钎焊含镁铝合金用的中温无腐蚀钎剂及制备方法

摘要

本发明提供一种适合含镁铝合金在空气中钎焊用的中温无腐蚀钎剂配方。该中温钎剂成分AlF

说明书

技术领域

本发明涉及钎焊材料领域，尤其是适合钎焊含镁铝合金用的中温无腐蚀 钎剂及制备方法。

背景技术

含镁铝合金主要有防锈铝(LF系列)、硬铝(LY系列)、锻铝(LD系列)等， 它们由于比强度大、导电导热性好广泛应用于航空航天、汽车、船舶以及手 机、电脑等电子产品。大量研究表明，铝镁合金在加热过程中合金中的Mg 从基体中脱离向表面扩散富集，在氧化膜最表层形成MgO层，尤其是当Mg 含量大于2.0％的铝合金钎焊时致密厚实的MgO膜极难去除，成为钎焊时的主 要障碍。除此之外，由于大部分含镁铝镁金固相线在550-600℃之间，为防 止钎焊时产生过烧，要求钎焊温度应控制在550℃以下的中温范围。

铝钎剂的作用之一就是去除铝及铝合金表面的氧化膜，较早使用的铝钎 剂是氯化物钎剂，该钎剂易吸潮，腐蚀性强，焊后需要清理。AlF₃-KF钎剂 无腐蚀性、不吸潮，但是该钎剂熔化温度较高，熔化温度为558℃，不适合 铝合金中温钎焊。中国专利CN102727207A通过改变AlF₃和KF的比例，并 通过添加KCl、LiF和NaF中的一种或两种将钎剂的熔化温度降低到了 524-543℃，但钎剂操作温度仍较高。专利101125398A通过向QF钎剂中添 加0.3-1.0％ZnSiF₆提高了钎剂对6063铝合金的去膜效果，但是该钎剂的熔 化温度为560℃，不适合中温条件下的铝钎焊。

对于中温铝钎焊而言，现公认的无腐蚀性钎剂是AlF₃-CsF二元系钎剂和 AlF₃-CsF-KF三元系钎剂。但是此钎剂对含镁铝合金，尤其含镁量高于2％的 铝合金活性很差，去膜困难，研制出适合去除其表面氧化膜的中温钎剂是实 现钎焊的关键所在。

发明内容

针对上述现有技术的不足之处，本发明的目的是提供一种钎焊含镁铝合 金用的中温钎剂及制备方法，以利于解决含镁铝合金氧化膜去除困难、钎焊 性差的问题。

本发明采用的技术方案是提供一种钎焊含镁铝合金用的中温钎剂，其 中：AlF₃-CsF二元共晶成分钎剂基质和活性物质ZrF₄，所述钎剂各组分的质 量百分比为：94％-97％的AlF₃-CsF二元共晶成分钎剂基质，3％-6％的ZrF₄。

同时提供一种钎焊含镁铝合金用的中温钎剂的制备方法，包括以下步 骤：

1)按所述质量百分比分别称取AlF₃-CsF二元共晶成分钎剂基质的粉末 和活性物质ZrF₄的粉末；

2)将步骤1)称取的钎剂基质粉末放入盛有蒸馏水的塑料锥形瓶，在加 热型磁力搅拌器上水浴加热15min，水温保持在80-85℃；

3)将步骤1)中称取的活性物质ZrF₄粉末倒入步骤2)溶液中，充分搅 拌；

4)充分搅拌15min后将步骤3)的溶液倒入塑料皿中风干，研磨，即为 钎焊含镁铝合金用的中温钎剂；所述钎焊含镁铝合金用的中温钎剂的熔点为 475℃，钎焊时的钎焊温度为510-520℃。

本发明的效果是：

1、本发明钎剂的熔点475℃，钎焊温度510-520℃，可在低于550℃的中 温范围施焊。

2、本发明通过在AlF₃-CsF二元钎剂基质添加活性物质ZrF₄，大大提高了 钎剂的活性,可用于含镁铝合金的中温钎焊，也可用于其它系列铝合金钎焊。

3、本发明钎剂用于6061、5052、5083等含镁铝合金钎焊，得到的钎焊 接头成形良好，无气孔和夹渣等缺陷。焊后钎剂残留物与传统氯化物钎剂相 比具有不吸湿和无腐蚀性的特点；与熔点为558℃的AlF₃-KF氟化物钎剂相 比熔点较低，可解决含镁铝合金钎焊时的过烧问题。

具体实施方式

结合实施例对本发明的含镁铝合金钎焊的无腐蚀中温钎剂及制备方法 加以说明。

本发明的含镁铝合金钎焊的无腐蚀中温钎剂设计思想是：通过向含Cs 盐氟化物钎剂中添加了少量的活性物质ZrF₄提高钎剂的活性，使之适用于含 镁铝合金的钎焊。钎剂的基质可以溶解铝合金表面的Al₂O₃并使表面致密的 氧化膜发生破裂，这时Zr离子氧化膜缝隙渗入膜下，在膜与铝基体发生置 换反应，Zr离子被还原沉积在铝母材表面，铝则溶解进入钎剂成为Al离子， 这种传质反应显著降低了钎剂和母材的界面张力，促进钎料的铺展。

本发明的钎焊含镁铝合金用的中温无腐蚀钎剂组成成分包括钎焊含镁 铝合金用的中温钎剂，该中温钎剂组成成分包括AlF₃-CsF二元共晶成分钎 剂基质和活性物质ZrF₄，所述钎剂各组分的质量百分比为：94％-97％的 AlF₃-CsF二元共晶成分钎剂基质，3％-6％的ZrF₄。

本发明的钎焊含镁铝合金用的中温钎剂的制备方法包括以下步骤：

1)按所述质量百分比分别称取AlF₃-CsF二元共晶成分钎剂基质的粉末 和活性物质ZrF₄的粉末；

2)将步骤1)称取的钎剂基质粉末放入盛有蒸馏水的塑料锥形瓶，在加 热型磁力搅拌器上水浴加热15min，水温保持在80-85℃；

3)将步骤1)中称取的活性物质ZrF₄粉末倒入步骤2)溶液中，充分搅 拌；

4)充分搅拌15min后将步骤3)的溶液倒入塑料皿中风干，研磨，即为 钎焊含镁铝合金用的中温钎剂；所述钎焊含镁铝合金用的中温钎剂的熔点为 475℃，钎焊时的钎焊温度为510-520℃

实施例1：

本发明的钎焊含镁铝合金用的中温钎剂组分配方：AlF₃-CsF二元共晶成 分钎剂基质和活性物质四氟化锆，其成分的质量百分比为：钎剂基质97％， 四氟化锆3％。制备方法：

1)按配方比例分别称取AlF₃-CsF二元共晶成分钎剂基质粉末和ZrF₄粉末；

2)将步骤1)称取的钎剂基质粉末放入盛有蒸馏水的塑料锥形瓶，在加 热型磁力搅拌器上水浴加热15min，水温保持在80-85℃；

3)将步骤1)中称取的ZrF₄粉末倒入步骤2)溶液中，充分搅拌；

4)充分搅拌15min后将步骤4)溶液倒入塑料皿中风干，研磨，即为本 发明钎剂。钎剂熔点475℃。

将本钎剂结合Zn-Al钎料在空气中520℃下对6061铝合金(含Mg量 0.8-1.2wt.％)钎焊，得到的钎焊搭接接头无过烧，两面钎角圆滑，钎缝无 气孔、夹渣等缺陷。

实施例2：

本发明的钎焊高镁铝合金用的中温铝钎剂组分配方：AlF₃-CsF二元共晶 成分钎剂基质和活性物质四氟化锆，其成分的质量百分比为：钎剂基质96％， 四氟化锆4％。

制备方法：与实施例1制备方法相同。

将本钎剂结合Zn-Al钎料在空气中520℃下对5052铝合金(含Mg量 2.2-2.8wt.％)钎焊，得到的钎焊搭接接头无过烧，两面钎角圆滑，钎缝无 气孔、夹渣等缺陷。

实施例3：

本发明的钎焊高镁铝合金用的中温铝钎剂组分配方：AlF₃-CsF二元共晶 成分钎剂基质和活性物质四氟化锆，其成分的质量百分比为：钎剂基质95％， 四氟化锆5％。

制备方法：与实施例1制备方法相同。

将本钎剂结合Zn-Al钎料在空气中520℃下对5083铝合金(含Mg量 4.0-4.9wt.％)钎焊，得到的钎焊搭接接头无过烧，两面钎角圆滑，钎缝无 气孔、夹渣等缺陷。

实施例4：

本发明的钎焊高镁铝合金用的中温铝钎剂组分配方：AlF₃-CsF二元共晶 成分钎剂基质和活性物质四氟化锆，其成分的质量百分比为：钎剂基质94％， 四氟化锆6％。

制备方法：与实施例1制备方法相同。

将本钎剂结合Zn-Al钎料在空气中520℃下对5A06铝合金(含M_x量 5.8-6.8wt.％)钎焊，得到的钎焊搭接接头无过烧，两面钎角圆滑，钎缝无 气孔、夹渣等缺陷。