基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料及制備方法和釬焊工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料及制備方法和釬焊工藝，該釬料以重量百分比計的元素成分包括：Zn8.8％?11.5％、Al8.2％?9.3％、Ni3.8％?5.5％、Ag1.0％?3.0％、Ti1.0％?2.0％、Cu0.8％?2.2％、Mn0.5％?1.0％、余量為Mg。本發(fā)明的基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料，鎂合金釬料的釬焊溫度在425℃?475℃，釬料熔化溫度適中，釬料成分均勻；使用鎂合金釬料箔片有利于促進(jìn)釬焊連接過程中各合金元素的擴(kuò)散和界面反應(yīng)，提高釬料在稀土鎂合金的潤濕鋪展性和間隙填充性，細(xì)化晶粒和減小殘余應(yīng)力，提高接頭的結(jié)合強(qiáng)度。
【專利說明】
基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料及制備方法和釬焊工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料及制備方法和釬焊工藝，屬于釬焊領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂及鎂合金是目前金屬結(jié)構(gòu)材料中最輕的一種材料(P= 1.74g/cm3)，其具有密度低、比強(qiáng)度高、減震性好、電磁屏蔽性好、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、加工性好、熱成型性好、易回收利用等特點(diǎn)而廣泛備受青睞。隨著高新技術(shù)的飛躍發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)輕量化、低能耗、環(huán)保型等綠色發(fā)展道路，國際上對金屬材料的應(yīng)用發(fā)生了顯著的變化，降低了傳統(tǒng)金屬材料的應(yīng)用，而以鎂合金為代表的輕金屬材料持續(xù)增長。全世界研究者高度重視鎂合金的研究與發(fā)展，將其譽(yù)為21世紀(jì)的綠色工程環(huán)保材料，作為21世紀(jì)的重要戰(zhàn)略物質(zhì)。在電子、汽車、航空航天和國防軍工等領(lǐng)域具有極其重要的應(yīng)用價值和廣闊的發(fā)展前景，因此關(guān)于鎂合金的連接的研究也越來越受到各個領(lǐng)域研究者的重視。
[0003]釬焊作為一種連接技術(shù)，可以很好地開拓鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域。但是目前商業(yè)應(yīng)用的鎂合金釬料品種非常少。美國的BMg-1、BMg-2a(美國試驗(yàn)材料學(xué)會牌號分別為AZ92A、AZ125A)是目前常用的鎂合金釬料，釬焊溫度范圍分別為604°C-616°C和582°C-610°C，釬焊溫度太高，且配以的釬劑熔點(diǎn)溫度也較高(538°C以上)；日本的MC3標(biāo)準(zhǔn)鎂合金釬料，其成分非常接近于美國的BMg-Ι，該釬料的溫度范圍為605°C_615°C，釬焊溫度也過高。日本研發(fā)的In-Mg-Zn-Al釬料，其釬料熔化溫度范圍為449 V-490°C，雖然降低了釬焊溫度，但釬料中含有大量的貴金屬In，極大的提高了釬料的成本。近年來Mg-Al-Zn釬料開始應(yīng)用于AZ系鎂合金的焊接，但是焊接接頭的強(qiáng)度還有待進(jìn)一步提高。
[0004]目前鎂合金釬焊接頭的性能都相對較低，遠(yuǎn)低于鎂合金基體材料的性能(0>200MPa)。專利號201110000830.0—種Al-Mg-Zn鎂合金釬焊釬料釬焊AZ3IB鎂合金所得釬焊搭接接頭抗剪強(qiáng)度為23MPa-28MPa，對接接頭的抗拉強(qiáng)度為39MPa-44MPa;申請?zhí)?00910092578.3—種含稀土的鎂合金釬焊釬料釬焊AZ3IB鎂合金，釬焊搭接接頭抗剪強(qiáng)度為38MPa-39MPa，對接接頭的抗拉強(qiáng)度為53MPa-62MPa;專利號201110205638.5發(fā)明的一種含稀土元素Er的鎂合金，釬焊鎂合金所得釬焊搭接接頭剪切強(qiáng)度為40MPa-46MPa;申請?zhí)?00910092579.8—種Zn-Mg鎂合金釬焊釬料，釬焊AZ31B鎂合金的搭接接頭抗剪強(qiáng)度為38MPa-43MPa，對接接頭的抗拉強(qiáng)度為52MPa-53MPa;申請?zhí)?00910092580.0—種用于鎂合金釬焊Zn-Mg-Al釬料，釬焊AZ31B鎂合金的搭接接頭抗剪強(qiáng)度為43MPa-45MPa，對接接頭的抗拉強(qiáng)度為59MPa-62MPa;申請?zhí)?00910184467.5鋅鎂基釬料合金釬焊鎂合金所得搭接接頭抗剪強(qiáng)度為53MPa-68MPa;申請?zhí)?00910184466.0鎂基釬料合金，釬焊鎂合金所得釬焊搭接接頭抗剪強(qiáng)度為57MPa-70MPa。因此，開發(fā)用于鎂合金釬焊的鎂基釬料是鎂合金釬焊領(lǐng)域急需解決的問題，尤其是研制一種適用于稀土鎂合金釬焊填充材料，其釬焊溫度較低、抗腐蝕性好等有益性能，提高稀土鎂合金基體材料的整體強(qiáng)度和耐熱性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提出一種基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料及制備方法和釬焊工藝，釬料強(qiáng)度高、耐熱性能較好，釬焊溫度在425°C-475 °C，釬料熔化溫度適中，釬料成分均勻。
[0006]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料，所選釬料以重量百分比計的元素成分包括:Zn8.8%-11.5%、A18.2%-9.3%、Ni3.8%-5.5%、Agl.0%-3.0%、Til.0%-2.0%、Cu0.8%-2.2%、Mn0.5%-1.0%、余量為 Mg。
[0007]作為優(yōu)選，所述釬焊用料由以下重量百分比的組分組成:Zn9.0 % -1 I %、A18.2 % -8.8%^Ni3.8%-5.2%^Agl.5%-2.5%^Til.0%-1.8%^Cul.0%-2.0%^Mn0.6%-1.0%^余量為Mg。
[0008]作為優(yōu)選，將以下組分Zn、Al、N1、Ag、T1、Cu、Mn和Mg按比例混合均勻，質(zhì)量百分比含量如下:10%Zn、8.5%Al、4.5%N1、2.0%Ag、1.4%T1、1.5%Cu、0.8%Mn、余量為 Mg。
[0009]作為優(yōu)選，所述釬料為箔片帶狀，厚度為0.1-0.3mm。
[0010]一種上述的基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料的制備方法，包括以下步驟:
[0011]1)按質(zhì)量百分比稱取高純度的211^1、附^8、11、01、111和1%塊狀制得混合物，放入加有丙酮的容器中，在室溫下進(jìn)行超聲清洗15_20min;
[0012]2)將步驟I超聲清洗后的混合物在30_50°C的溫度下烘干，得到干燥的混合物；
[0013]3)將混合物Zn、Al、N1、Ag、T1、Cu、Mn和Mg裝入專有的石英玻璃管中，裝在甩帶機(jī)的高頻感應(yīng)加熱圈中，并將其噴嘴至銅輥表面的間距調(diào)整為100-200μπι;
[0014]4)關(guān)閉爐門，采用機(jī)械栗抽真空至1.5X10—1Pa,然后采用分子栗抽高真空，高真空度不低于9 X 10—4Pa，然后腔體充滿純度>99.99 %的高純Ar氣至200-250mbar，對整個腔體進(jìn)行保護(hù)；
[0015]5)開啟電機(jī)，使銅輥轉(zhuǎn)速us = 30m/S-32m/S，再開啟高頻電源，將石英玻璃管內(nèi)的金屬混合物高頻感應(yīng)加熱至完全均勻熔融后，保溫過熱熔體5s-10s;
[0016]6)將Ar氣氣壓調(diào)制P = 20_40KPa，用高壓氬氣將石英玻璃內(nèi)的過熱熔體連續(xù)噴射到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻銅輥表面，液態(tài)金屬受到急冷而成箔帶狀，從而得到急冷釬料箔片帶，厚度為0.1-0.3mm ο
[0017]作為優(yōu)選，所述步驟3中石英管噴嘴呈長方形，其長度為8-10mm，寬度為0.8-1.2mm ο
[0018]作為優(yōu)選，所述步驟6中銅輥直徑為250mm，銅輥寬度為50mm。
[0019]一種上述的基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料的釬焊工藝，其特征在于包括以下步驟:
[0020](I)準(zhǔn)備階段:對待釬焊的稀土鎂合金待焊面進(jìn)行清理，除去表面的雜質(zhì)、油污以及氧化膜，利用W28-W3.5號金相砂紙進(jìn)行研磨光滑，將稀土鎂合金及釬料箔片一起置于丙酮中，采用超聲波清洗15_20min，并進(jìn)行烘干處理；
[0021](2)裝配階段:將清洗后的釬料箔片置于稀土鎂合金待焊表面之間，在待連接界面周圍添置稀土鎂合金釬劑，并緊貼裝配于專用釬焊夾具中，確保連接的精度，在夾具上放置額定質(zhì)量的壓頭，產(chǎn)生0.02MPa-0.04MPa的恒定垂直壓力；
[0022](3)釬焊連接階段:將裝配好的夾具整體置于高頻感應(yīng)電阻爐設(shè)備中，充入氬氣進(jìn)行保護(hù)，Ar氣流量為1.0L/min-1.5L/min，升溫速率為20°C-30°C/min，釬焊溫度為425°C-475 °C,保溫時間I Omin-15min，冷卻至室溫，取出被焊連接件即可。
[0023]作為優(yōu)選，所述步驟(2)中稀土鎂合金釬劑各組分質(zhì)量百分比含量如下:3.0%ZnF2、8.5%ZnCl2、5.0%NaF、2.0%LiF、12%NaCl、35%LiCl、34.5%KCl。
[0024]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0025](I)本發(fā)明鎂合金釬料的釬焊溫度在425°C_475°C，釬料熔化溫度適中，釬料成分均勻;使用鎂合金釬料箔片有利于促進(jìn)釬焊連接過程中各合金元素的擴(kuò)散和界面反應(yīng)，提高釬料在稀土鎂合金的潤濕鋪展性和間隙填充性，細(xì)化晶粒和減小殘余應(yīng)力，提高接頭的結(jié)合強(qiáng)度；
[0026](2)采用本發(fā)明的釬料連接稀土鎂合金的釬焊工藝穩(wěn)定可靠，利用感應(yīng)釬焊、火焰釬焊和電阻釬焊連接，構(gòu)件在加熱過程中無氧化、軟化和過燒等現(xiàn)象，整個構(gòu)件無變形，無微觀裂紋、氣孔和夾雜等缺陷，其表面潤濕鋪展較好，充分填充釬縫，提高了接頭的整體連接強(qiáng)度，以及擁有良好的塑性變形能力，因而能獲得更為穩(wěn)定可靠的釬焊接頭；
[0027](3)本發(fā)明釬料連接鎂合金，釬料與基體母材充分形成固溶冶金反應(yīng)，組織細(xì)粒，填充均勻，體現(xiàn)出本發(fā)明釬料的優(yōu)異的連接性能，具有較強(qiáng)的結(jié)合強(qiáng)度，鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域；
[0028](4)本發(fā)明獲得的鎂合金釬料制備和釬焊工藝簡單，實(shí)施方便快捷，成分易于控制，雜質(zhì)少，適合高質(zhì)量釬料合金的批量生產(chǎn)，釬料的制備及釬焊工藝可重復(fù)再現(xiàn)，便于廣泛的推廣與應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不僅局限于以下實(shí)施例。
[0030]實(shí)施例1
[0031]釬料的成分及質(zhì)量百分比配比為:9.0%211、8.8^^1、3.8%附、2.5^^8、1.0%11、2.0%Cu、0.6%Mn、Mg72.3%o
[0032]上述一種基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料的制備方法，包括以下步驟:
[0033]1)按質(zhì)量百分比稱取高純度的211^1、附^8、11、01、111和1%塊狀制得混合物，放入加有丙酮的容器中，在室溫下進(jìn)行超聲清洗20min;
[0034]2)將步驟I超聲清洗后的混合物在30°C的溫度下烘干，得到干燥的混合物；
[0035]3)將混合物Zn、Al、N1、Ag、T1、Cu、Mn和Mg裝入專有的石英玻璃管中，裝在甩帶機(jī)的高頻感應(yīng)加熱圈中，并將其噴嘴至銅輥表面間距調(diào)整為0.2_;
[0036]4)關(guān)閉爐門，采用機(jī)械栗抽真空至1.5X10—1Pa,然后采用分子栗抽高真空，高真空度不低于9 X 10—4Pa，然后腔體充滿高純Ar氣(純度>99.99%)至200mbar，對整個腔體進(jìn)行保護(hù)；
[0037]5)開啟電機(jī)，使銅輥轉(zhuǎn)速us = 31m/s，再開啟高頻電源，將石英玻璃管內(nèi)的金屬混合物高頻感應(yīng)加熱至完全均勻恪融后，保溫過熱恪體8s ；
[0038]6)將Ar氣氣壓調(diào)制P = 30KPa，用高壓氬氣將石英玻璃內(nèi)的過熱熔體連續(xù)噴射到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻銅輥表面，液態(tài)金屬受到急冷而成箔帶狀，從而得到急冷釬料箔片帶，厚度為0.3mm ο
[0039]稀土鎂合金(Nd0.010 %、Ce0.264%、Mn I.74 %、Pb0.0 14 %、Ni 0.003 %、Zn0.004%, Sn0.004% ,S1.028% , La0.002 %、余量為Mg)對接接頭高頻感應(yīng)電阻釬焊，試樣尺寸均為20_ X 20mm X 6mm，待奸焊面為20_ X 6mm截面。
[0040]釬劑各組分質(zhì)量百分配比:3.0%ZnF2、8.5%ZnCl2、5.0%NaF、2.0%LiF、12%NaCl、35%LiCl、34.5%KCl0
[0041]—種基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料的釬焊工藝，包括以下步驟:
[0042](I)準(zhǔn)備階段:對待釬焊的稀土鎂合金待焊面進(jìn)行清理，除去表面的雜質(zhì)、油污以及氧化膜，利用W28-W3.5號金相砂紙進(jìn)行研磨光滑，將稀土鎂合金及釬料箔片一起置于丙酮中，采用超聲波清洗20min，并進(jìn)行烘干處理；
[0043](2)裝配階段:將清洗后的釬料箔片置于稀土鎂合金待焊表面之間，在待連接界面周圍添置稀土鎂合金釬劑，并緊貼裝配于專用釬焊夾具中，確保連接的精度，在夾具上放置額定質(zhì)量的壓頭，產(chǎn)生0.04MPa的恒定垂直壓力；
[0044](3)釬焊連接階段:將裝配好的夾具整體置于高頻感應(yīng)電阻爐設(shè)備中，充入氬氣進(jìn)行保護(hù)，Ar氣流量為1.5L/min，升溫速率為30°C/min，釬焊溫度為475°C，保溫時間1min，冷卻至室溫，取出被焊連接件即可。
[0045]結(jié)果:釬焊獲得的稀土鎂合金連接接頭形成良好，金相觀察發(fā)現(xiàn)釬焊區(qū)形成致密的界面結(jié)合，合金成分分布均勻，室溫剪切強(qiáng)度為125MPa。
[0046]實(shí)施例2:
[0047]釬料的成分及質(zhì)量百分比配比為:10%211、8.5^^1、4.5%附、2.0^^8、1.4%1^、1.5%Cu、0.8%Mn、71.3%Mgo
[0048]上述一種基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料的制備方法，包括以下步驟:
[0049]1)按質(zhì)量百分比稱取高純度的211^1、附^8、11、01、111和1%塊狀制得混合物，放入加有丙酮的容器中，在室溫下進(jìn)行超聲清洗15min;
[0050]2)將步驟I超聲清洗后的混合物在40°C的溫度下烘干，得到干燥的混合物；
[0051 ] 3)將混合物Zn、Al、N1、Ag、T1、Cu、Mn和Mg裝入專有的石英玻璃管中，裝在甩帶機(jī)的高頻感應(yīng)加熱圈中，并將其噴嘴至銅輥表面間距調(diào)整為0.1mm;
[0052]4)關(guān)閉爐門，采用機(jī)械栗抽真空至1.5X10—1Pa,然后采用分子栗抽高真空，高真空度不低于9 X 10—4Pa，然后腔體充滿高純Ar氣(純度>99.99%)至250mbar，對整個腔體進(jìn)行保護(hù)；
[0053]5)開啟電機(jī)，使銅輥轉(zhuǎn)速us = 31m/s，再開啟高頻電源，將石英玻璃管內(nèi)的金屬混合物高頻感應(yīng)加熱至完全均勻恪融后，保溫過熱恪體8s ；
[0054]6)將Ar氣氣壓調(diào)制P = 20KPa，用高壓氬氣將石英玻璃內(nèi)的過熱熔體連續(xù)噴射到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻銅輥表面，液態(tài)金屬受到急冷而成箔帶狀，從而得到急冷釬料箔片帶，厚度為0.2mmo
[0055]稀土鎂合金(Nd0.010 %、Ce0.264%、Mn I.74 %、Pb0.0 14 %、Ni 0.003 %、Zn0.004%, Sn0.004% ,S1.028% , La0.002 %、余量為Mg)對接接頭高頻感應(yīng)電阻釬焊，試樣尺寸均為20_ X 20mm X 6mm，待奸焊面為20_ X 6mm截面。
[0056]釬劑各組分質(zhì)量百分配比:3.0%ZnF2、8.5%ZnCl2、5.0%NaF、2.0%LiF、12%NaCl、35%LiCl、34.5%KCl0
[0057]一種基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料的釬焊工藝，包括以下步驟:
[0058](I)準(zhǔn)備階段:對待釬焊的稀土鎂合金待焊面進(jìn)行清理，除去表面的雜質(zhì)、油污以及氧化膜，利用W28-W3.5號金相砂紙進(jìn)行研磨光滑，將稀土鎂合金及釬料箔片一起置于丙酮中，采用超聲波清洗20min，并進(jìn)行烘干處理；
[0059](2)裝配階段:將清洗后的釬料箔片置于稀土鎂合金待焊表面之間，在待連接界面周圍添置稀土鎂合金釬劑，并緊貼裝配于專用釬焊夾具中，確保連接的精度，在夾具上放置額定質(zhì)量的壓頭，產(chǎn)生0.03MPa的恒定垂直壓力；
[0060](3)釬焊連接階段:將裝配好的夾具整體置于高頻感應(yīng)電阻爐設(shè)備中，充入氬氣進(jìn)行保護(hù)，Ar氣流量為1.0L/min，升溫速率為25°C/min，釬焊溫度為450°C，保溫時間1min，冷卻至室溫，取出被焊連接件即可。
[0061]結(jié)果:釬焊獲得的稀土鎂合金連接接頭形成良好，金相觀察發(fā)現(xiàn)釬焊區(qū)形成致密的界面結(jié)合，合金成分分布均勻，室溫剪切強(qiáng)度為132MPa。
[0062]實(shí)施例3:
[0063]釬料的成分及質(zhì)量百分比配比為:ll%Zn、8.2%Al、5.2%N1、1.5%Ag、1.8%T1、1.0%Cu、1.0%Mn、Mg70.3%o
[0064]上述一種基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料的制備方法，包括以下步驟:
[0065]1)按質(zhì)量百分比稱取高純度的211^1、附^8、11、01、111和1%塊狀制得混合物，放入加有丙酮的容器中，在室溫下進(jìn)行超聲清洗20min;
[0066]2)將步驟I超聲清洗后的混合物在50°C的溫度下烘干，得到干燥的混合物；
[0067]3)將混合物Zn、Al、N1、Ag、T1、Cu、Mn和Mg裝入專有的石英玻璃管中，裝在甩帶機(jī)的高頻感應(yīng)加熱圈中，并將其噴嘴至銅輥表面間距調(diào)整為0.1mm;
[0068]4)關(guān)閉爐門，采用機(jī)械栗抽真空至1.5X10—1Pa,然后采用分子栗抽高真空，高真空度不低于9 X 10—4Pa，然后腔體充滿高純Ar氣(純度>99.99%)至200mbar，對整個腔體進(jìn)行保護(hù)；
[0069]5)開啟電機(jī)，使銅輥轉(zhuǎn)速us = 31m/s，再開啟高頻電源，將石英玻璃管內(nèi)的金屬混合物高頻感應(yīng)加熱至完全均勻恪融后，保溫過熱恪體8s ；
[0070]6)將Ar氣氣壓調(diào)制P = 40KPa，用高壓氬氣將石英玻璃內(nèi)的過熱熔體連續(xù)噴射到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻銅輥表面，液態(tài)金屬受到急冷而成箔帶狀，從而得到急冷釬料箔片帶，厚度為
0.1mm0
[0071]稀土鎂合金(Nd0.010 %、Ce0.264%、Mn I.74 %、Pb0.0 14 %、Ni 0.003 %、Zn0.004%, Sn0.004% ,S1.028% , La0.002 %、余量為Mg)對接接頭高頻感應(yīng)電阻釬焊，試樣尺寸均為20_ X 20mm X 6mm，待奸焊面為20_ X 6mm截面。
[0072]釬劑各組分質(zhì)量百分配比:3.0%ZnF2、8.5%ZnCl2、5.0%NaF、2.0%LiF、12%NaCl、35%LiCl、34.5%KCl0
[0073]一種基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料的釬焊工藝，包括以下步驟:
[0074](I)準(zhǔn)備階段:對待釬焊的稀土鎂合金待焊面進(jìn)行清理，除去表面的雜質(zhì)、油污以及氧化膜，利用W28-W3.5號金相砂紙進(jìn)行研磨光滑，將稀土鎂合金及釬料箔片一起置于丙酮中，采用超聲波清洗20min，并進(jìn)行烘干處理；
[0075](2)裝配階段:將清洗后的釬料箔片置于稀土鎂合金待焊表面之間，在待連接界面周圍添置稀土鎂合金釬劑，并緊貼裝配于專用釬焊夾具中，確保連接的精度，在夾具上放置額定質(zhì)量的壓頭，產(chǎn)生0.02MPa的恒定垂直壓力；
[0076](3)釬焊連接階段:將裝配好的夾具整體置于高頻感應(yīng)電阻爐設(shè)備中，充入氬氣進(jìn)行保護(hù)，Ar氣流量為1.5L/min，升溫速率為20°C/min，釬焊溫度為425°C，保溫時間15min，冷卻至室溫，取出被焊連接件即可。
[0077]結(jié)果:釬焊獲得的稀土鎂合金連接接頭形成良好，金相觀察發(fā)現(xiàn)釬焊區(qū)形成致密的界面結(jié)合，合金成分分布均勻，室溫剪切強(qiáng)度為118MPa。
[0078]實(shí)施例4
[0079]釬料的成分及質(zhì)量百分比配比為:8.8%Zn、9.3%Al、5.5%N1、3.0%Ag、1.0%T1、2.2%Cu、1.0%Mn、Mg69.2%。
[0080]上述一種基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料的制備方法，包括以下步驟:
[0081 ] 1)按質(zhì)量百分比稱取高純度的211^1、附^8、11、01、111和1%塊狀制得混合物，放入加有丙酮的容器中，在室溫下進(jìn)行超聲清洗15min;
[0082]2)將步驟I超聲清洗后的混合物在30°C的溫度下烘干，得到干燥的混合物；
[0083]3)將混合物Zn、Al、N1、Ag、T1、Cu、Mn和Mg裝入專有的石英玻璃管中，裝在甩帶機(jī)的高頻感應(yīng)加熱圈中，并將其噴嘴至銅輥表面間距調(diào)整為0.1mm;
[0084]4)關(guān)閉爐門，采用機(jī)械栗抽真空至1.5X10—1Pa,然后采用分子栗抽高真空，高真空度不低于9 X 10—4Pa，然后腔體充滿高純Ar氣(純度>99.99%)至200mbar，對整個腔體進(jìn)行保護(hù)；
[0085]5)開啟電機(jī)，使銅輥轉(zhuǎn)速us = 32m/s，再開啟高頻電源，將石英玻璃管內(nèi)的金屬混合物高頻感應(yīng)加熱至完全均勻恪融后，保溫過熱恪體1s ；
[0086]6)將Ar氣氣壓調(diào)制P = 30KPa，用高壓氬氣將石英玻璃內(nèi)的過熱熔體連續(xù)噴射到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻銅輥表面，液態(tài)金屬受到急冷而成箔帶狀，從而得到急冷釬料箔片帶，厚度為
0.1mm0
[0087]稀土鎂合金(Nd0.010 %、Ce0.264%、Mn I.74 %、Pb0.0 14 %、Ni 0.003 %、Zn0.004%, Sn0.004% ,S1.028% , La0.002 %、余量為Mg)對接接頭高頻感應(yīng)電阻釬焊，試樣尺寸均為20_ X 20mm X 6mm，待奸焊面為20_ X 6mm截面。
[0088]釬劑各組分質(zhì)量百分配比:3.0%ZnF2、8.5%ZnCl2、5.0%NaF、2.0%LiF、12%NaCl、35%LiCl、34.5%KCl0
[0089]一種基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料的釬焊工藝，包括以下步驟:
[0090](I)準(zhǔn)備階段:對待釬焊的稀土鎂合金待焊面進(jìn)行清理，除去表面的雜質(zhì)、油污以及氧化膜，利用W28-W3.5號金相砂紙進(jìn)行研磨光滑，將稀土鎂合金及釬料箔片一起置于丙酮中，采用超聲波清洗15min，并進(jìn)行烘干處理；
[0091](2)裝配階段:將清洗后的釬料箔片置于稀土鎂合金待焊表面之間，在待連接界面周圍添置稀土鎂合金釬劑，并緊貼裝配于專用釬焊夾具中，確保連接的精度，在夾具上放置額定質(zhì)量的壓頭，產(chǎn)生0.02MPa的恒定垂直壓力；
[0092](3)釬焊連接階段:將裝配好的夾具整體置于高頻感應(yīng)電阻爐設(shè)備中，充入氬氣進(jìn)行保護(hù)，Ar氣流量為1.0L/min，升溫速率為20°C/min，釬焊溫度為475°C，保溫時間15min，冷卻至室溫，取出被焊連接件即可。
[0093]結(jié)果:釬焊獲得的稀土鎂合金連接接頭形成良好，金相觀察發(fā)現(xiàn)釬焊區(qū)形成致密的界面結(jié)合，合金成分分布均勻，室溫剪切強(qiáng)度為122MPa。
[0094]實(shí)施例5:
[0095]釬料的成分及質(zhì)量百分比配比為:9.0%211、8.2^^1、5.2%附、2.5^^8、1.8%11、2.0%Cu、0.6%Mn、70.7%Mgo
[0096]上述一種基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料的制備方法，包括以下步驟:
[0097]1)按質(zhì)量百分比稱取高純度的211^1、附^8、11、01、111和1%塊狀制得混合物，放入加有丙酮的容器中，在室溫下進(jìn)行超聲清洗ISmin;
[0098]2)將步驟I超聲清洗后的混合物在40°C的溫度下烘干，得到干燥的混合物；
[0099]3)將混合物Zn、Al、N1、Ag、T1、Cu、Mn和Mg裝入專有的石英玻璃管中，裝在甩帶機(jī)的高頻感應(yīng)加熱圈中，并將其噴嘴至銅輥表面間距調(diào)整為0.15_;
[0100]4)關(guān)閉爐門，采用機(jī)械栗抽真空至1.5X10—1Pa,然后采用分子栗抽高真空，高真空度不低于9 X 10—4Pa，然后腔體充滿高純Ar氣(純度>99.99%)至250mbar，對整個腔體進(jìn)行保護(hù)；
[0101]5)開啟電機(jī)，使銅輥轉(zhuǎn)速us = 30m/s，再開啟高頻電源，將石英玻璃管內(nèi)的金屬混合物高頻感應(yīng)加熱至完全均勻恪融后，保溫過熱恪體5s ；
[0102]6)將Ar氣氣壓調(diào)制P = 20KPa，用高壓氬氣將石英玻璃內(nèi)的過熱熔體連續(xù)噴射到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻銅輥表面，液態(tài)金屬受到急冷而成箔帶狀，從而得到急冷釬料箔片帶，厚度為
0.2mmo
[0103]稀土鎂合金(Nd0.010 %、Ce0.264%、Mn I.74 %、Pb0.0 14 %、Ni 0.003 %、Zn0.004%, Sn0.004% ,S1.028% , La0.002 %、余量為Mg)對接接頭高頻感應(yīng)電阻釬焊，試樣尺寸均為20_ X 20mm X 6mm，待奸焊面為20_ X 6mm截面。
[0104]釬劑各組分質(zhì)量百分配比:3.0%ZnF2、8.5%ZnCl2、5.0%NaF、2.0%LiF、12%NaCl、35%LiCl、34.5%KCl0
[0105]—種基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料的釬焊工藝，包括以下步驟:
[0106](I)準(zhǔn)備階段:對待釬焊的稀土鎂合金待焊面進(jìn)行清理，除去表面的雜質(zhì)、油污以及氧化膜，利用W28-W3.5號金相砂紙進(jìn)行研磨光滑，將稀土鎂合金及釬料箔片一起置于丙酮中，采用超聲波清洗18min，并進(jìn)行烘干處理；
[0107](2)裝配階段:將清洗后的釬料箔片置于稀土鎂合金待焊表面之間，在待連接界面周圍添置稀土鎂合金釬劑，并緊貼裝配于專用釬焊夾具中，確保連接的精度，在夾具上放置額定質(zhì)量的壓頭，產(chǎn)生0.03MPa的恒定垂直壓力；
[0108](3)釬焊連接階段:將裝配好的夾具整體置于高頻感應(yīng)電阻爐設(shè)備中，充入氬氣進(jìn)行保護(hù)，Ar氣流量為1.0L/min，升溫速率為25°C/min，釬焊溫度為450°C，保溫時間1min，冷卻至室溫，取出被焊連接件即可。
[0109]結(jié)果:釬焊獲得的稀土鎂合金連接接頭形成良好，金相觀察發(fā)現(xiàn)釬焊區(qū)形成致密的界面結(jié)合，合金成分分布均勻，室溫剪切強(qiáng)度為132MPa。
[0110]實(shí)施例6:
[0111]釬料的成分及質(zhì)量百分比配比為:11.5%211、9.3^^1、5.5%附、3.0^^8、2.0%T1、2.2%Cu、1.0%Mn、Mg65.5%。
[0112]上述一種基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料的制備方法，包括以下步驟:
[0113]I)按質(zhì)量百分比稱取高純度的Zn、Al、N1、Ag、T1、Cu、Mn和Mg塊狀制得混合物，放入加有丙酮的容器中，在室溫下進(jìn)行超聲清洗20min;
[0114]2)將步驟I超聲清洗后的混合物在50°C的溫度下烘干，得到干燥的混合物；
[0115]3)將混合物Zn、Al、N1、Ag、T1、Cu、Mn和Mg裝入專有的石英玻璃管中，裝在甩帶機(jī)的高頻感應(yīng)加熱圈中，并將其噴嘴至銅輥表面間距調(diào)整為0.1mm;
[0116]4)關(guān)閉爐門，采用機(jī)械栗抽真空至1.5X10—1Pa,然后采用分子栗抽高真空，高真空度不低于9 X 10—4Pa，然后腔體充滿高純Ar氣(純度>99.99%)至200mbar，對整個腔體進(jìn)行保護(hù)；
[0117]5)開啟電機(jī)，使銅輥轉(zhuǎn)速us = 31m/s，再開啟高頻電源，將石英玻璃管內(nèi)的金屬混合物高頻感應(yīng)加熱至完全均勻恪融后，保溫過熱恪體8s ；
[0118]6)將Ar氣氣壓調(diào)制P = 40KPa，用高壓氬氣將石英玻璃內(nèi)的過熱熔體連續(xù)噴射到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻銅輥表面，液態(tài)金屬受到急冷而成箔帶狀，從而得到急冷釬料箔片帶，厚度為
0.1mm0
[0119]稀土鎂合金(Nd0.010 %、Ce0.264%、Mn I.74 %、Pb0.0 14 %、Ni 0.003 %、Zn0.004%, Sn0.004% ,S1.028% , La0.002 %、余量為Mg)對接接頭高頻感應(yīng)電阻釬焊，試樣尺寸均為20_ X 20mm X 6mm，待奸焊面為20_ X 6mm截面。
[0120]釬劑各組分質(zhì)量百分配比:3.0%ZnF2、8.5%ZnCl2、5.0%NaF、2.0%LiF、12%NaCl、35%LiCl、34.5%KCl0
[0121]—種基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料的釬焊工藝，包括以下步驟:
[0122](I)準(zhǔn)備階段:對待釬焊的稀土鎂合金待焊面進(jìn)行清理，除去表面的雜質(zhì)、油污以及氧化膜，利用W28-W3.5號金相砂紙進(jìn)行研磨光滑，將稀土鎂合金及釬料箔片一起置于丙酮中，采用超聲波清洗20min，并進(jìn)行烘干處理；
[0123](2)裝配階段:將清洗后的釬料箔片置于稀土鎂合金待焊表面之間，在待連接界面周圍添置稀土鎂合金釬劑，并緊貼裝配于專用釬焊夾具中，確保連接的精度，在夾具上放置額定質(zhì)量的壓頭，產(chǎn)生0.02MPa的恒定垂直壓力；
[0124](3)釬焊連接階段:將裝配好的夾具整體置于高頻感應(yīng)電阻爐設(shè)備中，充入氬氣進(jìn)行保護(hù)，Ar氣流量為1.5L/min，升溫速率為20°C/min，釬焊溫度為425°C，保溫時間15min，冷卻至室溫，取出被焊連接件即可。
[0125]結(jié)果:釬焊獲得的稀土鎂合金連接接頭形成良好，金相觀察發(fā)現(xiàn)釬焊區(qū)形成致密的界面結(jié)合，合金成分分布均勻，室溫剪切強(qiáng)度為128MPa。
[0126]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料，其特征在于:所選釬料以重量百分比計的元素成分包括:Ζη8.8%-11.5%、Α18.2%-9.3%、Ni3.8%-5.5%、Agl.0%-3.0%、Til.0%-2.0%、Cu0.8%-2.2%、Mn0.5%-1.0%、余量為 Mg。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料，其特征在于:所述釬焊用料由以下重量百分比的組分組成:Zn9.0%-ll%、A18.2%-8.8%、Ni3.8%-5.2%、Agl.5%-2.5%、Til.0%-1.8%、Cul.0%-2.0%、Mn0.6%-1.0%、余量為 Mg。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料，其特征在于:將以下組分211、六1、祖、48、11、(:11、111和1^按比例混合均勻，質(zhì)量百分比含量如下:10%211、8.5%八1、4.5%N1、2.0%Ag、1.4%T1、1.5%Cu、0.8%Mn、余量為 Mg。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料，其特征在于:所述釬料為箔片帶狀，厚度為0.1-0.3mm。5.—種如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)按質(zhì)量百分比稱取211^1、附^8、11、01、111和1%塊狀制得混合物，放入加有丙酮的容器中，在室溫下進(jìn)行超聲清洗15-20min; 2)將步驟I超聲清洗后的混合物在30-50°C的溫度下烘干，得到干燥的混合物； 3)將混合物Zn、Al、N1、Ag、T1、Cu、Mn和Mg裝入石英玻璃管中，裝在甩帶機(jī)的高頻感應(yīng)加熱圈中，并將其噴嘴至銅輥表面的間距調(diào)整為100-200μπι; 4)關(guān)閉爐門，采用機(jī)械栗抽真空至1.5X10—1Pa,然后采用分子栗抽高真空，高真空度不低于9 X 10—4Pa，然后腔體充滿Ar氣至200-250mbar，對整個腔體進(jìn)行保護(hù)； 5)開啟電機(jī)，使銅棍轉(zhuǎn)速Us= 30m/s-32m/s，再開啟高頻電源，將石英玻璃管內(nèi)的金屬混合物高頻感應(yīng)加熱至完全均勻恪融后，保溫過熱恪體5s-10s ； 6)將Ar氣氣壓調(diào)制P= 20-40KPa，用高壓氬氣將石英玻璃內(nèi)的過熱熔體連續(xù)噴射到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻銅輥表面，液態(tài)金屬受到急冷而成箔帶狀，從而得到急冷釬料箔片帶，厚度為0.l-0.3mmo6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的釬料的基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料的制備方法，其特征在于:所述步驟3中石英管噴嘴呈長方形，其長度為8-10_，寬度為0.8-1.2_。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的釬料的基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料的制備方法，其特征在于:所述步驟6中銅棍直徑為250mm，銅棍寬度為50mm。8.—種如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料的釬焊工藝，其特征在于，包括以下步驟: (1)準(zhǔn)備階段:對待釬焊的稀土鎂合金待焊面進(jìn)行清理，除去表面的雜質(zhì)、油污以及氧化膜，利用W28-W3.5號金相砂紙進(jìn)行研磨光滑，將稀土鎂合金及釬料箔片一起置于丙酮中，采用超聲波清洗15_20min，并進(jìn)行烘干處理； (2)裝配階段:將清洗后的釬料箔片置于稀土鎂合金待焊表面之間，在待連接界面周圍添置稀土鎂合金釬劑，并緊貼裝配于專用釬焊夾具中，確保連接的精度，在夾具上放置額定質(zhì)量的壓頭，產(chǎn)生0.02MPa-0.04MPa的恒定垂直壓力； (3)釬焊連接階段:將裝配好的夾具整體置于高頻感應(yīng)電阻爐設(shè)備中，充入氬氣進(jìn)行保護(hù)，Ar氣流量為 I.0L/min-1.5L/min，升溫速率為20 °C-30 °C/min，釬焊溫度為425 °C-475 °C，保溫時間10min-15min，冷卻至室溫，取出被焊連接件即可。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于稀土鎂合金釬焊的鎂合金釬料的釬焊工藝，其特征在于:所述步驟(2)中稀土鎂合金釬劑各組分質(zhì)量百分比含量如下:3.0%ZnF2、8.5%ZnCl2、5.0%NaF、2.0%LiF、12%NaCl、35%LiCl、34.5%KCl。
【文檔編號】B23K35/28GK106001984SQ201610420068
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】鄒家生, 楊駿, 許祥平, 黃曉龍
【申請人】江蘇陽明船舶裝備制造技術(shù)有限公司