專利名稱：焊鋁薄板用部分凝固焊料及制作方法
技術領域：
本發明是一種用于鋁合金薄板焊接的焊料，屬于金屬焊接中的鋁合金焊接技術領域。
在鋁合金薄板的焊接中，通常采用以鋁為基的合金焊料。由于焊料與母材性質相近和性能良好，因而被廣泛使用。由于鋁合金易于氧化和吸氣，焊接中常需采用保護性氣氛和助焊劑。為了改善鋁合金薄板的焊接性能，一般采用脈沖氬弧焊等焊接工藝，或者采用在焊料合金中加入鈦、釩、鋯等成分的方法。現有鋁合金薄板焊接中，一般只能焊接厚度大于0.5mm的鋁合金薄板，而且容易燒穿母材、焊縫性能不佳、焊料成本較高。
本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種適用于鋁合金薄板焊接的部分凝固合金焊料及其制作方法，它特別適用于厚度小于0.5mm的鋁合金薄板的焊接。
一般有凝固溫度間隔的二元或多元合金，已較好地用于鋁合金焊接。本發明的特點是采用特定的方法，將有凝固溫度間隔的二元或多元合金制成部分凝固合金的焊料。它可以減少原來合金成分中用以避免開裂的鈦(Ti)、硼(B)等合金元素，也可以使采用共晶型合金以減低熔化溫度或釬接溫度的合金焊料的成分向亞共晶范圍變化。部分凝固合金焊料由以下方法制成1.采用常規的鋁合金焊料熔煉方法進行配料及焊料熔煉，當除渣后的焊料熔體溫度為合金液相線以上50°～150℃時，將其緩慢傾入溫度處于焊料合金液相線溫度以上的攪拌器容腔(2)中。
2.通過攪拌器的導管(4)注入氬氣，其流量為20升/分左右。攪拌器的攪拌漿葉(5)的升角為5°～25°，轉動速度為(50～1000)轉/分。
3.焊料溫度下降到其合金液相線溫度以下時，焊料開始在流動中凝固。當凝固的固相數量達到(30～50)%時，等溫攪動10～30分鐘，然后升溫5°～10℃，3～10分鐘后容腔中的熔體就是部分凝固合金焊料。部分凝固合金熔體中已凝固的固相呈粒狀懸浮在尚未凝固的液相之中。由于凝固溶質分凝，液相中有助于焊接過程進行的合金元素濃度明顯高于焊料合金的名義合金元素成分。
為了得到完全固態的合金焊料，將攪拌器容腔中的部分凝固合金焊料快速冷卻到室溫，其冷卻速度大于10℃/分。固態合金焊料的顯微組織以粒狀固相為主，粒狀固相之間有放射狀共晶組織。焊料成分中的鐵雜質所形成的化合物，呈小塊狀分布于粒狀固相之間。固態合金焊料可以切割成條狀，制成焊料棒或焊絲。
鋁合金薄板以及由其制成的構架和箱體容器，在國民經濟的各個部門中都有著廣泛的應用。本發明無論在熔焊還是釬焊中都具有明顯的優點。在用于鋁合金薄板(件)的熔焊時，只要當焊區溫度達到相當于焊料合金固相數量為30～50%的溫度，焊料就可轉變成流動狀態，在與鋁合金薄板(件)的接觸中實現焊接作用。而一般鋁合金焊料必需要加熱到幾乎全液態的溫度下，才能流動充填、進行焊接。這樣，它們從固態轉變為流動體的溫度范圍較小，常使焊接工人難于掌握造成母材燒穿或嚴重變形。本發明的焊料用作熔焊填料時，可以對厚度小于0.5mm的鋁合金薄板進行熔焊，手工氣焊的焊接溫度容易控制，減少母材燒穿現象的發生;焊接處為粒狀顯微組織，凝固應力小，減少開裂現象，提高焊接處的致密度;需加入的抗裂元素(例如鈦、釩等)含量可明顯減少，對鐵等雜質含量的限制可以放寬，使焊料合金成本降低。在用于鋁合金薄板(件)的釬焊時，只要焊區溫度達到相當于焊料合金固相數量為30～50%的溫度內，焊料棒端便由軟化為流動狀態。由于部分凝固下的焊料具有觸變性，焊料在焊接處易堆積成形;在棒端與母材接觸移動時，增加棒端焊料的流動性能，使焊料覆蓋焊接處表面。它有利于采用最經濟和實用的手工方法修補鋁合金薄板(件)上的洞缺;由于焊料釬接溫度較低，自身氧化小，也有利于焊接處氧化物的清除;有利于擴大現有高溫軟釬料的合金成份范圍，可以采用亞共晶合金作為釬料，在共晶溫度下實現釬接。
附圖
為攪拌器結構示意圖。
本發明可采用如下方案實施對防銹鋁(LF5)制成的薄板(件)進行熔焊，可采用國產SAlMg5(JB2737-80)的焊絲合金成分，來制造部分凝固合金焊料。SAlMg5按常規焊料熔煉方法，除渣后使焊料熔體溫度降為700℃，再緩慢傾入攪拌器的容腔(2)中。攪拌器容腔(2)事先由加熱爐(1)預熱到650℃，攪拌漿葉(5)的升角為15°，轉動速度為300轉/分。焊料合金熔體(6)以小于2℃/分的速度冷卻到凝固固相達到40%時，等溫攪動15分鐘，然后升溫10℃，5分鐘后快速冷卻到室溫，冷卻速度大于10℃/分，再將其切割成桿或絲。當焊區溫度達到610℃時，焊料由軟化明顯轉成流態，在630℃以下完成焊接。其焊接溫度低于需焊的防銹鋁(LF5)的熔化溫度(液相線溫度)，因而有利于控制焊接鋁合金薄板工藝，防止燒穿。
對防銹鋁(LF5)制成的薄板(件)進行釬焊，可采用鋅(85%)-鋁(15%)為主要合金元素的合金制作部分凝固合金焊料。按常規鋅(Zn)-鋁(Al)合金釬料熔煉方法除渣后，使焊料熔體溫度降為600℃時，緩慢傾入攪拌器容腔(2)中。容腔(2)事先預熱到550℃，攪拌漿葉(5)的升角為15°，轉動速度為500轉/分。當焊料熔體以小于2℃/分的速度冷卻到凝固固相達40%時，等溫攪動15分鐘，然后升溫10℃，5分鐘后以大于10℃/分的速度快速冷卻到室溫，再將其切割成桿或絲。在釬焊中，當溫度達到380℃左右的共晶溫度時，明顯轉化為流態。焊接的最低溫度與現有的Zn-(0～10)%Al合金釬料相同。通過調整釬接溫度范圍，可以用來修補鋁合金薄板(LF5)(件)上的洞缺。
本發明焊料可以減少現有焊料中的鈦、釩等元素的成分，可以降低對鐵等雜質元素的限制。例如SAlMg5Ti中鈦(Ti)的成分可以由(0.02～0.2)%減到(0.02～0.05)%，對鐵的限制由小于1%放寬到小于2%。
本發明所采用的攪拌器由加熱爐(1)、容腔(2)、測溫熱電偶(3)、通氬氣的導管(4)、攪拌漿葉(5)所組成，攪拌漿葉(5)的升角為5°～25°。
權利要求
1.一種用于鋁合金薄板焊接的鋁合金焊料，由有凝固溫度間隔的二元或多元鋁合金制成，其特征在于焊料采用特定的方法制成部分凝固合金。
2.根據權利要求1所述的鋁合金焊料，其特征在于它采用以下方法制成①采用常規的鋁合金焊料熔煉方法進行配料及焊料熔煉，當除渣后的焊料熔體溫度為合金液相線以上50°～150℃時，將其緩慢傾入溫度處于焊料合金液相線溫度以上的攪拌器空腔(2)中。②通過攪拌器的導管(4)注入氬氣，其流量為20升/分左右。攪拌器的攪拌漿葉(5)的升角為5°～25°，轉動速度為(50～1000)轉/分。③焊料溫度下降到其合金液相線溫度以下時，焊料開始在流動中凝固，當凝固的固相數量達到(30～50)%時，等溫攪動10～30分鐘，然后升溫5°～10℃，3～10分鐘后容腔中的熔體就是部分凝固鋁合金焊料。
3.根據權利要求1或2所述的鋁合金焊料，其特征在于攪拌器容腔中的部分凝固合金焊料可以快速冷卻到室溫，形成完全固態的合金焊料，其冷卻速度大于10℃/分。
4.根據權利要求3所述的鋁合金焊料，其特征在于完全固態的部分凝固合金焊料可以切割成條狀，制成焊料棒或焊絲。
5.根據權利要求1或2所述的鋁合金焊料，其特征在于焊料中可以減少用于抗裂的鈦、釩等元素的含量，也可以降低對鐵等雜質元素含量的限制。
6.根據權利要求5所述的鋁合金焊料，其特征在于焊料SAlMg5Ti中的鈦(Ti)的成分為(0.02～0.05)%，鐵的含量為小于2%。
7.根據權利要求1或2所述的鋁合金焊料，其特征在于攪拌器由加熱爐(1)、容腔(2)、測溫熱電偶(3)、通氬氣的導管(4)和攪拌漿葉(5)所組成，其攪拌漿葉(5)的升角為5°～25°。
全文摘要
焊接鋁合金薄板所用的部分凝固焊料及制作方法，采用特定方法將有凝固溫度間隔的二元或多元鋁合金制成部分凝固焊料。制作方法是將溫度在合金液相線以上50～150℃的合金熔體傾入攪拌器中冷卻，在氬氣保護下形成部分凝固焊料，它可以減少用以抗裂的鈦、釩等元素含量，也可放寬對鐵等雜質含量的限制，在熔焊和釬焊中都有明顯的優點。它可用于厚度小于0.5mm的鋁合金薄板及構架或箱體的焊接。
文檔編號B23K35/40GK1038611SQ8910240
公開日1990年1月10日 申請日期1989年5月11日 優先權日1989年5月11日
發明者王楠, 舒光冀 申請人:東南大學