ALSICUMG铝基合金态箔状钎料及其制备方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103567655 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103567655 A (21)申请号 201210262746.0 (22)申请日 2012.07.26 B23K 35/28(2006.01) B23K 35/40(2006.01) (71)申请人 北京有色金属与稀土应用研究所 地址 100012 北京市朝阳区北苑路 40 号 (72)发明人 张国清 祁宇 唐超 杜旭明 (74)专利代理机构 北京北新智诚知识产权代理 有限公司 11100 代理人 朱丽华 (54) 发明名称 Al-Si-Cu-Mg 铝基合金态箔状钎料及其制备 方法 (57) 。

2、摘要 一种 Al-Si-Cu-Mg 铝基合金态箔状钎料及 其制备方法， 主要用于铝合金的真空钎焊。该钎 料由以下含量的成分组成 ： Si10.5 13.5wt、 Cu3.5 5.5wt 、 Mg1.0 2.2wt ， Al 余 量， 该钎料熔化温度低， 钎焊工艺性好， 具有良 好的润湿性， 焊着率高于 85 ； 焊缝抗拉强度 b 100MPa， 剪切强度 50MPa， 适于 3A21、 2A50、 6063 及 6061 等多种铝合金中温或分级真 空钎焊 ； 其制备方法包括备料、 制备中间合金、 合金熔铸、 热处理、 热挤压和轧制等， 该制备方法 简单， 利于批量生产。采用该方法可制备出厚度 。

3、0.10mm， 宽度 320mm 的箔状钎料， 更适用于较大规 格铝合金构件的真空钎焊。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103567655 A CN 103567655 A 1/1 页 2 1. 一种 Al-Si-Cu-Mg 铝基合金态箔状钎料， 其特征在于， 该钎料由以下含量的成分组 成 ： Si 10.5 13.5wt、 Cu 3.5 5.5wt、 Mg 1.0 2.2wt， Al 余量。 2.根据权利要求1所述的Al-Si。

4、-Cu-Mg合金态箔状钎料， 其特征在于， 所述钎料的熔化 温度为 500 562， 真空钎焊温度不高于 595。 3.根据权利要求1所述的Al-Si-Cu-Mg铝基合金态箔状钎料， 其特征在于， 所述钎料的 厚度 0.10mm， 宽度为 320mm。 4.一种权利要求1所述的Al-Si-Cu-Mg铝基合金态箔状钎料的制备方法， 其特征在于， 采用 “熔铸 - 热处理 - 热挤压 - 热开坯轧制 - 冷轧” 方法， 包括以下步骤 ： (1) 备料 ： 选择原料， 其中铝的纯度大于 99.99， 硅选用多晶硅， 铜选用无氧铜， 镁的 纯度大于 99.99 ； 按照各组分的质量百分比称取原料 ； 。

5、(2) 制备中间合金 ： 向中频感应炉的石墨坩埚内加入铝锭， 升温待铝锭熔化后， 加入 铜锭， 使炉温升至 900 950， 充分搅拌， 待铜锭全部熔清后， 铸锭， 合金浇铸温度 900 950， 得到 Al-Cu 中间合金 ； 向中频感应炉的石墨坩埚内加入铝锭， 升温待铝锭熔化后， 使炉温升至 800， 将多晶 硅压入铝液， 待多晶硅全部熔清后， 在 1000保温 10min， 充分搅拌， 铸锭， 合金浇铸温度 1000 1050， 得到 Al-Si 中间合金 ； (3) 合金熔铸 ： 将纯铝放入中频感应炉的石墨坩埚中， 升温， 待铝锭全部熔化后， 依次 加入 Al-Cu、 Al-Si 中间。

6、合金， 待中间合金全部熔清后， 升温至 750， 保温 15min， 用石墨罩 将六氯乙烷压入合金液底部搅拌进行脱气、 造渣， 扒渣完毕， 撒少许精炼剂， 精炼剂选择氟 铝酸钾， 除去表面浮渣， 升温至 680 720， 添加镁块， 充分搅拌， 浇铸得到铸锭 ； (4) 铸锭热处理 ： 将得到的铸锭置于电阻炉中， 于 450保温 8h ； (5) 热挤压 ： 热挤压温度 450， 挤压制得带材厚度 4mm， 宽度 85mm ； (6) 热开坯轧制 ： 挤压带材热轧开坯轧制温度为 450， 热轧结束带材厚度为 2mm， 道次 加工率 10 12 ； (7) 冷轧制 ： 将热轧后的带材进行冷轧制，。

7、 冷轧制的温度为 5 50， 然后进行两次 退火处理， 退火温度为 450， 保温 2h。 5.根据权利要求4所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤(2)中Al-Cu中间合金中铜 的含量为 50wt， Al-Si 中间合金中硅的含量为 30wt。 6.根据权利要求4所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤(3)中六氯乙烷的用量为炉 量的 0.3 0.4wt， 精炼剂的用量为炉量的 0.2 0.3wt。 7.根据权利要求4所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤(7)中冷轧道次加工率控制 在 6 10， 两次退火间总加工率控制在 15 20。 权 利 要 求 书 CN 103567655 A 。

8、2 1/5 页 3 Al-Si-Cu-Mg 铝基合金态箔状钎料及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种 Al-Si-Cu-Mg 铝基合金态箔状钎料及其制备方法， 主要用于铝合 金的真空钎焊， 属于冶金和压延加工技术领域。 背景技术 0002 铝及铝合金具有优异的力学性能， 其密度小， 比强度高， 导电、 导热性高， 耐腐蚀性 强， 已广泛的应用于航天、 航空、 建筑、 电器、 汽车和船舶等领域， 因此铝合金的连接及其加 工工艺在产品制造中起着非常重要的作用。铝合金的连接方式多种多样， 钎焊就是十分重 要的一种， 由于钎焊焊缝成形美观、 焊接变形小等特点， 在航空、 航天、 电子电力、 。

9、船舶等行 业得到广泛应用， 特别是对重要部件的接头一般采用真空钎焊， 因真空钎焊具有不需要任 何钎剂， 不需要焊前焊后的复杂清理工作， 操作简单， 生产率高， 接头强度高以及加工装配 简单等特点， 从长远看， 其应用必将愈来愈广泛。 0003 钎料是钎焊时使用的一种金属连接材料。为了获得优质的钎焊接头， 通常钎料应 满足如下要求 ： (1) 能润湿母材， 并与其形成牢固的连接 ； (2) 良好的流动性能， 钎料借助毛 细作用在接头中铺展， 形成致密的钎缝 ； (3) 成分均匀， 熔化间隔小 ； (4) 钎焊接头强度性能 好， 耐腐蚀， 并能满足其他特殊性能的要求。 0004 铝 - 铝钎焊较之。

10、其它合金难于钎焊之处， 在于其表面有一层极为致密的氧化膜， 这层氧化膜的性能非常稳定， 又能在旧膜破坏时随时生成新膜。而铝钎焊时必须破坏这层 膜， 否则熔化的钎料无法与母材润湿。铝合金真空钎焊一般采用 AlSiMg 合金钎料， 钎焊温 度一般在 600 615， 用于 2A50、 6061 等可热处理强化铝合金真空钎焊时， 母材容易过 烧， 焊后焊接接头软化严重， 强度系数降低， 也易使母材过度溶解， 产生溶蚀缺陷， 无法保证 产品的焊接质量。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种 Al-Si-Cu-Mg 铝基合金态箔状钎料， 该钎料为铝合金 真空钎焊用中温四组元钎料， 该钎料成分设计。

11、科学、 配比合理， 可推广应用于多种铝合金构 件钎焊。 0006 本发明的另一目的在于提供一种所述 Al-Si-Cu-Mg 铝基合金态箔状钎料的制备 方法， 该方法简单， 利于钎料的批量生产。 0007 为实现上述目的， 本发明采用以下技术方案 ： 0008 一种 Al-Si-Cu-Mg 铝基合金态箔状钎料， 该钎料由以下含量的成分组成 ： Si10.5 13.5wt、 Cu 3.5 5.5wt、 Mg 1.0 2.2wt， Al 余量。 0009 所述钎料的熔化温度为 500 562， 真空钎焊温度不高于 595。 0010 所述钎料的厚度 0.10mm， 宽度为 320mm。 0011 一。

12、种上述Al-Si-Cu-Mg铝基合金态箔状钎料的制备方法， 采用 “熔铸-热处理-热 挤压 - 热开坯轧制 - 冷轧” 方法， 包括以下步骤 ： 说 明 书 CN 103567655 A 3 2/5 页 4 0012 (1) 备料 ： 选择原料， 其中铝的纯度大于 99.99， 硅选用多晶硅， 铜选用无氧铜， 镁的纯度大于 99.99 ； 按照各组分的质量百分比称取原料 ； 0013 (2) 制备中间合金 ： 向中频感应炉的石墨坩埚内加入铝锭， 升温待铝锭熔化后， 加 入铜锭， 使炉温升至900950， 充分搅拌， 待铜锭全部熔清后， 铸锭， 合金浇铸温度900 950， 得到 Al-Cu 中。

13、间合金 ； 0014 向中频感应炉的石墨坩埚内加入铝锭， 升温待铝锭熔化后， 使炉温升至 800， 将 多晶硅压入铝液， 待多晶硅全部熔清后， 在 1000保温 10min， 充分搅拌， 铸锭， 合金浇铸温 度 1000 1050， 得到 Al-Si 中间合金 ； 0015 (3) 合金熔铸 ： 将纯铝放入中频感应炉的石墨坩埚中， 升温， 待铝锭全部熔化后， 依次加入 Al-Cu、 Al-Si 中间合金， 待中间合金全部熔清后， 升温至 750， 保温 15min， 用石 墨罩将六氯乙烷压入合金液底部搅拌进行脱气、 造渣， 扒渣完毕， 撒少许精炼剂， 精炼剂选 择氟铝酸钾， 除去表面浮渣， 升。

14、温至 680 720， 添加镁块， 充分搅拌， 浇铸得到铸锭 ； 0016 (4) 铸锭热处理 ： 将得到的铸锭置于电阻炉中， 于 450保温 8h ； 0017 (5) 热挤压 ： 热挤压温度 450， 挤压制得带材厚度 4mm， 宽度 85mm ； 0018 (6) 热开坯轧制 ： 挤压带材热轧开坯轧制温度为 450， 热轧结束带材厚度为 2mm， 道次加工率 10 12 ； 0019 (7) 冷轧制 ： 将热轧后的带材进行冷轧制， 冷轧制的温度为 5 50， 然后进行 两次退火处理， 退火温度为 450， 保温 2h。 0020 所述步骤 (2) 中 Al-Cu 中间合金中铜的含量为 5。

15、0wt， Al-Si 中间合金中硅的含 量为 30wt。 0021 所述步骤(3)中六氯乙烷的用量为炉量的0.30.4wt， 精炼剂的用量为炉量的 0.2 0.3wt。 0022 所述步骤 (7) 中冷轧道次加工率控制在 6 10， 两次退火间总加工率控制在 15 20。 0023 本发明所述的道次加工率是指板带轧制过程中， 某一道次轧制前后厚度变化量 的计算值。即道次加工率 ( 轧制前的厚度 - 轧制一个道次后的厚度 )/ 轧制前的厚 度 100。 0024 本发明的优点在于 ： 0025 1、 本发明的 Al-Si-Cu-Mg 铝基合金态箔状钎料适于 3A21、 2A50、 6063 及 。

16、6061 等多 种铝合金中温或分级真空钎焊 ； 该钎料厚度可达到 0.10mm， 宽度可达到 320mm， 更适用于较 大规格铝合金构件的真空钎焊 ； 0026 2、 本发明的 Al-Si-Cu-Mg 铝基合金态箔状钎料的熔化温度低， 为 500 562， 对 铝合金可在不高于 595时完成真空钎焊 ； 该钎料的钎焊工艺性好， 具有良好的润湿性， 焊 着率高于 85 ； 焊缝抗拉强度 b 100MPa， 剪切强度 50MPa ； 0027 3、 本发明制备 Al-Si-Cu-Mg 铝基合金态箔状钎料的方法简单， 利于批量生产。 附图说明 0028 图 1 为本发明实施例 1 得到的 Al-Si。

17、-Cu-Mg 合金态箔状钎料的差热分析图谱。 说 明 书 CN 103567655 A 4 3/5 页 5 具体实施方式 0029 下面将结合具体配料计算的实施例对本发明 Al-Si-Cu-Mg 合金态箔状钎料及其 制备方法作进一步描述。 0030 以下实施例中 Al-Si-Cu-Mg 铝基合金态箔状钎料是通过以下方法制备得到的， 具 体包括以下步骤 ： 0031 步骤 (1) ： 原材料选用 0032 铝 ： 选用高纯铝， 纯度不低于 99.99 ； 硅选用多晶硅 ； 铜选用无氧铜 ； 镁 ： 纯度应 不低于 99.99。 0033 步骤 (2) ： 中间合金制备 0034 Al-Cu50 。

18、中间合金的熔炼 0035 1) 设备 ： 10kg 中频感应炉 ； 0036 2) 模具 ： 水冷钢模 ： 30210440mm ； 0037 3) 配料 ： 每炉按 10kg 配料 ； 0038 4) 操作 ： 在石墨粘土坩埚内加入铝锭后， 升温， 待铝锭熔化后， 加入铜锭， 使炉温 升至 900 950， 充分搅拌， 待铜锭全部熔清后， 铸锭， 合金浇铸温度 900 950。 0039 Al-Si30 中间合金的熔炼 0040 1) 设备 ： 10kg 中频感应炉 ； 0041 2) 模具 ： 水冷钢模 ： 30210440mm ； 0042 3) 配料 ： 每炉按 10kg 配料 ； 0。

19、043 4) 操作 ： 在石墨粘土坩埚内加入铝锭后， 升温， 待铝锭熔化后， 使炉温升至 800， 将多晶硅压入铝液， 待多晶硅全部熔清后， 在 1000保温 10min， 充分搅拌， 铸锭， 合金浇铸 温度 1000 1050。 0044 步骤 (3) ： 合金熔铸 0045 1) 设备 ： 150kg 中频感应炉 ； 0046 2) 模具 ： 120300mm 水冷钢模 ； 0047 3) 配料 ： 所添加返回料不得超过炉量的 30 ； 0048 4) 操作 ： 将纯铝放入石墨坩埚中， 升温， 待铝锭全部熔化后， 依次加入 Al-Cu50、 Al-Si30 中间合金。待中间合金全部熔清后，。

20、 升温至 750， 保温 15min， 用石墨罩将六氯乙 烷压入合金液底部搅拌进行脱气、 造渣， 六氯乙烷用量为炉量的 0.3 0.4， 扒渣完毕， 撒 少许精炼剂后， 除去表面浮渣。升温至 680 720， 添加镁块， 充分搅拌， 浇铸得铸锭。 0049 步骤 4 ： 铸锭热处理 0050 1) 设备 ： 电阻炉 ； 0051 2) 加热温度 ： 450 ； 0052 3) 保温时间 ： 8h ； 0053 步骤 5 ： 热挤压 0054 1) 设备 ： 1200T 挤压机 ； 0055 2) 热挤压温度 ： 450 ； 0056 3) 热挤压带材厚度为 4mm， 带材宽度为 85mm。 0。

21、057 步骤 6 ： 热开坯轧制 说 明 书 CN 103567655 A 5 4/5 页 6 0058 铸锭热轧开坯轧制温度为 450， 道次加工率为 10 12。 0059 步骤 7 ： 冷轧制 0060 冷轧道次加工率控制在 6 10， 两次退火间总加工率控制在 15 20， 消 除加工硬化采用的退火温度为 450， 保温 2h。 0061 实施例 1 0062 合金熔铸时中频感应炉的炉量为 80kg 0063 先用原料制备出 Al-Cu50、 Al-Si30 中间合金， 从制得的中间合金原料中准备 Al-Cu50 7.2kg、 Al-Si30 33.3kg， 将两种中间合金混合， 再加。

22、入 38.3kg 铝、 1.2kg 镁进行熔 炼， 所得即为含 Cu 4.5wt、 Si 12.5wt、 Mg 1.5wt的合金铸锭， 再进行均匀化热处理， 最后进行热挤压、 热开坯轧制和冷轧制。 0064 实施例 2 0065 合金熔铸时中频感应炉的炉量为 100kg 0066 先用原料制备出 Al-Cu50、 Al-Si30 中间合金， 从制得的中间合金原料中准备 Al-Cu50 8kg、 Al-Si30 41.7kg， 将两种中间合金混合， 再加入 48.8kg 铝、 1.5kg 镁进行熔 炼， 所得即为含 Cu4.0wt、 Si12.5wt、 Mg1.5wt的合金铸锭， 再进行均匀化热。

23、处理， 最后 进行热挤压、 热开坯轧制和冷轧制。 0067 实施例 3 0068 合金熔铸时中频感应炉的炉量为 120kg 0069 先用原料制备出 Al-Cu50、 Al-Si30 中间合金， 从制得的中间合金原料中准备 Al-Cu50 9.6kg、 Al-Si30 48.0kg， 将两种中间合金混合， 再加入 60.6kg 铝、 1.8kg 镁进行熔 炼， 所得即为含 Cu4.0wt、 Si12.0wt、 Mg1.5wt的合金铸锭， 再进行均匀化热处理， 最后 进行热挤压、 热开坯轧制和冷轧制。 0070 实施例 4 0071 合金熔铸时中频感应炉的炉量为 150kg 0072 先用原料制。

24、备出 Al-Cu50、 Al-Si30 中间合金， 从制得的中间合金原料中准备 Al-Cu50 12kg、 Al-Si30 62.5kg， 将两种中间合金混合， 再加入 73.7kg 铝、 1.8kg 镁进行熔 炼， 所得即为含 Cu4.0wt、 Si12.5wt、 Mg1.2wt的合金铸锭， 再进行均匀化热处理， 最后 进行热挤压、 热开坯轧制和冷轧制。 0073 分别将实施例 1-4 制备的箔状钎料用于物理测试和铝合金真空钎焊试验， 取得试 验数据见表 1。实施例 1 制得的箔状钎料差热分析曲线如图 1 所示， 其中 Te 指钎料固相温 度， Tf 指钎料液相温度。 0074 表 1 00。

25、75 固相温度 液相温度 母材 钎焊最高温度 焊着率 焊缝抗剪切强度 实施例 1 504 550 6061 595 89.5 61.5MPa 实施例 2 501 562 6061 595 86.2 57.5Mpa 说 明 书 CN 103567655 A 6 5/5 页 7 实施例 3 505 556 6061 595 87.8 58.5Mpa 实施例 4 503 558 6061 595 88.7 60.0Mpa 0076 上述实施例中仅仅举出本发明 Al-Si-Cu-Mg 铝基合金态箔状钎料及其制备方法 部分的实施例， 在上述本发明的技术方案中 ： 所述的合金组分中硅、 铜、 镁的含量在规定范 围内可自由选择， 此处不再一一列举， 故以上的说明所包含的技术方案应视为例示性， 而非 用以限制本发明申请专利的保护范围。 说 明 书 CN 103567655 A 7 1/1 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103567655 A 8 。