本發(fā)明屬于釬焊材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁釬焊用Al-Ge-Si基釬料及其制備方法。
背景技術(shù)：
進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，隨著低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大眾交通工具輕量化、以鋁代鋼的趨勢(shì)十分明顯。汽車、地鐵車輛、鐵路客車、高速客車的車體、底盤結(jié)構(gòu)件材料，車門窗、貨架、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零部件、空調(diào)器、散熱器、車身板、輪轂等都有用鋁材制造。平均每輛汽車需要鋁加工品100公斤以上，且全鋁汽車快速發(fā)展，高速軌道車輛(高速列車)的高強(qiáng)度鋁合金結(jié)構(gòu)件用量占整車材料總量的70％，民航機(jī)上用的鋁合金結(jié)構(gòu)件占整機(jī)材料的80％。其他交通設(shè)備如航空、航天器，各種小型民用車輛的制造業(yè)也大量需要各種鋁合金結(jié)構(gòu)件。工業(yè)用鋁合金的總量于2009年已超過(guò)200萬(wàn)噸，僅汽車行業(yè)的用量就達(dá)到130萬(wàn)噸。在上述設(shè)備所用鋁合金結(jié)構(gòu)件中，大約有15～20％的鋁合金結(jié)構(gòu)件經(jīng)過(guò)釬焊加工構(gòu)成，按照1％的釬焊平均耗材率計(jì)算，鋁釬焊用鋁基釬料的需求量約為3000～4000噸。
眾所周知，鋁基復(fù)合材料及鋁合金的釬焊均需解決的首要問(wèn)題是如何有效除去鋁基體表面的氧化膜。目前破除鋁合金或鋁基復(fù)合材料基體表面的氧化膜的化學(xué)方法有釬劑、在焊接前用化學(xué)試劑清洗、釬料中添加活性元素等方法。呂世雄等2001年在《焊接學(xué)報(bào)》發(fā)表篇名為“SiCw/6061Al復(fù)合材料無(wú)釬劑加壓釬焊”報(bào)道了活性元素(Ti)在鋁基復(fù)合材料高溫活性液相擴(kuò)散焊(610℃)中具有能加速破除鋁基體表面氧化膜的功效，然后對(duì)應(yīng)低溫釬焊特別是低于550℃能否順利實(shí)現(xiàn)去膜反應(yīng)仍是一研究空白點(diǎn)，其潛力有待深入研究。
Al-Si系釬料以A1-Si共晶成分為基礎(chǔ)，該共晶合金具有良好的潤(rùn)濕性、流動(dòng)性、釬焊接頭的抗腐蝕性和可加工性，且釬焊接頭強(qiáng)度高，是鋁合金釬焊中應(yīng)用最廣的一種鋁釬料。但Al-Si系釬料熔點(diǎn)較高(Al-Si共晶合金的共晶溫度為577℃)，釬焊時(shí)釬焊溫度多在600℃以上，接近于鋁合金的固相線溫度，易使母材發(fā)生過(guò)燒、溶蝕等現(xiàn)象。
專利CN1743118A(200510044627.8)公開了一種焊接銅鋁接頭的Al-Si-Mg釬料，由于釬料中沒(méi)有破除氧化膜元素，焊接需在真空中完成，導(dǎo)致焊接效率低，成本高。另外，釬料中Si含量高，接頭區(qū)存在異質(zhì)界面，抗彎強(qiáng)度低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提出一種鋁釬焊用Al-Ge-Si基釬料，該釬料不僅實(shí)現(xiàn)了低溫釬焊Ti加速破除鋁基體表面氧化膜的功效，而且具有熔點(diǎn)低、高強(qiáng)度與高的鋪展性的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
一種鋁釬焊用Al-Ge-Si基釬料，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：
CaF2 2～5％、Ti 0.6～2.4％與Si 2～8％、Ge 20～24％，余量為鋁。
進(jìn)一步，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：
CaF2 3～4％、Ti 1.2～2.0％與Si 3～7％、Ge 21～23％，余量為鋁。
進(jìn)一步，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：
CaF2 3.6％、Ti 1.7％與Si 5％、Ge 22％，余量為鋁。
進(jìn)一步，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：
CaF2 2％、Ti 2.4％與Si 8％、Ge 24％，余量為鋁。
進(jìn)一步，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：
CaF2 5％、Ti 0.6％與Si 2％、Ge 20％，余量為鋁。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種鋁釬焊用Al-Ge-Si基釬料的制備方法，將各組分按規(guī)定的重量百分比制成母合金，將母合金裝入石墨坩堝內(nèi)，在真空爐內(nèi)感應(yīng)加熱重熔，當(dāng)加熱到820～860℃時(shí)，用氬氣將熔融液態(tài)合金噴鑄在表面光潔的高速旋轉(zhuǎn)紫銅輥上，急冷得焊料箔帶。
進(jìn)一步，所述焊料箔帶厚度為0.02～0.10mm。
本發(fā)明的有益效果：
1、鋁釬焊用Al-Ge-Si基釬料，熔化溫度范圍為460～500℃，釬焊溫度為500℃～510℃。
2、本發(fā)明的釬料具有較高的強(qiáng)度，配合QJ201釬劑釬焊LF21鋁合金，接頭剪切強(qiáng)度大于80MPa，本發(fā)明所得釬料適用于固相線溫度在500℃以上的鋁合金的釬焊，適用的釬焊方法有火焰釬焊、感應(yīng)釬焊、爐中釬焊和氣保護(hù)釬焊等。
3、本發(fā)明在Al-Ge-Si的基礎(chǔ)上面加入CaF2與Ti不僅可以降低熔點(diǎn)，解決了低溫釬焊Ti不能加速破除鋁基體表面氧化膜的功效的問(wèn)題，焊接無(wú)需真空。
4、一般鋁管的釬焊會(huì)使用釬劑，由于釬劑涂抹的不均勻性，容易釬焊過(guò)燒，把焊接工件焊穿，造成工件報(bào)廢，本產(chǎn)品由于不用釬劑，因此有效地避免了釬劑涂抹的不均勻性的發(fā)生。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種鋁釬焊用Al-Ge-Si基釬料，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：
CaF2 3.6％、Ti 1.7％與Si 5％、Ge 22％，余量為鋁。
制備方法，包括以下步驟：
將各組分按規(guī)定的重量百分比制成母合金，將母合金裝入石墨坩堝內(nèi)，在真空爐內(nèi)感應(yīng)加熱重熔，當(dāng)加熱到820℃時(shí)，用0.5Pa的氬氣將熔融液態(tài)合金噴鑄在表面光潔的高速旋轉(zhuǎn)紫銅輥上，急冷得厚度為0.02～0.10mm的鋁合金箔帶。
實(shí)施例2
一種鋁釬焊用Al-Ge-Si基釬料，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：
CaF2 2％、Ti 2.4％與Si 8％、Ge 24％，余量為鋁。
制備方法，包括以下步驟：
將各組分按規(guī)定的重量百分比制成母合金，將母合金裝入石墨坩堝內(nèi)，在真空爐內(nèi)感應(yīng)加熱重熔，當(dāng)加熱到840℃時(shí)，用0.7Pa的氬氣將熔融液態(tài)合金噴鑄在表面光潔的高速旋轉(zhuǎn)紫銅輥上，急冷得厚度為0.02～0.10mm的鋁合金箔帶。
實(shí)施例3
一種鋁釬焊用Al-Ge-Si基釬料，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：
CaF2 5％、Ti 0.6％與Si 2％、Ge 20％，余量為鋁。
制備方法，包括以下步驟：
將各組分按規(guī)定的重量百分比制成母合金，將母合金裝入石墨坩堝內(nèi)，在真空爐內(nèi)感應(yīng)加熱重熔，當(dāng)加熱到850℃時(shí)，用0.6Pa的氬氣將熔融液態(tài)合金噴鑄在表面光潔的高速旋轉(zhuǎn)紫銅輥上，急冷得厚度為0.02～0.10mm的鋁合金箔帶。
實(shí)施例4
一種鋁釬焊用Al-Ge-Si基釬料，按照重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，包括以下原料制成：
CaF2 4％、Ti 1.3％與Si 3％、Ge 22％，余量為鋁。
制備方法，包括以下步驟：
將各組分按規(guī)定的重量百分比制成母合金，將母合金裝入石墨坩堝內(nèi)，在真空爐內(nèi)感應(yīng)加熱重熔，當(dāng)加熱到860℃時(shí)，用0.65Pa的氬氣將熔融液態(tài)合金噴鑄在表面光潔的高速旋轉(zhuǎn)紫銅輥上，急冷得厚度為0.02～0.10mm的鋁合金箔帶。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。