本發(fā)明屬于釬焊技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋁釬焊技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自熔釬焊技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種鋁合金釬焊粉末及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

釬焊過(guò)程是利用低于焊件熔點(diǎn)的釬料和焊件同時(shí)加熱到釬料熔化溫度后，利用液態(tài)釬料填充固態(tài)工件的縫隙使金屬連接的焊接方法。而對(duì)于鋁及其合金的釬焊特別困難，鋁容易被氧化成氧化鋁，因此金屬鋁暴露在空氣中時(shí)，其表面極易形成氧化膜，而這層氧化膜的存在不利于熔融釬料與待焊材料或工件的潤(rùn)濕及鋪展，致使釬料無(wú)法在毛細(xì)作用下與待焊材料或工件形成飽滿焊腳。目前已知的，可以通過(guò)作為熔劑的無(wú)機(jī)鹽，例如含氟化合物破壞氧化膜，以使得熔化的填充金屬與待焊材料或工件密切接觸。

目前最常用的釬焊鋁的方案，制備包含芯層和皮層的鋁合金復(fù)合材料，芯層是高熔點(diǎn)的1xxx系、3xxx系、6xxx系等鋁合金，皮層為具有低熔點(diǎn)的鋁硅合金，在釬焊時(shí)鋁硅合金皮層作為釬料或填充金屬，當(dāng)皮層熔化后可以形成良好的釬焊接頭，利用皮層金屬(釬料)與芯層金屬(母材)之間的熔點(diǎn)差，在適宜的釬焊溫度下，皮層金屬熔化而芯層不被熔化，通過(guò)這種方式將此類(lèi)釬焊件連接在一起。在釬焊前在焊件表面施加釬劑是必不可少的步驟，其作用是破壞待釬焊鋁合金表面氧化膜，否則熔化的皮層合金將難以潤(rùn)濕焊件的表面，導(dǎo)致焊接不良。這種在焊接表面直接施加釬劑的操作已經(jīng)成為熱交換器釬焊制造行業(yè)中延續(xù)了半個(gè)世紀(jì)的傳統(tǒng)流程，然而傳統(tǒng)的外加釬劑方法存在很多問(wèn)題，例如1.釬焊前需要對(duì)焊件表面施加釬劑，然后進(jìn)行加熱烘干處理，工藝路線太長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低下；2.需要使用過(guò)量的釬劑才能保證所有區(qū)域都能成功釬焊，而釬劑量太多不僅導(dǎo)致成本的增加，而且還會(huì)導(dǎo)致諸如在釬焊接頭處殘留熔劑的問(wèn)題，這有損接頭的外觀并且可能干擾任意隨后的表面加工；表面施加釬劑的方式大都是噴涂的方式導(dǎo)致環(huán)境問(wèn)題等；目前，傳統(tǒng)的表面施加釬劑的方式已不適用于現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)對(duì)高效、成本、質(zhì)量和環(huán)境友好的需求。

1992年昭和電工提供了一種技術(shù)將鋁粉、硅粉及其他合金成分的粉末和助熔劑粉末彼此混合來(lái)制備含助熔劑鋁合金釬焊劑，然后通過(guò)熱壓等將混合物壓實(shí)以形成剛性整體件；其中硅的含量為除助熔劑以外的所有元素的3-15％(重量)，并且除助熔劑以外的所有元素的重量與熔劑的比為99.9:0.1至70:30，并且其中密度是理論密度的90％或更多。這種方法避免或改善了釬劑單獨(dú)涂覆于釬焊表面的技術(shù)方案所存在的工藝、成本、環(huán)保、釬劑殘留等問(wèn)題，然而由于各類(lèi)粉體的理化特性不同，在加工時(shí)難以獲得混合均勻的坯料；進(jìn)一步的，為了提高含有釬劑的鋁合金釬料中各元素的均勻性，有現(xiàn)有技術(shù)直接使用鋁硅合金粉末與釬劑粉末混合熱壓獲得釬料，雖然改善了si等合金元素在al基體中的分散性，然而釬劑粉末在釬料中的分散性并沒(méi)有解決，釬劑在基體中產(chǎn)生團(tuán)聚，致使釬焊性能存在各種問(wèn)題；并且相關(guān)技術(shù)并沒(méi)有針對(duì)粉末壓制過(guò)程中存在大量的內(nèi)部孔隙提供有效的改善方案，采用常規(guī)的填料合金粉末與釬劑混合壓制往往獲得較多的內(nèi)部孔隙，甚至是形成內(nèi)外聯(lián)通的孔隙，將導(dǎo)致坯料在加工受力變碎而難以成型。

sandvikosprey公司提供了一種新的技術(shù)，利用氟化物表面包覆鋁硅合金顆粒技術(shù)替代原有釬劑涂覆的鋁硅層的需要。其公開(kāi)的技術(shù)為：將一種形成釬劑的材料引入熔融的和/或正在固化的金屬或金屬合金的噴霧流或噴射物中，該引入的形成釬劑的材料是熔融或顆粒形式且與噴霧的金屬和金屬合金在組成上不同，而且基本上與其不溶混，將引入的釬劑與液流或液滴噴霧相接觸，從而在霧化液滴全部或部分的表面上形成釬劑涂層。

有已知技術(shù)公開(kāi)了一種改進(jìn)的技術(shù)，進(jìn)一步的研究了鋁合金與釬劑的最佳用量配比，制得硅鋁合金復(fù)合釬焊粉末，該粉末包括95wt％以上的呈球形芯部的硅鋁合金和硅鋁合金球形外表面完整包裹的含氟化合物覆層。與傳統(tǒng)技術(shù)相比這種新型的合金粉末可以減少釬劑的過(guò)度浪費(fèi)，使釬劑能夠均勻的分布在待釬焊合金的表面，降低了釬劑殘留造成的問(wèn)題。然而這種鋁合金釬焊粉劑因?yàn)楸砻姘灿袩o(wú)機(jī)釬料，使得采用常規(guī)的熱壓方法難以制備成板坯，即使制備成板坯內(nèi)部含有較多的孔洞，后續(xù)再加工變得十分困難；需要將鋁合金釬焊粉末與溶劑、粘合劑混合，制成可用于釬焊的漿料。該技術(shù)最大的缺點(diǎn)在于需要在釬劑和填充金屬開(kāi)始熔化之前去除粘合劑，否則會(huì)導(dǎo)致拙劣的釬焊接頭。

cn101674915a提供了一種利用噴射成型直接獲得一種含有釬劑的鋁合金復(fù)合材料用于制備自熔釬焊件，其是利用噴射成型的方法獲得無(wú)機(jī)材料(可以是氟鋁酸鉀熔劑)分布在金屬或金屬合金基質(zhì)(可以是鋁硅釬焊合金)中，該無(wú)機(jī)材料在釬焊過(guò)程中形成熔劑以促進(jìn)熱誘導(dǎo)金屬鍵的形成，然而這種工藝獲得的坯件受設(shè)備尺寸的限制，需要進(jìn)行二次加工例如焊接、擠壓等才能獲得所需形狀的坯件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)用技術(shù)在制備自熔焊鋁硅釬焊件時(shí)，采用含氟化合物包覆鋁合金的釬焊粉末無(wú)法加工成板坯，只能使用溶劑、粘結(jié)劑制成涂覆液的方式與焊件相結(jié)合的問(wèn)題。為了避免噴射成型方法制得板坯需要二次成形的問(wèn)題，本項(xiàng)技術(shù)仍然基于霧化成型的技術(shù)上通過(guò)進(jìn)一步的技術(shù)改進(jìn)，解決鋁合金釬焊粉末制備釬焊件過(guò)程中的加工問(wèn)題。具體地：

本發(fā)明的目的之一是提供一種鋁合金釬焊粉末，包括芯層為填料合金，外層包覆一種或多種釬劑，所述釬劑在釬焊過(guò)程可以破除焊件表面的氧化層，所述外層的釬劑的全部或部分的表面上形成一層鋁基金屬層。

本發(fā)明的目的之二是提供一種鋁合金釬焊粉末的制備方法，通過(guò)惰性氣體霧化法獲得。

本發(fā)明的目的之三是提供一種制備釬焊板中用作釬料的釬焊合金板坯的制備方法，在真空條件下，所述釬焊合金板坯由鋁合金釬焊粉末經(jīng)高溫壓制而成；

本發(fā)明的目的之四是提供一種釬焊合金板坯，其主要成分是所述鋁合金釬焊粉末，且所述釬焊合金板坯的孔隙率≤2％；所述釬焊合金板坯的釬劑含量1-10wt％；含氧量≤1000ppm；

本發(fā)明的目的之五是提供一種釬焊板，包括芯層和釬料層，所述釬料層中包含釬焊合金板坯形成的釬焊合金層；進(jìn)一步的所述釬料層還可以包括填料合金層組成的復(fù)合層，所述芯層為擬焊接的焊件，所述釬料層的作用為一方面通過(guò)釬劑起到破壞焊件氧化膜層的作用，另一方面在釬焊溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)金屬填充固態(tài)焊件；所述填料合金層的作用為在釬焊溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)金屬填充固態(tài)焊件，且在不影響機(jī)械性能、釬焊性能等的情況降低釬焊板的成本。焊合金層是釬焊合金板坯與構(gòu)成芯層的板或還與其他合金板共同復(fù)合時(shí)構(gòu)成的一層；釬料層可以是只有一層釬焊合金層，也可以是釬焊合金層和填料合金復(fù)合共同組成。

本發(fā)明的目的之六在于提供所述釬焊板的制備方法，通過(guò)將所述釬焊合金板坯直接或先壓力變形獲得所需的規(guī)格后再與芯材復(fù)合軋制獲得。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種鋁合金釬焊粉末，所述鋁合金釬焊粉末為球狀殼核包覆結(jié)構(gòu)，核層為填料合金，在核層外部依次包覆有釬劑層和鋁基金屬層。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

如上所述的一種鋁合金釬焊粉末，所述填料合金為鋁硅合金；所述核層的平均直徑為80-100微米。

如上所述的一種鋁合金釬焊粉末，所述釬劑層的包覆量為1-10wt％；所述釬劑層為無(wú)機(jī)材料。當(dāng)釬劑的包覆量過(guò)小時(shí)，很難獲得完整的釬劑覆蓋甚至不能實(shí)現(xiàn)覆蓋，當(dāng)釬劑層的包覆量過(guò)大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鋁合金粉末的過(guò)度的包覆，具體的表現(xiàn)為包覆的均勻性變差，呈現(xiàn)出釬劑在鋁合金球形表面的局部堆積，一方面會(huì)導(dǎo)致釬劑的浪費(fèi)，另一方面還會(huì)影響后續(xù)對(duì)釬劑表面的進(jìn)一步包覆的難度，且最終使用這類(lèi)材料制成的板坯的脆性增大，堆積的釬劑產(chǎn)生脆性破壞的點(diǎn)，導(dǎo)致板坯在后續(xù)成形過(guò)程中易開(kāi)裂，降低成材率。

如上所述的一種鋁合金釬焊粉末，所述鋁基金屬層的包覆量為0.01-10wt％；所述鋁基金屬層的材質(zhì)為鋁或鋁合金。過(guò)低的包覆量使得最終的粉體經(jīng)高溫壓制時(shí)不利于獲得緊實(shí)的板坯，而過(guò)高的包覆量使得鋁基金屬層的總表面積過(guò)大，在后續(xù)的加工過(guò)程中會(huì)增加氧化鋁的形成，不利于釬焊。

如上所述的一種鋁合金釬焊粉末，所述鋁基金屬層的包覆量為0.01-10wt％；所述鋁基金屬層為液相線溫度550-640℃的鋁合金。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在液相線溫度550-640℃時(shí)有利于坯料的壓制，在包覆等量的鋁基金屬層時(shí)，當(dāng)選用液相線溫度過(guò)高的鋁或鋁合金原料時(shí)，不利于獲得緊實(shí)的板坯，當(dāng)液相線溫度過(guò)低時(shí)，當(dāng)釬焊溫度超過(guò)鋁基合金層的液相線溫度并且低于釬焊的熔化溫度后，首先發(fā)生液態(tài)鋁合金層的金屬原子與釬劑發(fā)生傳質(zhì)作用，消耗釬劑同時(shí)，也降低釬劑的活性，進(jìn)而降低整個(gè)材料的釬焊性能。

如上所述的一種鋁合金釬焊粉末，所述鋁基金屬層的包覆量為0.01-10wt％；所述鋁基金屬層為液相線溫度550-640℃的鋁合金(鋁合金是指鋁占≤99wt％的合金，添加的元素稱(chēng)為為合金元素，鋁硅合金是鋁合金的下位概念，含cu或zn或ni的鋁硅合金是鋁硅合金的下位概念，添加si及zn、ni、cu中的一種是降低鋁的液相線溫度的方式的一種)；所述鋁基金屬層至少包含cu或zn或ni中的一種元素的鋁硅合金。

如上所述的一種鋁合金釬焊粉末，以重量百分比計(jì)，所述鋁硅合金含有以下組分：

2.0-20％si；

0.01-3.0％cu；

0.01-4.0％zn；

0.01-2.0％ni；

其余為鋁和≤0.15％的雜質(zhì)。

增加cu、zn、ni三元素復(fù)配，可以有效的降低鋁硅合金的液相線溫度，同時(shí)不顯著降低材料塑性，并且可以通過(guò)元素含量的調(diào)配控制與芯材之間的電位差，提高復(fù)合材料整體的耐腐蝕性能。

如上所述的一種鋁合金釬焊粉末，所述無(wú)機(jī)材料為含氟化合物。

如上所述的一種鋁合金釬焊粉末，所述鋁合金釬焊粉末的平均粒徑為90-110微米，粒徑30微米以下粉末占總粉末＜5wt％。

本發(fā)明還提供一種如上所述的一種鋁合金釬焊粉末的制備方法，包括兩個(gè)步驟：

s1：使用霧化成型的方法，將填料合金液化并形成噴霧液滴，同時(shí)將固態(tài)釬劑粉末直接噴射，使其與填料合金的噴霧流相接觸，獲得復(fù)合粉末；

s2：使用物理氣相沉積技術(shù)在所述復(fù)合粉末的表面附上一層鋁基金屬層，獲得所述鋁合金釬焊粉末；

所述固態(tài)釬劑粉末的熔化溫度低于所述填料合金液滴的溫度(該溫度是固態(tài)的釬劑粉末與合金液滴接觸時(shí)熔融潤(rùn)濕合金液滴的表面的必要條件)。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

如上所述的一種鋁合金釬焊粉末的制備方法，所述霧化成型的主要工藝為：將填料合金加熱至700-800℃并進(jìn)行精煉除氣，隨后在650-700℃靜置20-60分鐘，隨即利用高純惰性氣體將上述熔體吹散成平均直徑80-100微米的液滴；

所述固態(tài)釬劑粉末的等效直徑為2-30微米。

如上所述的一種鋁合金釬焊粉末的制備方法，所述鋁基金屬層的厚度為1-500nm。

本發(fā)明還提供一種如上所述的一種鋁合金釬焊粉末制得的釬焊合金板坯，是以所述鋁合金釬焊粉末為主要成分(其他成分視具體用途/目的而定)，所述釬焊合金板坯的孔隙率≤2％。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

如上所述的釬焊合金板坯，所述釬焊合金板坯的釬劑含量1-10wt％；含氧量≤1000ppm。

本發(fā)明還提供一種釬焊合金板坯的制備方法，采用高溫壓制的方法制備所述釬焊合金板坯，包括如下步驟：

將所述的鋁合金釬焊粉末裝入預(yù)制的鋁或鋁合金包套中，該鋁合金包套兩端留有孔，利用抽真空裝置抽出殘留在鋁或鋁合金包套中的空氣，調(diào)節(jié)真空度≤3×10-1pa后，停止抽真空，并將端口密封；

高溫壓制，將內(nèi)部裝有鋁合金釬焊粉末的鋁或鋁合金包套進(jìn)行熱壓，熱壓完成后車(chē)除鋁或鋁合金包套，獲得釬焊合金板坯；熱壓的溫度為320-550℃，壓力為20-25mpa，壓制時(shí)間為20-30min。

優(yōu)選為：所述熱壓的溫度為400-450℃。

本發(fā)明還提供一種如上所述的釬焊合金板坯制成的釬焊板，至少包括芯層和與芯層復(fù)合的釬料層；所述釬料層中包含由所述釬焊合金板坯直接用于復(fù)合形成的釬焊合金層。

如上所述的一種釬焊板，所述釬料層中包含釬焊合金層，由所述釬焊合金板坯經(jīng)二次成形的產(chǎn)品用于復(fù)合形成的釬焊合金層。

本發(fā)明還提供一種如上所述的釬焊板的制備方法，將芯層與釬料層通過(guò)熱軋復(fù)合，然后經(jīng)冷軋和退火工序獲得所需厚度及狀態(tài)的釬焊板。

所述釬焊板的熱軋溫度為430-480℃，熱軋至目標(biāo)厚度。

所述冷軋壓下量≥55％，冷軋的最終厚度為0.1-3mm。

所述退火工藝為200-380℃，保溫1-5h獲得所述釬焊板。

所述釬料層還包括填料合金層；所述釬焊合金層的一側(cè)面或兩側(cè)面附有所述填料合金層；所述填料合金層與所述釬焊合金板坯共同構(gòu)成釬焊板的釬料層。

本發(fā)明中的填料合金層可以通過(guò)如連續(xù)、半連續(xù)等常規(guī)鑄造方式獲得一定規(guī)格的扁鑄錠，再經(jīng)銑面、多道次熱軋得到所需厚度的填充合金層板坯。

本發(fā)明中的芯材合金的制備可以通過(guò)如連續(xù)、半連續(xù)等常規(guī)鑄造方式獲得一定規(guī)格扁鑄錠，根據(jù)需要，增加均勻化加熱工藝，再經(jīng)銑面，獲得一定厚度的非均勻化或均勻化態(tài)的所需芯材鑄錠。

本發(fā)明的發(fā)明機(jī)理如下：

本發(fā)明的鋁合金釬焊粉末具有三層結(jié)構(gòu)，基本為球形結(jié)構(gòu)，以填料合金為球形核層，中間包覆釬劑層，最外層包覆鋁基金屬層；這種鋁合金釬焊粉末，釬劑層包覆填料合金層，且進(jìn)一步被鋁基金屬層所包覆的結(jié)構(gòu)，與常規(guī)的填料合金與釬劑物理共混的粉末相比，可以實(shí)現(xiàn)釬劑與填料合金的均勻分散和分布，而后者因填料合金與釬劑為不相容、且在理化性質(zhì)上完全不同的兩相，混合時(shí)存在嚴(yán)重的團(tuán)聚，難以獲得均勻分散和分布的混合粉末，基于該混合粉末，本發(fā)明將釬劑與鋁合金復(fù)合為粉末解決了釬劑的分散問(wèn)題，復(fù)合粉末壓制成的板坯相較于粉末共混后壓制成的板坯，具有更加優(yōu)異的釬焊效果。

與釬劑包覆填料合金的兩層結(jié)構(gòu)相比，這種三層結(jié)構(gòu)解決了兩層結(jié)構(gòu)無(wú)法通過(guò)熱壓方法制成板坯的加工問(wèn)題，具體是通過(guò)優(yōu)選鋁基金屬層的液相線溫度，可以獲得板坯的孔隙率≤2％，一方面較小的孔隙率表明復(fù)合粉末在熱壓過(guò)程中實(shí)現(xiàn)鋁合金釬焊粉末與鋁合金釬焊粉末之間良好的機(jī)械粘合，另一方面孔隙率越小，空氣不易于進(jìn)入板坯內(nèi)部孔隙中，因此，獲得的板坯在后期不容易被氧化形成氧化鋁，不會(huì)造成釬焊效果的下降。

有益效果

(1)本發(fā)明制備的鋁合金釬焊粉末平均粒徑約為90-110微米，粒徑30微米以下粉末占總粉末不足5wt％，通過(guò)控制釬焊粉末的粒徑不宜過(guò)小，特別是30微米以下的粉末量，以減少了粉末的氧化，粉末粒徑不宜過(guò)大，以獲得滿意的熱壓結(jié)果，獲得更優(yōu)的釬劑分散。

(2)本發(fā)明制備的釬焊合金板坯的孔隙率≤2％，含氧量≤1000ppm，經(jīng)模擬釬焊試驗(yàn)，焊劑填充飽滿，焊縫填充率達(dá)80％以上。

(3)本發(fā)明采用2.0-20％si；0.01-3.0％cu；0.01-4.0％zn；0.01-2.0％ni的鋁硅合金作為釬焊合金粉末的包覆外層；鋁硅合金復(fù)配一定范圍的cu、zn、ni合金可以有效的降低鋁硅合金的液相線溫度，同時(shí)不顯著降低材料塑性，并且可以通過(guò)cu、zn、ni元素含量的調(diào)配控制與芯材之間的電位差，提高復(fù)合材料整體的耐腐蝕性能。制備的釬焊板經(jīng)模擬釬焊形成焊縫長(zhǎng)度均≥35mm模擬釬焊后，再經(jīng)swaat模擬海水循環(huán)鹽霧試驗(yàn)25天后，無(wú)腐蝕穿孔。

附圖說(shuō)明

圖1為釬焊合金板坯的t型釬焊試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪疽鈭D，其中，1-厚1mm的60mm×80mm的板材，2-厚1mm的60mm×60mm的板材，3-寬厚為1mm×1mm的釬料；

圖2為釬焊板的t型釬焊試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪疽鈭D；

圖3為實(shí)施例15制得的釬焊板；

圖4為實(shí)施例16制得的釬焊板；

圖5為實(shí)施例17制得的釬焊板；

圖6為實(shí)施例21制得的釬焊板；

圖7為實(shí)施例22制得的釬焊板；

圖8為實(shí)施例23制得的釬焊板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。

術(shù)語(yǔ)“填料合金”是指合金的液相線溫度低于焊件合金的固相線溫度的合金，并且填料合金的目的是熔化并形成相對(duì)表面的接合。

術(shù)語(yǔ)“釬劑”是指，例如常用的含氟化合物，kf、alf3、sif4、kalf4、k2alf5、k3alf6、csf、rbf、lif、naf和caf2中一種或多種化合物的混合物組合、或這些化合物的熔合和凝固產(chǎn)物。

術(shù)語(yǔ)“包覆量”是指，鋁合金釬焊粉末中，在填料合金顆粒近似球形的外表面所包覆的某類(lèi)物質(zhì)的總質(zhì)量占鋁合金釬焊粉末總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，例如釬劑的總質(zhì)量占鋁合金釬焊粉末總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)或者鋁基金屬層的總質(zhì)量占鋁合金釬焊粉末總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)；

術(shù)語(yǔ)“雜質(zhì)”是指，在鋁合金制備過(guò)程中，因原料本身純度所導(dǎo)致的一些不可避免的雜質(zhì)元素引入到鋁合金中，這類(lèi)雜質(zhì)元素在鋁合金中并不會(huì)產(chǎn)生任何明顯有益于某類(lèi)性能的提升或者有害于某類(lèi)性能的影響。

本發(fā)明采用的測(cè)試方法如下：

(1)孔隙率：采用金相顯微鏡測(cè)定，在50x金相視場(chǎng)下測(cè)量孔洞的面積占整個(gè)視場(chǎng)的面積百分比，隨機(jī)取樣三次測(cè)試平均值。

(2)含氧量：采用美國(guó)leco氧氮?dú)渎?lián)測(cè)儀對(duì)釬焊粉末進(jìn)行氧含量測(cè)定；

(3)釬焊合金板坯的釬焊試驗(yàn)：將aa3003合金構(gòu)成的厚1mm的60mm×80mm的板材1和厚1mm的60mm×60mm的板材2裝配成t型接頭，在板材1的兩側(cè)配置切斷成長(zhǎng)60mm，寬厚為1mm×1mm的釬料3。將t型樣(如圖1所示)放入100mm口徑的石英管式爐中進(jìn)行模擬釬焊，石英管式爐內(nèi)采用氮?dú)獗Ｗo(hù)。模擬釬焊工藝：以30℃/min的升溫速率升值600℃后保溫3min后，取出樣品并空冷至室溫；評(píng)價(jià)接合部位的釬料填充率。

(4)釬焊板的釬焊試驗(yàn)：將釬焊板材切成25mm×60mm的樣片平放在試驗(yàn)臺(tái)上，按照?qǐng)D2的組裝形式，將25mm×60mm尺寸的aa3003合金垂直放置于釬焊板上，組裝成t型樣，將t型樣放入100mm口徑的石英管式爐中進(jìn)行模擬釬焊，石英管式爐內(nèi)采用氮?dú)獗Ｗo(hù)。模擬釬焊工藝：以30℃/min的升溫速率升值600℃后保溫3min后，取出樣品并空冷至室溫得到經(jīng)過(guò)模擬釬焊的釬焊板。對(duì)釬焊后的t型樣焊縫長(zhǎng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

(5)swaat模擬海水循環(huán)鹽霧試驗(yàn)：將經(jīng)過(guò)模擬釬焊的釬焊板切成20mm×100mm的試樣，按照astm-g8:a3標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試最長(zhǎng)時(shí)間為35天。對(duì)鹽霧腐蝕的樣品進(jìn)行表面清洗后，按照常規(guī)方法制備金相試樣，觀察腐蝕試樣截面形貌，統(tǒng)計(jì)有無(wú)泄漏穿孔點(diǎn)。

一種鋁合金釬焊粉末，所述鋁合金釬焊粉末為球狀殼核包覆結(jié)構(gòu)，核層為填料合金，在核層外部依次包覆有釬劑層和鋁基金屬層。

如上所述的一種鋁合金釬焊粉末，所述填料合金為鋁硅合金；所述核層的平均直徑為80-100微米。

如上所述的一種鋁合金釬焊粉末，所述釬劑層的包覆量為1-10wt％；所述釬劑層為無(wú)機(jī)材料。

如上所述的一種鋁合金釬焊粉末，所述鋁基金屬層的包覆量為0.01-10wt％；所述鋁基金屬層為鋁或鋁合金。

如上所述的一種鋁合金釬焊粉末，所述鋁基金屬層的包覆量為0.01-10wt％；所述鋁基金屬層為液相線溫度550-640℃的鋁合金。

如上所述的一種鋁合金釬焊粉末，所述鋁基金屬層的包覆量為0.01-10wt％；所述鋁基金屬層至少包含cu或zn或ni中的一種元素的鋁硅合金。

如上所述的一種鋁合金釬焊粉末，以重量百分比計(jì)，所述鋁硅合金含有以下組分：

2.0-20％si；

0.01-3.0％cu；

0.01-4.0％zn；

0.01-2.0％ni；

其余為鋁和≤0.15％的雜質(zhì)。

如上所述的一種鋁合金釬焊粉末，所述無(wú)機(jī)材料為含氟化合物。

如上所述的一種鋁合金釬焊粉末，所述鋁合金釬焊粉末的平均粒徑為90-110微米，粒徑30微米以下粉末占總粉末＜5wt％。

本發(fā)明還提供一種如上所述的一種鋁合金釬焊粉末的制備方法，包括兩個(gè)步驟：

s1：使用霧化成型的方法，將填料合金液化并形成噴霧液滴，同時(shí)將固態(tài)釬劑粉末直接噴射，使其與填料合金的噴霧流相接觸，獲得復(fù)合粉末；

s2：使用物理氣相沉積技術(shù)在所述復(fù)合粉末的表面附上一層鋁基金屬層，獲得所述鋁合金釬焊粉末。

所述固態(tài)釬劑粉末的熔化溫度低于所述填料合金液滴的溫度。

如上所述的一種鋁合金釬焊粉末的制備方法，所述霧化成型的主要工藝：

將填料合金加熱至700-800℃并進(jìn)行精煉除氣，隨后在650-700℃靜置20-60分鐘，隨即利用高純惰性氣體將上述熔體吹散成平均直徑80-100微米的液滴；

所述固態(tài)釬劑粉末的等效直徑為2-30微米。

如上所述的一種鋁合金釬焊粉末的制備方法，所述鋁基金屬層的厚度為1-500nm。

本發(fā)明還提供一種如上所述的一種鋁合金釬焊粉末制得的釬焊合金板坯，以所述鋁合金釬焊粉末為主要成分(其他成分視具體用途/目的而定)，所述釬焊合金板坯的孔隙率≤2％。

如上所述的釬焊合金板坯，所述釬焊合金板坯的釬劑含量1-10wt％；含氧量≤1000ppm。

本發(fā)明還提供一種釬焊合金板坯的制備方法，采用高溫壓制的方法制備所述釬焊合金板坯，包括如下步驟：

將所述的釬焊粉末裝入預(yù)制的鋁或鋁合金包套中，該鋁合金包套兩端留有孔，利用抽真空裝置抽出殘留在鋁或鋁合金包套中的空氣，調(diào)節(jié)真空度≤3×10-1pa后，停止抽真空，并將端口密封；

高溫壓制，將內(nèi)部裝有鋁合金釬焊粉末的鋁或鋁合金包套進(jìn)行熱壓，熱壓完成后車(chē)除鋁或鋁合金包套，獲得釬焊合金板坯；熱壓的溫度為320-550℃，壓力為20-25mpa，壓制時(shí)間為20-30min。

本發(fā)明還提供一種如上所述的釬焊合金板坯制成的釬焊板，至少包括芯層和與芯層復(fù)合的釬料層；所述釬料層中包含由所述釬焊合金板坯直接用于復(fù)合形成的釬焊合金層。

如上所述的一種釬焊板，所述釬料層中包含釬焊合金層，由所述釬焊合金板坯經(jīng)二次成形的產(chǎn)品用于復(fù)合形成的釬焊合金層。

本發(fā)明還提供一種如上所述的釬焊板的制備方法，將芯層與釬料層通過(guò)熱軋復(fù)合，然后經(jīng)冷軋和退火工序獲得所需厚度及狀態(tài)的釬焊板。

所述釬焊板的熱軋溫度為430-480℃，熱軋至目標(biāo)厚度。

所述冷軋壓下量≥55％，冷軋的最終厚度為0.1-3mm。

所述退火工藝為200-380℃，保溫1-5h獲得所述釬焊板。

所述釬料層還包括填料合金層；所述釬焊合金板坯的一側(cè)面或兩側(cè)面附有所述填料合金層；所述填料合金層與所述釬焊合金層共同構(gòu)成釬焊板的釬料。

本發(fā)明中的填料合金層可以通過(guò)如連續(xù)、半連續(xù)等常規(guī)鑄造方式獲得一定規(guī)格的扁鑄錠，再經(jīng)銑面、多道次熱軋得到所需厚度的填充合金層板坯。

本發(fā)明中的芯材合金的制備可以通過(guò)如連續(xù)、半連續(xù)等常規(guī)鑄造方式獲得一定規(guī)格扁鑄錠，根據(jù)需要，增加均勻化加熱工藝，再經(jīng)銑面，獲得一定厚度的非均勻化或均勻化態(tài)的所需芯材鑄錠。

本發(fā)明制備的釬焊合金板坯經(jīng)模擬釬焊試驗(yàn)，焊劑填充飽滿，焊縫長(zhǎng)度均≥35mm。

實(shí)施例1

一種鋁合金釬焊粉末的制備方法，步驟如下：

原料準(zhǔn)備：

熔化溫度為546℃，材質(zhì)為kalf4且等效直徑為15微米的固態(tài)釬劑粉末；

填料合金原料：aa4343；

s1：將aa4343加熱至750℃并進(jìn)行精煉除氣，隨后在680℃靜置30分鐘，隨即利用高純惰性氣體(氮?dú)?將上述熔體吹散成平均直徑90微米的液滴(溫度為750℃)；同時(shí)將固態(tài)釬劑粉末直接噴射，使其與aa4343的噴霧流相接觸，獲得復(fù)合粉末；

s2：使用物理氣相沉積技術(shù)在復(fù)合粉末的表面附上一層厚度為200nm的鋁基金屬層(液相線溫度為613℃的aa4343鋁合金(具有7.5wt％si的al合金)，獲得鋁合金釬焊粉末。

制得的鋁合金釬焊粉末為球狀殼核包覆結(jié)構(gòu)，核層為填料合金，在核層外部依次包覆有包覆量為7wt％的釬劑層和包覆量為5wt％的鋁基金屬層；該鋁合金釬焊粉末的平均粒徑為100微米，粒徑30微米以下粉末占總粉末的0.5wt％。

實(shí)施例2

一種鋁合金釬焊粉末的制備方法，步驟如下：

原料準(zhǔn)備：

材質(zhì)為質(zhì)量比為95:5的kalf4與kf的混合物，熔化溫度為570℃且等效直徑為2微米的固態(tài)釬劑粉末；

填料合金原料：aa4145；

s1：將aa4145加熱至800℃并進(jìn)行精煉除氣，隨后在700℃靜置20分鐘，隨即利用高純惰性氣體(氮?dú)?將上述熔體吹散成平均直徑80微米的液滴(溫度為750℃)；同時(shí)將固態(tài)釬劑粉末直接噴射，使其與aa4145的噴霧流相接觸，獲得復(fù)合粉末；

s2：使用物理氣相沉積技術(shù)在復(fù)合粉末的表面附上一層厚度為1nm的鋁基金屬層(液相線溫度為590℃的aa4045(具有9.5wt％si的al合金))，獲得鋁合金釬焊粉末。

制得的鋁合金釬焊粉末為球狀殼核包覆結(jié)構(gòu)，核層為填料合金，在核層外部依次包覆有包覆量為1wt％的釬劑層和包覆量為0.01wt％的鋁基金屬層；且該鋁合金釬焊粉末的平均粒徑為90微米，粒徑30微米以下粉末占總粉末的0.8wt％。

實(shí)施例3

一種鋁合金釬焊粉末的制備方法，步驟如下：

原料準(zhǔn)備：

材質(zhì)為nocolok，熔化溫度為565℃且等效直徑為30微米的固態(tài)釬劑粉末；

填料合金原料：aa4045；

s1：將aa4045加熱至700℃并進(jìn)行精煉除氣，隨后在650℃靜置60分鐘，隨即利用高純惰性氣體(氮?dú)?將上述熔體吹散成平均直徑100微米的液滴(溫度為750℃)；同時(shí)將固態(tài)釬劑粉末直接噴射，使其與aa4045的噴霧流相接觸，獲得復(fù)合粉末；

s2：使用物理氣相沉積技術(shù)在復(fù)合粉末的表面附上一層厚度為500nm的鋁基金屬層(液相線溫度為579℃的鋁硅合金，以重量百分比計(jì)，該鋁硅合金中各組分為：11.5％si；0.01％cu；4％zn；2％ni；其余為鋁和0.15％的雜質(zhì))，獲得鋁合金釬焊粉末。

制得的鋁合金釬焊粉末為球狀殼核包覆結(jié)構(gòu)，核層為填料合金，在核層外部依次包覆有包覆量為10wt％的釬劑層和包覆量為10wt％的鋁基金屬層；該鋁合金釬焊粉末的平均粒徑為110微米，粒徑30微米以下粉末占總粉末的1.2wt％。

實(shí)施例4

一種鋁合金釬焊粉末的制備方法，基本同實(shí)施例1，不同之處僅在于鋁基金屬層為液相線溫度為660℃的aa1050。

實(shí)施例5

一種鋁合金釬焊粉末的制備方法，基本同實(shí)施例1，不同之處僅在于鋁基金屬層為液相線溫度為640℃的鋁硅合金，以重量百分比計(jì)，該鋁硅合金中各組分為：si：14wt％，zn：4.0wt％其余為al和雜質(zhì)。

實(shí)施例6

一種鋁合金釬焊粉末的制備方法，基本同實(shí)施例1，不同之處僅在于鋁基金屬層為液相線溫度為634℃的鋁硅合金，以重量百分比計(jì)，該鋁硅合金中各組分為：si：2.0wt％，zn：2.0wt％，cu：3wt％；ni：1wt％，其余為al和雜質(zhì)。

實(shí)施例7

一種鋁合金釬焊粉末的制備方法，基本同實(shí)施例1，不同之處僅在于鋁基金屬層為液相線溫度為590℃的鋁硅合金，以重量百分比計(jì)，該鋁硅合金中各組分為：si：10wt％，zn：0.5wt％，cu：0.8wt％；ni：2wt％，其余為al和雜質(zhì)。

實(shí)施例8

一種釬焊合金板坯的制備方法，是先將實(shí)施例1制得的鋁合金釬焊粉末裝入預(yù)制的鋁包套中，該鋁包套兩端留有孔，利用抽真空裝置抽出殘留在鋁包套中的空氣，調(diào)節(jié)真空度為1×10-1pa后，停止抽真空，并將端口密封；再進(jìn)行高溫壓制：是將內(nèi)部裝有釬焊合金粉末的鋁合金包套進(jìn)行熱壓，熱壓完成后車(chē)除鋁合金包套，獲得釬焊合金板坯；熱壓的溫度為450℃，壓力為22mpa，壓制時(shí)間為25min。

制得的釬焊合金板坯的孔隙率為1.1％，釬焊合金板坯的釬劑含量7wt％；含氧量為721ppm；經(jīng)模擬釬焊試驗(yàn)，焊劑填充飽滿，焊縫填充率達(dá)95％。

對(duì)比例1

一種釬焊合金板坯的制備方法，基本同實(shí)施例8，不同之處在于對(duì)比例1使用不含鋁基金屬層為最外層，由釬劑直接包覆填料合金的釬焊粉末制備釬焊合金板坯。制得的釬焊合金板坯的孔隙率為6％，模擬釬焊測(cè)得焊縫填充率為77％。

由實(shí)施例8與對(duì)比例1相比，可知實(shí)施例8在外層添加鋁基金屬層，可以大幅提高釬焊粉末制得的釬焊合金板坯的孔隙率，其釬焊性能也大幅提升。

對(duì)比例2

一種釬焊合金板坯的制備方法，基本同實(shí)施例8，不同之處在于對(duì)比例2使用與實(shí)施例1相同及等量的釬劑與填料合金共混，以實(shí)施例8同樣的工藝壓制成板坯，釬焊合金板坯中所述釬劑分散在填料合金的釬焊粉末。制得的釬焊合金板坯的孔隙率為3.2％，模擬釬焊測(cè)得焊縫填充率為72％。

由對(duì)比例2與對(duì)比例1相比，對(duì)比例2的孔隙率減小，這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)共混的方式獲得的共混粉末中釬劑和鋁合金是相互獨(dú)立的，當(dāng)熱壓時(shí)鋁合金粉末顆粒之間相互接觸時(shí)，在外力作用下產(chǎn)生塑性融合，而對(duì)比例1的粉末為釬劑包覆鋁合金，這是因?yàn)樵跓釅合拢F劑并不能和相互接觸的釬劑產(chǎn)生塑化融合，熱壓作用下，僅能在外露的鋁合金部分產(chǎn)生塑化融合，因此對(duì)比例1熱壓獲得的板坯的孔隙率高于對(duì)比例2；實(shí)施例8與對(duì)比例1和2相比，具有最小的孔隙率，這是因?yàn)閷?duì)比例1和2的粉體中，釬劑的存在的位置差異影響了鋁合金之間連接性，而實(shí)施例8獲得的外層為低熔點(diǎn)的鋁合金，在熱壓時(shí)釬料粉末的外層鋁合金產(chǎn)生塑化融合，實(shí)施例8獲得了比對(duì)比例1和對(duì)比例2熱壓形成的板坯更加優(yōu)異的孔隙率。另一方面，在添加相同分量的釬劑的情況下，實(shí)施例8的釬焊性能最好，對(duì)比例1次之，對(duì)比例2最差，這是因?yàn)閷?duì)比例2中釬劑和鋁合金是物理混合的狀態(tài)，釬劑和鋁合金不相容、且在理化性質(zhì)上完全不同的兩相，混合時(shí)存在嚴(yán)重的團(tuán)聚，難以獲得均勻分散和分布的混合粉末，因此為獲得好的釬焊性，往往需要過(guò)量添加，而實(shí)施例8和對(duì)比例1則通過(guò)霧化成型的手段將釬劑包覆在填料合金上，實(shí)施例8進(jìn)一步的使用鋁合金對(duì)釬劑外層進(jìn)行包覆，在熱壓成型時(shí)，釬劑是均勻的分布和分散在鋁合金基體中。

實(shí)施例9

一種釬焊合金板坯的制備方法，是先將實(shí)施例2制得的鋁合金釬焊粉末裝入預(yù)制的鋁合金包套中，該鋁合金包套兩端留有孔，利用抽真空裝置抽出殘留在鋁合金包套中的空氣，調(diào)節(jié)真空度為3×10-1pa后，停止抽真空，并將端口密封；再進(jìn)行高溫壓制：是將內(nèi)部裝有釬焊合金粉末的鋁包套進(jìn)行熱壓，熱壓完成后車(chē)除鋁包套，獲得釬焊合金板坯；熱壓的溫度為550℃，壓力為25mpa，壓制時(shí)間為20min。

制得的釬焊合金板坯的孔隙率為0.9％，釬焊合金板坯的釬劑含量1wt％；含氧量為753ppm；經(jīng)模擬釬焊試驗(yàn)，焊劑填充飽滿，焊縫填充率達(dá)89％。

實(shí)施例10

一種釬焊合金板坯的制備方法，是先將實(shí)施例3制得的鋁合金釬焊粉末裝入預(yù)制的鋁合金包套中，該鋁合金包套兩端留有孔，利用抽真空裝置抽出殘留在鋁合金包套中的空氣，調(diào)節(jié)真空度為1×10-1pa后，停止抽真空，并將端口密封；再進(jìn)行高溫壓制：是將內(nèi)部裝有釬焊合金粉末的鋁合金包套進(jìn)行熱壓，熱壓完成后車(chē)除鋁合金包套，獲得釬焊合金板坯；熱壓的溫度為320℃，壓力為20mpa，壓制時(shí)間為30min。

制得的釬焊合金板坯的孔隙率為0.8％，釬焊合金板坯的釬劑含量10wt％；含氧量為651ppm；經(jīng)模擬釬焊試驗(yàn)，焊劑填充飽滿，焊縫填充率達(dá)100％。

實(shí)施例11

一種釬焊合金板坯的制備方法，基本同實(shí)施例8，不同之處僅在于鋁合金釬焊粉末為實(shí)施例4制得的。

制得的釬焊合金板坯的孔隙率為2％，釬焊合金板坯的釬劑含量7wt％；含氧量為957ppm；經(jīng)模擬釬焊試驗(yàn)，焊劑填充飽滿，焊縫填充率達(dá)93％。

實(shí)施例12

一種釬焊合金板坯的制備方法，基本同實(shí)施例8，不同之處僅在于鋁合金釬焊粉末為實(shí)施例5制得的。

制得的釬焊合金板坯的孔隙率為1.6％，釬焊合金板坯的釬劑含量7wt％；含氧量為753ppm；經(jīng)模擬釬焊試驗(yàn)，焊劑填充飽滿，焊縫填充率達(dá)95％。

實(shí)施例13

一種釬焊合金板坯的制備方法，基本同實(shí)施例8，不同之處僅在于鋁合金釬焊粉末為實(shí)施例6制得的。

制得的釬焊合金板坯的孔隙率為1.4％，釬焊合金板坯的釬劑含量7wt％；含氧量為740ppm；經(jīng)模擬釬焊試驗(yàn)，焊劑填充飽滿，焊縫填充率達(dá)96％。

實(shí)施例14

一種釬焊合金板坯的制備方法，基本同實(shí)施例8，不同之處僅在于鋁合金釬焊粉末為實(shí)施例7制得的。

制得的釬焊合金板坯的孔隙率為0.9％，釬焊合金板坯的釬劑含量7wt％；含氧量為703ppm；經(jīng)模擬釬焊試驗(yàn)，焊劑填充飽滿，焊縫填充率達(dá)99％。

由實(shí)施例8和實(shí)施例11、12、13、14相比，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)其余配方和工藝不變，僅改變鋁合金釬焊粉末的最外層材質(zhì)時(shí)，產(chǎn)生了不同的熱壓效果，對(duì)應(yīng)獲得的釬焊合金板坯的模擬釬焊效果亦有所影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)選用純鋁時(shí)，盡管孔隙率和釬焊性能令人滿意，表現(xiàn)出相較于傳統(tǒng)的如對(duì)比例1或?qū)Ρ壤?具有顯著的提升，然而當(dāng)選用如實(shí)施例1的aa4343等低液相線溫度的鋁合金時(shí)，呈現(xiàn)出更優(yōu)的結(jié)果，特別是，當(dāng)使用低液相線溫度的al-si-zn-cu-ni合金時(shí)效果最佳。

實(shí)施例中30031#的合金配方為：si0.05wt％，fe0.15wt％，cu0.33wt％，mn1.2wt％，mg0.25wt％，zn0.06wt％，ti0.02wt％，zr0.08wt％；

實(shí)施例中30032#的合金配方為：si0.62wt％，fe0.51wt％，cu0.12wt％，mn1.71wt％，mg0.02wt％，zn0.08wt％，ti0.15wt％，zr0.06wt％；

實(shí)施例中30033#的合金配方為：si0.38wt％，fe0.16wt％，cu0.45wt％，mn0.89wt％，mg0.32wt％，zn0.22wt％，ti0.08wt％，zr0.0.2wt％；

實(shí)施例中30034#的合金配方為：si0.42wt％，fe0.67wt％，cu0.09wt％，mn1.33wt％，mg0.06wt％，zn0.13wt％，ti0.15wt％，zr0.11wt％；

實(shí)施例中6070的合金配方為：si1.2wt％，fe0.32wt％，cu0.15wt％，mn0.46wt％，mg0.5wt％，zn0.13wt％，ti0.2wt％。

實(shí)施例15

一種釬焊板的制備方法，具體過(guò)程如下：

以實(shí)施例8制得的釬焊合金板坯軋至10mm直接作為釬焊板的釬料層；

將釬料層與鋁合金30031#芯材鑄錠用鋼帶疊放，由上至下的厚度占比為10:90，總厚度為100mm，并在端部箍緊后通過(guò)熱軋復(fù)合，出爐后人工剪斷并去除鋼帶，然后經(jīng)冷軋和退火工序獲得所需厚度及狀態(tài)的釬焊板。其中，熱軋溫度為450℃，熱軋至目標(biāo)厚度6mm；冷軋壓下量為87％，冷軋的最終厚度為0.8mm；退火工藝為320℃，保溫3h獲得釬焊板。

制成釬焊合金層和與鋁合金30031#芯層相復(fù)合的釬焊板，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示；該釬焊板經(jīng)模擬釬焊形成焊縫長(zhǎng)度為39mm模擬釬焊后，再經(jīng)swaat模擬海水循環(huán)鹽霧試驗(yàn)25天后，無(wú)腐蝕穿孔。

實(shí)施例16

一種釬焊板的制備方法，具體過(guò)程如下：

將aa4047以常規(guī)半連續(xù)鑄造得到的aa4047填料合金鑄錠經(jīng)銑面，軋制后得到厚度為1.2mm的填充合金層板坯；

將填充合金層板坯、實(shí)施例9制得的釬焊合金板坯和鋁合金6070芯材鑄錠用鋼帶依次疊放，由上至下的厚度占比為1:9:90，總厚度為120mm，并在端部箍緊后通過(guò)熱軋復(fù)合，出爐后人工剪斷并去除鋼帶，然后經(jīng)冷軋和退火工序獲得所需厚度及狀態(tài)的釬焊板。其中，熱軋溫度為430℃，熱軋至目標(biāo)厚度10mm；冷軋壓下量為99％，冷軋的最終厚度為0.1mm；退火工藝為200℃，保溫5h獲得所述釬焊板。

制成由填料合金層、釬焊合金層和與鋁合金6070芯層，三層相復(fù)合的釬焊板，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，其中；該釬焊板經(jīng)模擬釬焊形成焊縫長(zhǎng)度為32mm模擬釬焊后，再經(jīng)swaat模擬海水循環(huán)鹽霧試驗(yàn)20天后，無(wú)腐蝕穿孔。

實(shí)施例17

一種釬焊板的制備方法，具體過(guò)程如下：

將aa4043以常規(guī)半連續(xù)鑄造得到的aa4043填料合金鑄錠經(jīng)銑面，軋制后得到厚度為4.5mm的填充合金層板坯；

將實(shí)施例10制得的釬焊合金板、填充合金層板坯與鋁合金6070芯材鑄錠用鋼帶依次疊放，由上至下的厚度占比為5:5:90，總厚度為90mm，并在端部箍緊后通過(guò)熱軋復(fù)合，出爐后人工剪斷并去除鋼帶，然后經(jīng)冷軋和退火工序獲得所需厚度及狀態(tài)的釬焊板。其中，熱軋溫度為480℃，熱軋至目標(biāo)厚度6.7mm；冷軋壓下量為55％，冷軋的最終厚度為3mm；退火工藝為380℃，保溫1h獲得所述釬焊板。

制成釬焊合金層、填料合金層、鋁合金6070芯層，三層相復(fù)合的釬焊板，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示；該釬焊板經(jīng)模擬釬焊形成焊縫長(zhǎng)度為40mm模擬釬焊后，再經(jīng)swaat模擬海水循環(huán)鹽霧試驗(yàn)33天后，無(wú)腐蝕穿孔。

實(shí)施例18

一種釬焊板的制備方法，具體過(guò)程與實(shí)施例15基本相同，不同之處僅在于將實(shí)施例8制得的釬焊合金板坯替換為實(shí)施例11制得的釬焊合金板坯；

制成釬焊板經(jīng)模擬釬焊形成焊縫長(zhǎng)度為35mm模擬釬焊后，再經(jīng)swaat模擬海水循環(huán)鹽霧試驗(yàn)27天后，無(wú)腐蝕穿孔。

實(shí)施例19

一種釬焊板的制備方法，具體過(guò)程與實(shí)施例15基本相同，不同之處僅在于將實(shí)施例8制得的釬焊合金板坯替換為實(shí)施例12制得的釬焊合金板坯；

制得的釬焊板經(jīng)模擬釬焊形成焊縫長(zhǎng)度為36mm模擬釬焊后，再經(jīng)swaat模擬海水循環(huán)鹽霧試驗(yàn)29天后，無(wú)腐蝕穿孔。

實(shí)施例20

一種釬焊板的制備方法，具體過(guò)程與實(shí)施例15基本相同，不同之處僅在于將實(shí)施例8制得的釬焊合金板坯替換為實(shí)施例13制得的釬焊合金板坯；

制得的釬焊板經(jīng)模擬釬焊形成焊縫長(zhǎng)度為38mm模擬釬焊后，再經(jīng)swaat模擬海水循環(huán)鹽霧試驗(yàn)35天后，無(wú)腐蝕穿孔。

實(shí)施例21

一種釬焊板的制備方法，具體過(guò)程如下：

將aa4145以常規(guī)半連續(xù)鑄造得到的aa4145填料合金鑄錠經(jīng)銑面，軋制后得到厚度為1.2mm的填充合金層板坯；

將aa4145以常規(guī)半連續(xù)鑄造得到的aa4145填料合金鑄錠經(jīng)銑面，軋制后得到厚度為4.8mm的填充合金層板坯；

將1.2mm的填充合金層板坯、實(shí)施例14制得的釬焊合金板坯、4.8mm的填充合金層板坯、鋁合金30032#芯材鑄錠用鋼帶依次疊放，由上而下的厚度占比為1:5:4:90，總厚度為120mm，并在端部箍緊后通過(guò)熱軋復(fù)合，出爐后人工剪斷并去除鋼帶，然后經(jīng)冷軋和退火工序獲得所需厚度及狀態(tài)的釬焊板。其中，熱軋溫度為450℃，熱軋至目標(biāo)厚度5mm；冷軋壓下量為80％％，冷軋的最終厚度為1mm；退火工藝為340℃，保溫2h獲得所述釬焊板。

制成填充合金層、焊接合金層、填料合金層、鋁合金30032#芯層，四層相復(fù)合的釬焊板，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示；該釬焊板經(jīng)模擬釬焊形成焊縫長(zhǎng)度為38mm模擬釬焊后，再經(jīng)swaat模擬海水循環(huán)鹽霧試驗(yàn)35天后，無(wú)腐蝕穿孔。

實(shí)施例22

一種釬焊板的制備方法，具體過(guò)程如下：

將aa4343以常規(guī)半連續(xù)鑄造得到的aa4343填料合金鑄錠經(jīng)銑面，軋制后得到厚度為6mm的填充合金層板坯；

將實(shí)施例8制得的釬焊合金板坯、6mm的填充合金層板坯、鋁合金30033#芯材鑄錠用鋼帶、6mm的填充合金層板坯、實(shí)施例8制得的釬焊合金板坯依次疊放，由上而下的厚度占比為4:6:80:6:4，總厚度為100mm，并在端部箍緊后通過(guò)熱軋復(fù)合，出爐后人工剪斷并去除鋼帶，然后經(jīng)冷軋和退火工序獲得所需厚度及狀態(tài)的釬焊板。其中，熱軋溫度為450℃，熱軋至目標(biāo)厚度8mm；冷軋壓下量為75％，冷軋的最終厚度為2mm；退火工藝為350℃，保溫2h獲得所述釬焊板。

制成釬焊合金層、填料合金層、鋁合金30033#芯層、填料合金層、釬焊合金層，五層相復(fù)合的釬焊板，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示；該釬焊板經(jīng)模擬釬焊形成焊縫長(zhǎng)度為37mm模擬釬焊后，再經(jīng)swaat模擬海水循環(huán)鹽霧試驗(yàn)32天后，無(wú)腐蝕穿孔。

實(shí)施例23

一種釬焊板的制備方法，具體過(guò)程如下：

以aa4343常規(guī)半連續(xù)鑄造得到的aa4343填料合金鑄錠經(jīng)銑面，軋制后得到厚度為0.64mm的填充合金層板坯；

將實(shí)施例8制得的釬焊合金板坯、填充合金層板坯、鋁合金30034#芯材鑄錠用鋼帶、aa7072鋁合金作為犧牲層依次疊放，由上而下的厚度占比為2:8:80:10，總厚度為80mm，并在端部箍緊后通過(guò)熱軋復(fù)合，出爐后人工剪斷并去除鋼帶，然后經(jīng)冷軋和退火工序獲得所需厚度及狀態(tài)的釬焊板。其中，熱軋溫度為450℃，熱軋至目標(biāo)厚度10mm；冷軋壓下量為75％，冷軋的最終厚度為2.5mm；退火工藝為360℃，保溫2h獲得所述釬焊板。

制成釬焊合金層、填料合金層、鋁合金30034#芯層、犧牲層，四層相復(fù)合的釬焊板，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖8所示；該釬焊板經(jīng)模擬釬焊形成焊縫長(zhǎng)度為36mm模擬釬焊后，再經(jīng)swaat模擬海水循環(huán)鹽霧試驗(yàn)34天后，無(wú)腐蝕穿孔。

技術(shù)特征：

1.一種鋁合金釬焊粉末，其特征是：所述鋁合金釬焊粉末為球狀殼核包覆結(jié)構(gòu)，核層為填料合金，在核層外部依次包覆有釬劑層和鋁基金屬層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金釬焊粉末，其特征在于，所述填料合金為鋁硅合金；所述核層的平均直徑為80-100微米。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金釬焊粉末，其特征在于，所述釬劑層的包覆量為1-10wt％；所述釬劑層為無(wú)機(jī)材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金釬焊粉末，其特征在于，所述鋁基金屬層的包覆量為0.01-10wt％；所述鋁基金屬層的材質(zhì)為鋁或鋁合金。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金釬焊粉末，其特征在于，所述鋁基金屬層的包覆量為0.01-10wt％；所述鋁基金屬層為液相線溫度550-640℃的鋁合金。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鋁合金釬焊粉末，其特征在于，所述鋁基金屬層的包覆量為0.01-10wt％；所述鋁基金屬層至少包含cu或zn或ni中的一種元素的鋁硅合金。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鋁合金釬焊粉末，其特征在于，以重量百分比計(jì)，所述鋁硅合金含有以下組分：

2.0-20％si；

0.01-3.0％cu；

0.01-4.0％zn；

0.01-2.0％ni；

其余為鋁和≤0.15％的雜質(zhì)。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋁合金釬焊粉末，其特征在于，所述無(wú)機(jī)材料為含氟化合物。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金釬焊粉末，其特征在于，所述鋁合金釬焊粉末的平均粒徑為90-110微米，粒徑30微米以下粉末占總粉末＜5wt％。

10.一種如權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)所述的一種鋁合金釬焊粉末的制備方法，其特征是包括兩個(gè)步驟：

s1：使用霧化成型的方法，將填料合金液化并形成噴霧液滴，同時(shí)將固態(tài)釬劑粉末直接噴射，使其與填料合金的噴霧流相接觸，獲得復(fù)合粉末；

s2：使用物理氣相沉積技術(shù)在所述復(fù)合粉末的表面附上一層鋁基金屬層，獲得所述鋁合金釬焊粉末；

所述固態(tài)釬劑粉末的熔化溫度低于所述填料合金液滴的溫度。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種鋁合金釬焊粉末的制備方法，其特征在于，所述霧化成型的主要工藝為：將填料合金加熱至700-800℃并進(jìn)行精煉除氣，隨后在650-700℃靜置20-60分鐘，隨即利用高純惰性氣體將上述熔體吹散成平均直徑80-100微米的液滴；

所述固態(tài)釬劑粉末的等效直徑為2-30微米。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種鋁合金釬焊粉末的制備方法，其特征在于，所述鋁基金屬層的厚度為1-500nm。

13.一種如權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)所述的一種鋁合金釬焊粉末制得的釬焊合金板坯，其特征是：以所述鋁合金釬焊粉末為主要成分，所述釬焊合金板坯的孔隙率≤2％。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的釬焊合金板坯，其特征在于，所述釬焊合金板坯的釬劑含量1-10wt％；含氧量≤1000ppm。

15.制備如權(quán)利要求13或14所述的一種釬焊合金板坯的方法，其特征是采用高溫壓制的方法制備所述釬焊合金板坯，包括如下步驟：

(1)將所述的鋁合金釬焊粉末裝入預(yù)制的鋁或鋁合金包套中，該鋁合金包套兩端留有孔，利用抽真空裝置抽出殘留在鋁或鋁合金包套中的空氣，調(diào)節(jié)真空度≤3×10-1pa后，停止抽真空，并將端口密封；

(2)高溫壓制，將內(nèi)部裝有鋁合金釬焊粉末的鋁或鋁合金包套進(jìn)行熱壓，熱壓完成后車(chē)除鋁或鋁合金包套，獲得釬焊合金板坯；熱壓的溫度為320-550℃，壓力為20-25mpa，壓制時(shí)間為20-30min。

16.一種如權(quán)利要求13的釬焊合金板坯制成的釬焊板，其特征是：至少包括芯層和與芯層復(fù)合的釬料層；所述釬料層中包含由所述釬焊合金板坯直接用于復(fù)合形成的釬焊合金層。

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的一種釬焊板，其特征在于，所述釬料層中包含由所述釬焊合金板坯經(jīng)二次成形的產(chǎn)品用于復(fù)合形成的釬焊合金層。

18.一種如權(quán)利要求16或17所述的釬焊板的制備方法，其特征是：將芯層與釬料層通過(guò)熱軋復(fù)合，然后經(jīng)冷軋和退火工序獲得所需厚度及狀態(tài)的釬焊板。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及一種鋁合金釬焊粉末及其制備方法和應(yīng)用，該制備方法是先使用霧化成型的方法，將填料合金液化并形成噴霧液滴，同時(shí)將固態(tài)釬劑粉末直接噴射，使其與填料合金的噴霧流相接觸，獲得復(fù)合粉末；再使用物理氣相沉積技術(shù)在復(fù)合粉末的表面附上一層鋁基金屬層，獲得鋁合金釬焊粉末；制得的鋁合金釬焊粉末為球狀殼核包覆結(jié)構(gòu)，核層為填料合金，在核層外部依次包覆有釬劑層和鋁基金屬層；以鋁合金釬焊粉末為主要成分制得的釬焊合金板坯，該釬焊合金板坯的孔隙率≤2％，含氧量≤1000ppm，經(jīng)模擬釬焊試驗(yàn)，焊劑填充飽滿，焊縫填充率達(dá)80％以上。本發(fā)明采用鋁硅合金作為釬焊合金粉末的包覆外層，既避免降低材料塑性，還提高復(fù)合材料整體的耐腐蝕性能。

技術(shù)研發(fā)人員：伍波;聶存珠;唐勁松;高勇進(jìn);陳國(guó)楨

受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海華峰鋁業(yè)股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.02.07

技術(shù)公布日：2021.06.15