專利名稱：用于鋁合金汽車骨架及蒙皮接頭釬焊的復合自動鋁釬焊絲及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及焊料，具體是一種用于鋁合金汽車骨架及蒙皮接頭釬焊的復合自動鋁釬焊絲及其制備方法。
背景技術：
隨著汽車制造業(yè)的快速發(fā)展和尾氣排放標準的更加嚴格，車身鋁化和全鋁車身的發(fā)展方向非常明確。例如，意大利生產的法拉利汽車，全車只有傳動軸的外圈是鋼制的，其余全都是鋁制的；德國生產的奧迪汽車，全車零部件幾乎全部鋁化。國產汽車平均每輛車用鋁量100公斤以上，很多公司的全鋁汽車樣車都已試制完成。國外鋁制車身的焊接技術作為核心技術之一是絕對保密的。國內目前鋁制車身是采用普通鋁氬弧焊技術焊接的，車身焊接變形十分嚴重，喬正工作量很大，焊接效果很差，而且鋁氬弧焊熱影響區(qū)的強度也很差，容易斷裂，焊縫的焊疤很大，很難磨平。傳統(tǒng)的鋁釬焊技術停仍留在整體加熱、一次性熔化、凝固的水平上，存在的焊縫短、母材構件尺寸小的局限性，無法應用于鋁合金汽車骨架及蒙皮接頭的釬焊連接。國內鋁制車身主要受到焊接技術的制約，發(fā)展速度緩慢。

發(fā)明內容
為解決鋁合金汽車骨架及蒙皮接頭釬焊連接的問題，本發(fā)明提供一種用于鋁合金汽車骨架及蒙皮接頭釬焊連接的復合自動釬焊絲及其制備方法。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是
一種用于鋁合金汽車骨架及蒙皮接頭釬焊的復合自動鋁釬焊絲，它由鋁基釬料芯部、復合在該芯部葉片之間的鋁用釬劑和噴涂在鋁用釬劑表面上的硅粉層三部分組成。所述鋁基釬料芯部由互相垂直的四條葉片組成，其外徑Φ為3 4mm，芯部葉片厚度T為O. 5 O. 8mm ;鋁基釬料的型號為BA186SiZnCuNiMe，該釬料的化學成分重量份比為AL;84 90; Si:8 12; Ζη:0·7 1·3; Cu:0.3 0.8; Ni:0.3 0.8, Sr:0.03
0.05; Zr:0. 05 0. 08; Ce:0. 02 O. 04。所述鋁用釬劑由Nocolok (KA1F4+K3A1F6共晶體)釬劑粉末和在釬劑粉末中均勻混入蒸發(fā)型的相對分子質量為10000 20000的聚乙二醇和合成樹脂混合制成，便于調整膏狀釬劑的粘稠度，將釬劑粉末固化且牢固地鑲嵌在芯部的葉片之間。聚乙二醇與合成樹脂的比例為7: 2 3。所述硅粉層的硅粉的粒度為1200目以上，硅粉層厚為40 60 μ m。上述復合自動鋁釬焊絲的制備方法，包括如下步驟
(I)鋁釬焊絲芯材的熔煉和鑄造
將已在400°C預熱4小時的工業(yè)純鋁投入石墨坩鍋爐，加入鋁用熔劑覆蓋，在800 850°C加熱至熔化后除渣，然后加入配比量的Al-Si、Al-Cu和Al-Ni中間合金并再加入鋁用熔劑覆蓋，待中間合金完全熔化后除渣，并在爐內氣氛中通入惰性氣體(N2)進行保護，于750 800°C條件下加入配比量的Al- Zn中間合金，很快熔化后，即向熔體中用Ar2吹入C2Cl6干粉，精煉熔體10 15min ;除渣后再向其中加入配比量的Al_Sr、Al_Zr和Al-Ce中間合金，中間合金完全熔化后攪拌3 5min，于相同溫度條件下通入Ar2進行第二次精煉，時間為4 5min，之后靜置3 4min，除渣后得到純凈的熔體待用；所述鋁用熔劑為常規(guī)選擇，具體可以是KCl和NaCl的混合干粉(KCl = NaCl=I : I )，加入量為加入時坩鍋熔煉爐中爐料總重量的O. 5 2% ;精煉劑六氯乙烷由帶壓力的氬氣從熔體底部吹入，所述氬氣的通入壓力為3 6KPa ;六氯乙烷的重量為熔體重量的O. 3 O. 5% ；
將完成精煉的熔體在氮氣保護下通過鑄造機鑄成截面為梯形的釬料合金棒；
(2)鋁釬焊絲芯材的軋制和擠壓
將步驟(I)所得合金鑄棒通過孔型軋機進行反復軋壓，使之成為截面外徑Φ為30_的釬料合金擠壓桿；再通過擠壓機將擠壓桿擠壓成截面形狀如圖2所示釬料絲芯材，芯材外徑Φ為3 4mm ； (3)配制膏狀釬劑
將粒度達到1000目以上的Nocolok (KA1F4+K3A1F6共晶體)釬劑粉末通過攪拌機均勻拌入相對分子質量為10000 20000的聚乙二醇和合成樹脂粘結劑混合物；釬劑粉末與粘接劑的重量比約為7:2 3 ;聚乙二醇與合成樹脂的比例約為7: 2 3，備用；
(4)在釬料絲芯材上復合膏狀釬劑
將步驟(2)所得的釬料絲芯材和步驟(3)所得的膏狀釬劑通過釬料膏復合機實現(xiàn)復合，即將釬料膏擠壓到釬料芯材的槽縫里；
(5)噴涂硅粉
在復合釬料絲表面噴涂1200目以上粒度的硅粉，使復合在釬料絲上的釬劑表面的硅粉層厚為40 60 μ m即成。本發(fā)明的優(yōu)點是
1、在復合自動鋁釬焊絲芯部材質中添加稀土元素稀土Ce、稀有金屬Sr、Zr，使釬料的內部組織晶粒細化、圓化，提高了釬焊接頭強度，而且在一定程度上降低了相間的表面能(表面張力)，提高釬料的潤濕性、鋪展性，即提高了復合鋁釬料的加工性能和使用性能；
2、復合自動鋁釬焊絲釬劑的粘結劑采用二元混合物，便于調整膏狀釬劑的粘稠度；
3、本發(fā)明的復合自動鋁釬焊絲，在具有自動送絲、定位的自動或半自動釬焊設備的的輔助下，可以連續(xù)焊接空間尺寸很大的汽車骨架或者蒙皮接頭，可獲得高強度、微變形、焊縫平整光滑的良好效果?？梢源蟛糠痔娲冃芜^大的鋁氬弧焊連接；
4、在施焊過程中，在釬焊溫度60(TC條件下，粘結劑被很快全部蒸發(fā)掉，緊接著是Nocolok釬劑熔化，并流布到母材的釬縫上，使釬劑完成去除母材表面氧化膜的過程；最后是芯部釬料熔化，并受到毛細管效應的作用完全填充滿釬縫。在對汽車車身實施連續(xù)釬焊過程中，需借助自動或半自動連續(xù)釬焊設備，采用兩個熱源，一個是普通火焰熱源，一個是激光熱源，分別預熱母材和熔化釬焊絲，能確保連續(xù)釬焊過程持續(xù)、穩(wěn)定進行。整個釬焊過程操作方便。


圖I是本發(fā)明所述復合鋁釬焊絲的截面結構示意圖；圖2是本發(fā)明所述復合鋁釬焊絲的芯部截面示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的闡述，但不因此而限定本發(fā)明的保護范圍。實施例I :
參照圖1-2，一種用于鋁合金汽車骨架及蒙皮接頭釬焊的復合自動鋁釬焊絲，它由鋁基釬料芯部I、復合在該芯部I葉片之間的鋁用釬劑2和噴涂在鋁用釬劑2表面上的硅粉層3組成。鋁基釬料芯部I的外徑Φ為3 4mm，芯部葉片厚度T為O. 5 O. 8mm ;芯部鋁基釬料的型號為BA186SiZnCuNiMe，其化學成分重量份比為AL;86; Si :12; Zn:0. 6;Cu:0. 7; Ni :0. 7, Sr :0. 05; Zr :0. 05; Ce :0. 04。復合在芯部葉片之間的鋁用釬劑為膏狀釬劑，它由Nocolok (KA1F4+K3A1F6共晶體)釬劑粉末、在釬劑粉末中均勻混入蒸發(fā)型的相對分子質量為10000 20000的聚乙二醇和合成樹脂混合制成，將釬劑粉末固化且牢固地鑲 嵌在芯部的葉片之間。聚乙二醇與合成樹脂的比例約為7 2.8。在復合釬料絲表面噴涂1200目以上粒度的硅粉，使復合在釬料絲上的釬劑表面的硅粉層厚為55 μ m。上述復合自動鋁釬焊絲的制備方法，按照下述步驟進行
I、鋁釬焊絲芯材的熔煉和鑄造將已在400°C預熱4小時的工業(yè)純鋁投入石墨坩鍋爐，加入鋁用熔劑覆蓋，在800 850°C加熱至熔化后除渣，然后加入配比量的Al-Si、Al-Cu和Al-Ni中間合金并再加入鋁用熔劑覆蓋，待中間合金完全熔化后除渣，并在爐內氣氛中通入惰性氣體(N2)進行保護，于750 800°C條件下加入配比量的Al- Zn中間合金，很快熔化后，即向熔體中用Ar2吹入C2Cl6干粉，精煉熔體10 15min ;除渣后再向其中加入配比量的Al-Sr、A1-Zr和Al-Ce中間合金，中間合金完全熔化后攪拌3 5min，于相同溫度條件下通入Ar2進行第二次精煉，時間為4 5min，之后靜置3 4min，除渣后得到純凈的熔體待用；所述鋁用熔劑為常規(guī)選擇，具體可以是KCl和NaCl的混合干粉(KCl = NaCl=I :1)，加入量為加入時坩鍋熔煉爐中爐料總重量的O. 5 2% ;精煉劑六氯乙烷由帶壓力的氬氣從熔體底部吹入，所述氬氣的通入壓力為3 6KPa ;六氯乙烷的重量為熔體重量的O. 3 O. 5%。將完成精煉的熔體在氮氣保護下通過鑄造機鑄成截面為梯形的釬料合金棒，其化學成分重量份比為AL;86; Si 12; Zn:0. 6; Cu:0. 7; Ni :0. 7, Sr:0. 05; Zr:0. 05; Ce:0. 04o2、鋁釬焊絲芯材的軋制和擠壓將上述所得合金鑄棒通過孔型軋機進行反復軋壓，軋壓速度為8.5m/min;使之軋制成為截面外徑Φ為30_的釬料合金擠壓桿。再通過擠壓機將擠壓桿擠壓成截面形狀如圖I所示釬料絲芯材，擠壓速度為12m/min.擠壓芯材外徑Φ為4mm。3、膏狀釬劑的配制。將粒度達到1000目以上的Nocolok (KA1F4+K3A1F6共晶體)釬劑粉末通過一臺攪拌機均勻拌入相對分子質量為10000 20000的聚乙二醇和合成樹脂粘結劑混合物。釬劑粉末與粘接劑的重量比約為7: (2 3)。聚乙二醇與合成樹脂的比例約為7: (2 3);
4、在釬料絲芯材上復合膏狀釬劑。將步驟2所得的釬料絲芯材和步驟3所得的膏狀釬劑通過一臺釬料膏復合機實現(xiàn)復合，即將釬料膏填壓到釬料芯材的槽縫里；
5、噴涂硅粉。在復合釬料絲表面噴涂1200目以上粒度的硅粉，使復合在釬料絲上的釬劑表面的娃粉層厚為55 μ m。實施例2:
與實施例I不同的是復合鋁釬焊絲芯材中各化學成分的重量份比為AL;89; Si 9;Zn: I. I; Cu:0.4; Ni:O. 5, Sr:0.04; Zr:0.06; Ce:O. 03。所述膏狀釬劑混合物聚乙二醇與合成樹脂的比例，合成樹脂占其總重量的20%，所述復合釬料絲表層硅粉厚度50μπι。制備時步驟I中將Al-Si、Al-Cu, Al-Ni和Al- Zn等中間合金在780°C條件下同時加入熔化的純鋁液中，所有中間合金都熔化并攪拌2分鐘，通入氬氣(Ar2)和六氯乙環(huán)(C2Cl6)精煉10 15分鐘，除渣后再快速加入Al-Sr、Al-Zr和Al-Ce中間合金，熔化后再用氬氣(Ar2)精煉3 5分鐘，撈渣后排液，通過流水槽直接澆入鑄模中，制成鑄棒，其中各化學成分的重量份比為AL; 89; Si 9; Zn: I. I; Cu:0. 4; Ni :0. 5, Sr:0. 04; Zr:0. 06;Ce:0. 03。
實施例3:
與實施例I不同的是復合鋁釬焊絲芯材中各化學成分的重量份比為AL;90; Si 8;Zn:0.8; Cu:0.6; Ni:O. 6, Sr:0.04; Zr:0.05; Ce:O. 02。所述膏狀釬劑混合物聚乙二醇與合成樹脂的比例，合成樹脂占其總重量的30%。所述復合釬料絲表層硅粉厚度60 μ m。制備時步驟I中將Al-Si、Al-Cu, Al-Ni和Al- Zn等中間合金在850°C條件下同時加入熔話的純鋁液中，所有中間合金都熔化并攪拌2分鐘，通入氬氣(Ar2)和六氯乙環(huán)(C2Cl6)精煉10 15分鐘，除渣后再快速加入Al-Sr、Al-Zr和Al-Ce中間合金，熔化后再用氬氣(Ar2)精煉3 5分鐘，調整溫度到890°C，撈渣后排液，通過流水槽直接澆入鑄模中，制成其中各化學成分的重量份比為AL;90; Si 8; Zn:0. 8; Cu:0. 6; Ni :0. 6, Sr:0. 04;Zr:0. 05; Ce:0. 02。實施例4
與實施例I不同的是復合鋁釬焊絲芯材中各化學成分的重量份比為AL;91; Si 7;Zn:0.6; Cu:0.7; Ni:O. 7, Sr:0.04; Zr:0.07; Ce:O. 04。所述膏狀釬劑混合物聚乙二醇與合成樹脂的比例，合成樹脂占其總重量的25%。所述復合釬料絲表層硅粉厚度50μπι，其余同實施例I。實施例5:
與實施例I不同的是復合鋁釬焊絲芯材中各化學成分的重量份比為AL;85; Si :12;Zn: L 3; Cu:0.8; Ni :0. 8, Sr:0.04; Zr:0.07; Ce:O. 04。所述膏狀釬劑混合物聚乙二醇與合成樹脂的比例，合成樹脂占其總重量的25%。所述復合釬料絲表層硅粉厚度50 μ m，其余同實施例I。實施例6
復合鋁釬焊絲芯材中各化學成分的重量份比為AL;87; Si 11; Zn:0.9; Cu:0.6;Ni :0. 5, Sr:0. 05; Zr:0. 09; Ce:0. 04。所述膏狀釬劑混合物聚乙二醇與合成樹脂的比例，
合成樹脂占其總重量的32%。所述復合釬料絲表層硅粉厚度45 μ m。
權利要求
1.一種用于鋁合金汽車骨架及蒙皮接頭釬焊的復合自動鋁釬焊絲，其特征是它由鋁基釬料芯部、復合在該芯部葉片之間的鋁用釬劑和噴涂在鋁用釬劑表面上的硅粉層三部分組成。
2.根據(jù)權利要求I所述的復合自動鋁釬焊絲，其特征是所述鋁基釬料芯部由互相垂直的四條葉片組成，其外徑Φ為3 4mm，芯部葉片厚度T為O. 5 O. 8mm。
3.根據(jù)權利要求2所述的復合自動鋁釬焊絲，其特征是所述鋁基釬料的型號為BA186SiZnCuNiMe, 該釬料的化學成分重量份比為AL;85 90; Si :8 12; Zn:O. 7 I.3 ;Cu:0. 3 O. 8; Ni:0.3 0.8，Sr: O. 03 O. 05; Zr:0. 05 O. 08; Ce: O. 02 O. 04。
4.根據(jù)權利要求I所述的復合自動鋁釬焊絲，其特征是所述鋁用釬劑由Nocolok(KA1F4+K3A1F6共晶體)釬劑粉末和在釬劑粉末中均勻混入蒸發(fā)型的相對分子質量為10000 20000的聚乙二醇和合成樹脂混合制成，將釬劑粉末固化且牢固地鑲嵌在芯部的葉片之間。
5.根據(jù)權利要求4所述的復合自動鋁釬焊絲，其特征是所述聚乙二醇與合成樹脂的比例為7: 2 3。
6.根據(jù)權利要求I所述的復合自動鋁釬焊絲，其特征是所述硅粉層的硅粉的粒度為1200目以上，硅粉層厚為40 60 μ m。
7.權利要求1-6之一所述復合自動鋁釬焊絲的制備方法，其特征是包括如下步驟 (1)鋁釬焊絲芯材的熔煉和鑄造 將已在400°C預熱4小時的工業(yè)純鋁投入石墨坩鍋爐，加入鋁用熔劑覆蓋，在800 850°C加熱至熔化后除渣，然后加入配比量的Al-Si、Al-Cu和Al-Ni中間合金并再加入鋁用熔劑覆蓋，待中間合金完全熔化后除渣，并在爐內氣氛中通入惰性氣體(N2)進行保護，于750 800°C條件下加入配比量的Al- Zn中間合金，很快熔化后，即向熔體中用Ar2吹入C2Cl6干粉，精煉熔體10 15min ;除渣后再向其中加入配比量的Al_Sr、Al_Zr和Al-Ce中間合金，中間合金完全熔化后攪拌3 5min，于相同溫度條件下通入Ar2進行第二次精煉，時間為4 5min，之后靜置3 4min，除渣后得到純凈的熔體待用；所述鋁用熔劑為常規(guī)選擇，具體可以是KCl和NaCl的混合干粉(KCl = NaCl=I : I )，加入量為加入時坩鍋熔煉爐中爐料總重量的O. 5 2% ;精煉劑六氯乙烷由帶壓力的氬氣從熔體底部吹入，所述氬氣的通入壓力為3 6KPa ;六氯乙烷的重量為熔體重量的O. 3 O. 5% ； 將完成精煉的熔體在氮氣保護下通過鑄造機鑄成截面為梯形的釬料合金棒； (2)鋁釬焊絲芯材的軋制和擠壓 將步驟(I)所得合金鑄棒通過孔型軋機進行反復軋壓，使之成為截面外徑Φ為30_的釬料合金擠壓桿；再通過擠壓機將擠壓桿擠壓成釬料絲芯材，芯材外徑Φ為3 4_ ; (3)配制膏狀釬劑 將粒度達到1000目以上的Nocolok (KA1F4+K3A1F6共晶體)釬劑粉末通過攪拌機均勻拌入相對分子質量為10000 20000的聚乙二醇和合成樹脂粘結劑混合物；釬劑粉末與粘結劑的重量比約為7:2 3 ;聚乙二醇與合成樹脂的比例約為7: 2 3，備用； (4)在釬料絲芯材上復合膏狀釬劑 將步驟(2)所得的釬料絲芯材和步驟(3)所得的膏狀釬劑通過釬料膏復合機實現(xiàn)復合，即將釬料膏擠壓到釬料芯材的槽縫里；(5)噴涂硅粉 在復合釬料絲表面噴涂1200目以上粒度的硅粉，使復合在釬料絲上的釬劑表面的硅粉層厚為40 60 μ m即成。
8.用權利要求7所述的制備方法制備的復合自動鋁釬焊絲。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于鋁合金汽車骨架及蒙皮接頭釬焊的復合自動鋁釬焊絲及制備方法，該鋁釬焊絲由鋁基釬料芯部、復合在該芯部葉片之間的鋁用釬劑和噴涂在鋁用釬劑表面上的硅粉層三部分組成。制備時先熔煉和鑄造釬料絲芯部合金，經軋制、擠壓成型，再與Nocolok釬劑復合，然后在復合釬料絲表面噴涂硅粉即成。所得復合自動鋁釬焊絲適合過燒溫度在600℃以上的鋁及鋁合金構件，整個釬焊過程操作方便；在復合自動鋁釬焊絲芯部材質中添加稀土元素和稀有金屬，改善了釬料絲芯材的微觀組織和相間表面能，提高了復合鋁釬料的加工性能和使用性能。
文檔編號B23K35/363GK102814594SQ20121033170
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月10日 優(yōu)先權日2012年9月10日
發(fā)明者陽家盛 申請人:桂林市慶通有色金屬工藝材料開發(fā)有限公司