的鋁合金釬焊；
[0009]2、本發明釬劑的活性與傳統的氟鋁酸銫二元體系釬劑CsF-AlF3活性相當，但是熔點有進一步的降低，對含鎂鋁合金有特殊的活性作用；
[0010]3、本發明釬劑的熔程與常規Zn-Al釬料的匹配性較好，擴大了 Zn-Al釬料的適用范圍，可以釬焊大多數可熱處理的鋁合金材料。
【具體實施方式】
[0011]結合實施例對本發明的釬焊鋁及其合金用的低熔點中溫鋁釬劑及制備方法進一步說明。
[0012]本發明的釬焊鋁及其合金用的低熔點中溫鋁釬劑及制備方法的設計思想基于Al-Si低熔共晶的存在，大大改善了Nocolok釬劑的高溫活性，理論上Al-Ge在420°C下的低熔共晶作用對于銫鹽釬劑的活性改善也是有一定作用的。按照該思路進行了大量研究，卻未發現設想中的Al-Ge低熔共晶反應出現。但是，在不斷改變釬劑合成順序過程中無意發現了一種新的釬劑體系，即本發明的氟鍺酸銫-氟鋁酸銫釬劑體系。本發明的釬劑體系具有低熔點特性的溫度優勢而不失常規CsF-AlF3 二元釬劑體系的活性。
[0013]本發明的釬焊鋁及其合金的低熔點中溫鋁釬劑組分包括CsA1F4、Cs2A1F5和Cs2GeF6,所述中溫鋁釬劑組分中各元素總含量的質量百分比含量分別為:元素鋁(Al):8.45%?9.18% ;元素銫(Cs):57.47%?62.41%;元素氟(F):26.08%?28.31%;元素鍺(Ge):0.10%?8.00%，所述元素招(Al )、元素銫(Cs)與元素氟(F)的質量比滿足比例1:6.80:3.08。
[0014]本發明的釬焊鋁及其合金用的低熔點中溫鋁釬劑的制備方法包括以下步驟:
[0015]I)所述中溫鋁釬劑以分析純級的Al(OH)3粉末、CsCO3粉末、GeO2粉末和濃度10%氫氟酸溶液為制備原料，按上述中溫鋁釬劑組分中各元素總含量的質量百分比的比例計算、稱量上述原材料的Al(OH)3粉末、CsCO3粉末、GeO2粉末和10%濃度氫氟酸溶液。
[0016]2)將步驟I)稱取的Al (OH)3粉末放入盛有蒸餾水的塑料錐形瓶，水溫保持在80?8 5 °C，在加熱型磁力攪拌器上水浴加熱15m i η。
[0017]3)將步驟I)稱取的活性物質GeO2用氫氟酸溶液溶解，倒入步驟2)溶液中，充分攪拌。
[0018]4)將步驟I)稱取的CsCO3粉末在300°C溫度下烘干30min，倒入步驟3)溶液中，充分攪拌。
[0019]5)15min后將步驟3)溶液倒入塑料培養皿中，自然風干，研磨，即形成所述釬焊鋁及其合金用的低熔點中溫鋁釬劑，所述中溫鋁釬劑熔點為430?480°C。
[0020]本發明的釬焊鋁及其合金用的低熔點中溫鋁釬劑制備過程中發生的化學反應過程分析如下:
[0021]GeO2粉末與10%濃度氫氟酸反應后添加到Al(OH)3溶液中，不穩定的H2GeF6與CsF反應產生了新相Cs2GeF6，如反應式(I)?(4)。在CsF少量的情況下CsAlF4優先生成(5)，從而生成Cs2AlF5的量就自然減少(6) ο當Ge含量足夠高時，釬劑主相中就不再存在Cs2AlF5。
[0022]Ge02+6HF^H2GeF6+2H20(I)
[0023]A1(0H)3+3HF^A1F3+3H20(2)
[0024]Cs2C03+2HF^2CsF+H20+C02(3)
[0025]2CsF+H2GeF6^Cs2GeF6+2HF(4)
[0026]A1F3+CsF—CsA1F4(CsF 少量)(5)
[0027]A1F3+2CsF—Cs2A1F5(CsF 多量)(6)
[0028]本發明的釬焊鋁及其合金用的低熔點中溫鋁釬劑組分包括CsAlF4、Cs2AlFdPCs2GeF6,所述中溫鋁釬劑組分中各元素總含量的質量百分比含量分別為:元素鋁(Al):8.45%?9.18% ;元素銫(Cs):57.47%?62.41%;元素氟(F):26.08%?28.31%;元素鍺(Ge):0.10%?8.00%，所述元素招(Al )、元素銫(Cs)與元素氟(F)的質量比滿足比例1:6.80:3.08。當所述中溫鋁釬劑組分中元素鍺(Ge)總含量為4.00?8.00 %時，該釬劑以CsAlF4和Cs2GeF6為主