CN101623800A - 镁基钎料合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工作温度不高而且焊接性能良好的镁基钎料合金及其制备方法。该合金成分的质量百分含量为：0.5～1.1％Al，51～60％Mg，0.5～3％Sn，0.001～0.003％Be，0.001～0.003％Te，0.1～0.4％La，2.6～8％Bi，其余为Zn。其制备过程如下：按照上述质量百分含量进行配料，将上述配好的料在SF6保护气氛的电炉坩埚中一起加热熔化，其中，Mg－La中间合金中La质量百分含量为15％；当温度升至680～700℃时，保温5～10分钟后浇注到预热到200℃的钢锭模中冷却，便得到镁基钎料合金。

Description

镁基钎料合金及其制备方法

一、技术领域

本发明涉及一种操作方便而焊接性能良好的镁合金钎料，具体涉及一种镁基钎料合金，属于材料加工技术领域。

二、背景技术

近年来，随着镁合金材料性能的改善及应用领域的扩大，在世界范围内镁合金焊接技术已成为焊接领域研究的热点。但是由于镁合金独特，镁合金的熔点较低(≤650℃)，与氧的作用很强，在焊接加热过程中容易氧化、燃烧等，所以镁合金的连接性引起了人们的关注。现有镁合金钎料及其制备中存在成本高、熔点高、工艺性能不佳等问题。

钎料是指为实现两种材料(或零件)的结合，在其间隙内或间隙旁所加的填充物。钎料的熔点必须比焊接的材料熔点低。适宜于连接精密、复杂、多铤缝和异类材料的焊接。钎料按熔点高低分为软钎料(熔点低于450℃的钎料)和硬钎料(熔点高于450℃的钎料)。

南昌航空大学学报(自然科学版)2007年12月第21卷第4期介绍了Mg-Al-Zn基钎料合金的研究，提出了Mg-12Al-6Zn、Mg-12Al-6Zn-1.5Re、Mg-8Al-3Zn-0.1Mn-1.5Re三种镁合金钎料。这三种合金具有良好的铺展性能，但是工作温度太高，不便于镁合金的焊接。

200810115721.1提出一种含稀土的镁合金中温钎料及其制备方法，所提供的含稀土的镁合金中温钎料的组分及其重量百分比为：Al：2-10％、Zn：40-55％、Mg：38-50％和Nd：0.1-2％。这种系列合金的特点是工作温度得到降低，但是铺展面积总体没有上述Mg-Al-Zn基钎料合金的高。另外其制备时采用大量的覆盖剂，一是覆盖剂中的杂质元素很容易进入合金中影响合金的微观组织，另外覆盖剂中的夹杂很容易在浇注成锭时卷入合金中影响钎料的宏观组织，最终造成钎料质量及性能的不稳定。

三、发明内容

解决问题：

本发明针对现有技术存在的缺陷，提供一种工作温度不高而且焊接性能良好的镁基钎料合金。

本发明的另一目的是提供上述镁基钎料合金的制备方法，该方法工艺简单，适于工业化大批量生产。

技术方案：

一种镁基钎料合金，该合金成分的质量百分含量为：0.5～1.1％Al，51～60％Mg，0.5～3％Sn，0.001～0.003％Be，0.001～0.003％Te，0.1～0.4％La，2.6～8％Bi，其余为Zn。

本发明的镁基钎料合金的制备方法，其制备过程如下：

按照质量百分含量为0.5～1.1％Al、51～60％Mg、0.5～3％Sn、0.001～0.003％Be、0.001～0.003％Te、0.05～0.4％La、2.6～8％Bi、其余为Zn的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯Al锭、Mg锭、纯Sn条、纯Be块、纯Te锭、纯Bi粉、纯Zn锭和Mg-La中间合金体放在SF6保护气氛的电炉坩埚中一起加热熔化，其中，Mg-La中间合金中La质量百分含量为15％；当温度升至680～700℃时，保温5～10分钟后浇注到预热到200℃的钢锭模中冷却，便得到镁基钎料合金。

本发明的有益效果：

本发明的镁基钎料合金，仅使用普通元素，生产制备工艺简单，合金的成本较低。

合金中各元素主要起到以下几方面的作用：

一、降低合金的熔点，以降低钎焊的工作温度。Bi、Te和Sn本身的熔点均较低，当Bi、Te和Sn联合加入到镁基合金中会有效降低合金的熔点。

二、改善钎料的润湿性，从而改善材料的铺展性。Bi和Te能够很好提高钎料的润湿性，特别是有Te存在时，Bi能更加有效改善了材料的铺展性。

三、改善强化作用以提高材料的连接强度。改善强化作用有效的方法是细化晶粒，包括基体相以及第二相等析出相。Sn具有细化晶粒的作用。La也可以有效使合金中高熔点化合物的粗大晶粒改变形状并均匀分布。Sn和La复合作用，细化晶粒的作用更强。

另外，固溶强化作用也有助于提高材料的连接强度。锌和铝对镁有固溶强化作用。

四、Be用来抑制熔融金属过度氧化并防止在火焰钎焊时着火。特别是在有La使用的条件下，Be抑制熔融金属氧化的作用更为突出。

五、本发明中镁基钎料合金的成份更接近被焊镁合金的成份，使被焊合金焊点的剪切强度大大提高。

四、附图说明

图1本发明为含0.8％Al、53％Mg、1.5％Sn、0.002％Be、0.3％La、5％Bi、其余为Zn镁基钎料合金的金相组织。由图中可见，镁合金晶粒十分细小。

五、具体实施方式

实施例一：取80g纯Al锭，5330g纯Mg锭，200g纯Sn条，0.15g纯Be块，0.15g纯Te锭，260g纯Bi粉，3927g纯Zn条，200g的Mg-La中间合金块(其中La的质量百分含量为15％)放在SF₆保护气氛的电炉坩埚中，加热熔化，当温度升至680～700℃时，保温5～10分钟后浇注到预热到200℃的钢锭模中冷却，便得到镁基钎料合金。

实施例二：取50g纯Al锭、4873g纯Mg锭、50g纯Sn条、0.3g纯Be块、0.3g纯Te锭、800g纯Bi粉和3959g纯Zn锭、267g的Mg-La合金块(其中La的质量百分含量为15％)，放在SF6保护气氛的电炉坩埚中，加热熔化，当温度升至680～700℃时，保温5～10分钟后浇注到预热到200℃的钢锭模中冷却，便得到镁基钎料合金。

实施例三：按0.5％Al，51％Mg，0.5％Sn，0.001％Be，0.001％Te，0.1％La，2.6％Bi，其余为Zn的重量百分比进行配料，按实施例一方法制备，得到产品1。

实施例四：按1.1％Al，60％Mg，3％Sn，0.003％Be，0.003％Te，0.4％La，8％Bi，其余为Zn的重量百分比进行配料，按实施例一方法制备，得到产品2。

实施例五：按0.8％Al，53％Mg，1.5％Sn，0.002％Be，0.002％Te，0.3％La，5％Bi，其余为Zn的重量百分比进行配料，按实施例一方法制备，得到产品3。

实施例六：按0.5％Al，56％Mg，3％Sn，0.003％Be，0.003％Te，0.1％La，5％Bi，其余为Zn的重量百分比进行配料，按实施例一方法制备，得到产品4。

实验数据：

下表为不同成份的镁基钎料合金的指标参数，其中对比合金为200810115721.1提高的合金，产品1-产品4为采用本发明技术所得到的产品。剪切强度取自对AZ31合金的焊接。

合金编号	成分(质量百分含量)	剪切强度/MPa	铺展面积/(mm2)	钎焊工作温度/℃
					对比合金200810115721.1	Al：2-10％、Zn：40-55％、Mg：38-50％和Nd：0.1-2％。	47-53	152.5-160.57
产品1	见实施例三	57	178	385-405
					产品2	见实施例四	70	182	395-405
产品3	见实施例五	65	178	390-410
					产品4	见实施例六	63	178	385-405

由上表可见，镁基合金中加入Sn、Be、Te、La、Bi元素后，合金的剪切强度提高、铺展面积增大，并且工作温度降低。产品性能很好，便于镁合金的焊接。

Claims (2)

1、一种镁基钎料合金，该合金成分的质量百分含量为：0.5～1.1％Al，51～60％Mg，0.5～3％Sn，0.001～0.003％Be，0.001～0.003％Te，0.1～0.4％La，2.6～8％Bi，其余为Zn。

2、权利要求1所述镁基钎料合金的制备方法，其制备过程如下：

按照质量百分含量为0.5～1.1％Al、51～60％Mg、0.5～3％Sn、0.001～0.003％Be、0.001～0.003％Te、0.05～0.4％La、2.6～8％Bi、其余为Zn的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯Al锭、Mg锭、纯Sn条、纯Be块、纯Te锭、纯Bi粉、纯Zn锭和Mg-La中间合金体放在SF6保护气氛的电炉坩埚中一起加热熔化，其中，Mg-La中间合金中La质量百分含量为15％；当温度升至680～700℃时，保温5～10分钟后浇注到预热到200℃的钢锭模中冷却，便得到镁基钎料合金。

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