釬焊鋁及其合金用的低熔點(diǎn)中溫鋁釬劑及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及釬焊材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種釬焊鋁及其合金用的低熔點(diǎn)中溫鋁釬劑及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金由于優(yōu)良的物理、化學(xué)性能，良好的加工、表面處理和耐蝕性能，在近代工業(yè)材料中占有重要的地位和廣泛的應(yīng)用。釬焊工藝是實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜鋁合金器件精密連接的首選方法。在釬焊過(guò)程中常常采用釬劑來(lái)清除鋁表面的氧化膜和減小熔態(tài)釬料與母材之間的界面張力。
[0003]常規(guī)Nocolok方法應(yīng)用氟鋁酸鉀釬劑的最大不足在于釬劑熔化溫度過(guò)高，超過(guò)大多數(shù)鋁合金如Al-Cu系、Al-S1-Mg系等的過(guò)燒溫度。一種有可靠應(yīng)用前景的中溫不溶性釬劑是Suzuki對(duì)CsF-AlF3系的應(yīng)用。多年來(lái)的研究結(jié)果和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)均表明，采用銫鹽氟化物釬劑(CsF-AlF3或KF-CsF-AlF3)的中溫?zé)o腐蝕釬焊工藝，是解決大量熱處理強(qiáng)化鋁合金(特別是極難釬焊的含鎂鋁合金)構(gòu)件釬焊連接的最有前景的工藝。然而氟鋁酸銫鹽釬劑理論熔點(diǎn)471°C，其熔程與常規(guī)Zn-Al釬料的匹配性不好，釬焊溫度過(guò)高從而導(dǎo)致大量可熱處理鋁合金無(wú)法實(shí)施釬焊。因而研制開發(fā)熔點(diǎn)更低的無(wú)腐蝕、難溶于水的釬劑，成為十余年來(lái)鋁釬劑發(fā)展的重要方面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種釬焊鋁及其合金用的低熔點(diǎn)中溫鋁釬劑及制備方法，以解決與常規(guī)Zn-Al釬料熔程不匹配，釬焊溫度過(guò)高而導(dǎo)致大量可熱處理鋁合金無(wú)法實(shí)施釬焊的問(wèn)題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種釬焊鋁及其合金的低熔點(diǎn)中溫鋁釬劑，其中:所述低熔點(diǎn)中溫鋁釬劑組分包括CsAlFhCs2AlFdPCs2GeF6，所述中溫鋁釬劑組分中各元素總含量的質(zhì)量百分比含量分別為:元素鋁(Al):8.45%?9.18%;元素銫(Cs):57.47%?62.41 元素氟(F):26.08%?28.31 元素鍺(Ge):0.10%?8.00%，所述元素招(Al)、元素銫(Cs)與元素氟(F)的質(zhì)量比滿足比例1:6.80:3.08。
[0006]同時(shí)提供了一種釬焊鋁及其合金用的低熔點(diǎn)中溫鋁釬劑的制備方法。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
[0008]1、本發(fā)明釬劑的熔點(diǎn)為430?480°C，釬焊溫度可以控制在520°C以內(nèi)，可應(yīng)用于過(guò)燒溫度較低的鋁合金釬焊；
[0009]2、本發(fā)明釬劑的活性與傳統(tǒng)的氟鋁酸銫二元體系釬劑CsF-AlF3活性相當(dāng)，但是熔點(diǎn)有進(jìn)一步的降低，對(duì)含鎂鋁合金有特殊的活性作用；
[0010]3、本發(fā)明釬劑的熔程與常規(guī)Zn-Al釬料的匹配性較好，擴(kuò)大了 Zn-Al釬料的適用范圍，可以釬焊大多數(shù)可熱處理的鋁合金材料。
【具體實(shí)施方式】
[0011]結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的釬焊鋁及其合金用的低熔點(diǎn)中溫鋁釬劑及制備方法進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012]本發(fā)明的釬焊鋁及其合金用的低熔點(diǎn)中溫鋁釬劑及制備方法的設(shè)計(jì)思想基于Al-Si低熔共晶的存在，大大改善了Nocolok釬劑的高溫活性，理論上Al-Ge在420°C下的低熔共晶作用對(duì)于銫鹽釬劑的活性改善也是有一定作用的。按照該思路進(jìn)行了大量研究，卻未發(fā)現(xiàn)設(shè)想中的Al-Ge低熔共晶反應(yīng)出現(xiàn)。但是，在不斷改變釬劑合成順序過(guò)程中無(wú)意發(fā)現(xiàn)了一種新的釬劑體系，即本發(fā)明的氟鍺酸銫-氟鋁酸銫釬劑體系。本發(fā)明的釬劑體系具有低熔點(diǎn)特性的溫度優(yōu)勢(shì)而不失常規(guī)CsF-AlF3 二元釬劑體系的活性。
[0013]本發(fā)明的釬焊鋁及其合金的低熔點(diǎn)中溫鋁釬劑組分包括CsA1F4、Cs2A1F5和Cs2GeF6,所述中溫鋁釬劑組分中各元素總含量的質(zhì)量百分比含量分別為:元素鋁(Al):8.45%?9.18% ;元素銫(Cs):57.47%?62.41%;元素氟(F):26.08%?28.31%;元素鍺(Ge):0.10%?8.00%，所述元素招(Al )、元素銫(Cs)與元素氟(F)的質(zhì)量比滿足比例1:6.80:3.08。
[0014]本發(fā)明的釬焊鋁及其合金用的低熔點(diǎn)中溫鋁釬劑的制備方法包括以下步驟:
[0015]I)所述中溫鋁釬劑以分析純級(jí)的Al(OH)3粉末、CsCO3粉末、GeO2粉末和濃度10%氫氟酸溶液為制備原料，按上述中溫鋁釬劑組分中各元素總含量的質(zhì)量百分比的比例計(jì)算、稱量上述原材料的Al(OH)3粉末、CsCO3粉末、GeO2粉末和10%濃度氫氟酸溶液。
[0016]2)將步驟I)稱取的Al (OH)3粉末放入盛有蒸餾水的塑料錐形瓶，水溫保持在80?8 5 °C，在加熱型磁力攪拌器上水浴加熱15m i η。
[0017]3)將步驟I)稱取的活性物質(zhì)GeO2用氫氟酸溶液溶解，倒入步驟2)溶液中，充分?jǐn)嚢琛?br>[0018]4)將步驟I)稱取的CsCO3粉末在300°C溫度下烘干30min，倒入步驟3)溶液中，充分?jǐn)嚢琛?br>[0019]5)15min后將步驟3)溶液倒入塑料培養(yǎng)皿中，自然風(fēng)干，研磨，即形成所述釬焊鋁及其合金用的低熔點(diǎn)中溫鋁釬劑，所述中溫鋁釬劑熔點(diǎn)為430?480°C。
[0020]本發(fā)明的釬焊鋁及其合金用的低熔點(diǎn)中溫鋁釬劑制備過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程分析如下:
[0021]GeO2粉末與10%濃度氫氟酸反應(yīng)后添加到Al(OH)3溶液中，不穩(wěn)定的H2GeF6與CsF反應(yīng)產(chǎn)生了新相Cs2GeF6，如反應(yīng)式(I)?(4)。在CsF少量的情況下CsAlF4優(yōu)先生成(5)，從而生成Cs2AlF5的量就自然減少(6) ο當(dāng)Ge含量足夠高時(shí)，釬劑主相中就不再存在Cs2AlF5。
[0022]Ge02+6HF^H2GeF6+2H20(I)
[0023]A1(0H)3+3HF^A1F3+3H20(2)
[0024]Cs2C03+2HF^2CsF+H20+C02(3)
[0025]2CsF+H2GeF6^Cs2GeF6+2HF(4)
[0026]A1F3+CsF—CsA1F4(CsF 少量)(5)
[0027]A1F3+2CsF—Cs2A1F5(CsF 多量)(6)
[0028]本發(fā)明的釬焊鋁及其合金用的低熔點(diǎn)中溫鋁釬劑組分包括CsAlF4、Cs2AlFdPCs2GeF6,所述中溫鋁釬劑組分中各元素總含量的質(zhì)量百分比含量分別為:元素鋁(Al):8.45%?9.18% ;元素銫(Cs):57.47%?62.41%;元素氟(F):26.08%?28.31%;元素鍺(Ge):0.10%?8.00%，所述元素招(Al )、元素銫(Cs)與元素氟(F)的質(zhì)量比滿足比例1:6.80:3.08。當(dāng)所述中溫鋁釬劑組分中元素鍺(Ge)總含量為4.00?8.00 %時(shí)，該釬劑以CsAlF4和Cs2GeF6為主