CN102935562B - 金属颗粒增强药芯铝焊丝 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属颗粒增强药芯铝焊丝，包括硅铝合金外皮和填充在外皮内的药芯，药芯由原料氟铝酸钾、K3BF6、K2SiF6、K2GeF6、Cu-Ni合金、Al-Si合金、Cu-Si合金、Al-Cu合金按下述质量百分比配制而成：K3BF6：5％～20％；K2SiF6：0％～35％；K2GeF6：0％～20％；Cu-Ni合金：0.8％～20％；Al-Si合金：0％～40％；Cu-Si合金：0％～30％；Al-Cu合金：0％～5％；余量为氟铝酸钾。本发明的优点在于药芯中以中间合金的形式添加了Ni、Si、Cu和B元素，保证了优良的加工性能，同时焊丝具有良好的润湿性和流动性，提高了焊缝的低温冲击韧性和抗裂性能，降低了韧脆转变温度，增加了焊缝强度。
Description
技术领域
本发明涉及药芯焊丝，尤其是涉及一种金属颗粒增强药芯铝焊丝。
背景技术
铝硅合金的焊接性、润湿性、和母材色泽一致性、镀覆性、接头强度和抗腐蚀性能都极佳，是氩弧焊和钎焊铝合金常用的优良焊接材料。目前药芯焊丝在氩弧焊和钎焊用焊接材料中所占的比例越来越大。但现有的铝硅合金在硅含量较大时存在加工困难，拉拔加工时易断等问题，难以加工成药芯焊丝。根据经验，硅含量超过10.5％时，就已经很难加工，当硅含量为11％时，焊丝一般只能加工到Φ2mm，很难制成直径更细的焊丝，焊丝从Φ9mm拉拔到Φ2mm，中间至少需要退火2次。此外，在用铝硅焊丝焊接一些强度较高的铝合金（如6063）时焊缝强度较母材强度低。如果在焊丝中添加Ni和Cu元素时，虽可以提高焊缝的强度，但铝中加镍容易产生偏析，加铜则又使焊丝变脆。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既能增强焊缝强度且加工时不易断的金属颗粒增强药芯铝焊丝。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的金属颗粒增强药芯铝焊丝，包括硅铝合金外皮和填充在所述外皮内的药芯，所述药芯由原料氟铝酸钾、K3BF6（氟硼酸钾）、K2SiF6（氟硅酸钾）、K2GeF6（氟锗酸钾）、Cu-Ni合金、Al-Si合金、Cu-Si合金、Al-Cu合金按下述质量百分比配制而成：K3BF6：5％～20％；K2SiF6：0％～35％；K2GeF6：0％～18％；Cu-Ni合金：0.8％～20％；Al-Si合金：0％～40％；Cu-Si合金：0％～30％；Al-Cu合金：0％～5％；余量为氟铝酸钾；所述外皮由原料硅、稀土和铝按照下述质量百分比配制而成：硅 6-10%，稀土 0.03-1.8%，余量为铝。
所述Cu-Ni合金中的Ni含量为1-30%；所述Al-Si合金中的Si含量为2％～30％；所述Cu-Si合金中的Si含量为1％～99％；所述Al-Cu合金中的Cu含量为40％～60％。
所述药芯占铝焊丝重量的8-30%。
所述外皮的厚度为0.2-1.5mm。
本发明的优点在于药芯中以中间合金的形式添加了Ni、Si 、Cu和B元素，焊丝外皮中较低的硅含量保证了其优良的加工性能，即使焊丝中硅含量达到13%，焊丝从Φ9mm拉拔到Φ2mm，中间只要退火1次就可以制出成品；同时添加元素使焊丝具有良好的润湿性和流动性，提高了焊缝的低温冲击韧性和抗裂性能，降低了韧脆转变温度，增加了焊缝强度；最重要的是在外皮不改变成分的前提下，可通过灵活调整药芯中的金属比例得到不同组分的焊缝。芯粉中加入K2SiF6和K3BF6可以在很大程度上提高钎剂的活性，在硅的质量分数超过钎剂总质量的2%时，析出的Si还具有自钎作用。
附图说明
图1是本发明焊丝的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的金属颗粒增强药芯铝焊丝，包括硅铝合金外皮1和填充在外皮内的药芯2，外皮1的厚度为0.2-0.7mm；药芯2占铝焊丝重量的8-30%。
实施例1：
本发明的金属颗粒增强药芯铝焊丝，外皮1为Al-9Si合金，其中稀土元素的质量百分数为0.6%，药芯2占铝焊丝总质量的25%。
药芯2由原料氟铝酸钾、K3BF6、K2SiF6、Cu-20Ni合金、Al-22Si合金、Cu-20Si合金按下述质量百分比配制而成：8% K3BF6、10%K2SiF6、2%Cu-20Ni合金、25%Al-22Si合金、20%Cu-20Si，余量为 氟铝酸钾。
用球磨机将上述原料磨至粒度200目粉末混匀，在真空炉中烧结成烧结焊剂形态，然后采用振动法将该焊剂装入外径12mm、内径6mm的Al-9Si合金管中，经轧制、粗拔、退火、细拔、层绕等工序制成直径Φ2mm的成品药芯铝焊丝。
使用该药芯铝焊丝和普通的Al-12Si/氟铝酸钾药芯焊丝对6063铝合金进行钎焊对比试验。结果显示：本发明的金属颗粒增强药芯焊丝在焊接过程中表现出良好的润湿性和流动性，焊后接头外观良好；焊缝成分分析显示本发明药芯焊丝的焊缝中Si含量高于传统焊丝的焊缝约1.5%；低温冲击韧性试验显示本发明药芯焊丝的焊缝冲击韧性比普通药芯焊丝高约10%；强度测试结果显示本发明药芯焊丝的焊缝强度比普通药芯焊丝高约15%，超过了母材强度。
实施例2：
本发明的金属颗粒增强药芯铝焊丝，外皮1为Al-9.5Si合金，其中稀土元素的质量百分数为0.4%，药芯2占铝焊丝总质量的30%。
药芯2由原料氟铝酸钾、K3BF6、K2SiF6、Cu-10Ni合金、Al-20Si合金、Cu-40Si合金按下述质量百分比配制而成：15％K3BF6、17％K2SiF6、6％Cu-10Ni合金、10％Al-20Si合金、7％Cu-40Si合金，余量为氟铝酸钾。
焊丝的制造方法同实施例1。
使用该药芯铝焊丝和普通的Al-12Si/氟铝酸钾药芯焊丝对6063铝合金进行钎焊对比试验。结果显示：焊缝成分分析显示本发明药芯焊丝的焊缝中Si含量高于传统焊丝的焊缝约1.7%；低温冲击韧性试验显示本发明药芯焊丝的焊缝冲击韧性比普通药芯焊丝高约12%；强度测试结果显示本发明药芯焊丝的焊缝强度比普通药芯焊丝高约16%，超过了母材强度。
实施例3：
本发明的金属颗粒增强药芯铝焊丝，外皮1为Al-9Si合金，其中稀土元素的质量百分数为0.6%，药芯2占铝焊丝总质量的25%。
药芯2由原料氟铝酸钾、K3BF6、K2SiF6、Cu-2Ni合金、Al-22Si合金按下述质量百分比配制而成：5% K3BF6、35％K2SiF6、10％Cu-2Ni合金、20％Al-22Si合金，余量为氟铝酸钾。
焊丝的制造方法同实施例1。
本发明焊丝的优点同实施例1。
实施例4：
本发明的金属颗粒增强药芯铝焊丝，外皮1为Al-9Si合金，其中稀土元素的质量百分数为0.6%，药芯2占铝焊丝总质量的25%。
药芯2由原料氟铝酸钾、K3BF6、Cu-20Ni合金、Cu-20Si合金按下述质量百分比配制而成：12％K3BF6、20％Cu-2Ni合金、20％Cu-20Si合金，余量为氟铝酸钾。
焊丝的制造方法同实施例1。
本发明焊丝的优点同实施例1。
实施例5：
本发明的金属颗粒增强药芯铝焊丝，外皮1为Al-9Si合金，其中稀土元素的质量百分数为0.6%，药芯2占铝焊丝总质量的25%。
药芯2由原料氟铝酸钾、K3BF6、K2GeF6、Cu-8Ni合金、Al-50Cu合金、Cu-30Si合金按下述质量百分比配制而成：12％K3BF6、13％K2GeF6、3％Cu-8Ni合金、25％Cu-30Si合金、1%Al-50Cu合金，余量为氟铝酸钾。
焊丝的制造方法同实施例1。
本发明焊丝的优点同实施例1。
实施例6：
本发明的金属颗粒增强药芯铝焊丝，外皮1为Al-9Si合金，其中稀土元素的质量百分数为0.6%，药芯2占铝焊丝总质量的25%。
药芯2由原料氟铝酸钾、K3BF6、K2SiF6、Cu-12Ni合金、Cu-20Si合金、1％Al-40Cu合金按下述质量百分比配制而成：9％K3BF6、23％K2SiF6、2％Cu-12Ni合金、30％Cu-20Si合金、1％Al-40Cu合金，余量为 氟铝酸钾。
焊丝的制造方法同实施例1。
本发明焊丝的优点同实施例1。
实施例7：
本发明的金属颗粒增强药芯铝焊丝，外皮1为Al-9Si合金，其中稀土元素的质量百分数为0.6%，药芯2占铝焊丝总质量的25%。
药芯2由原料氟铝酸钾、K3BF6、K2GeF6、Cu-4Ni合金、Al-22Si合金、Al-60Cu合金按下述质量百分比配制而成：7％K3BF6、12％K2GeF6、10％Cu-4Ni合金、40％Al-22Si合金、2％Al-60Cu合金，余量为氟铝酸钾。
焊丝的制造方法同实施例1。
本发明焊丝的优点同实施例1。
实施例8：
本发明的金属颗粒增强药芯铝焊丝，外皮1为Al-9Si合金，其中稀土元素的质量百分数为0.6%，药芯2占铝焊丝总质量的25%。
药芯2由原料氟铝酸钾、K3BF6、K2SiF6、Cu-6Ni合金和Cu-60Si合金按下述质量百分比配制而成：20％K3BF6、14％K2SiF6、5％Cu-6Ni合金、10％Cu-60Si合金，余量为氟铝酸钾。
焊丝的制造方法同实施例1。
本发明焊丝的优点同实施例1。
实施例9：
本发明的金属颗粒增强药芯铝焊丝，外皮1为Al-9Si合金，其中稀土元素的质量百分数为0.6%，药芯2占铝焊丝总质量的25%。
药芯2由原料氟铝酸钾、K3BF6、K2GeF6、Cu-20Ni合金和Al-22Si合金按下述质量百分比配制而成：13％K3BF6、18％K2GeF6、2％Cu-20Ni合金、30％Al-22Si合金，余量为氟铝酸钾。
焊丝的制造方法同实施例1。
本发明焊丝的优点同实施例1。
实施例10：
本发明的金属颗粒增强药芯铝焊丝，外皮1为Al-9Si合金，其中稀土元素的质量百分数为0.6%，药芯2占铝焊丝总质量的25%。
药芯2由原料氟铝酸钾、K3BF6、Cu-6Ni合金和Al-22Si合金按下述质量百分比配制而成：18％K3BF6、3％Cu-6Ni合金、35％Al-22Si合金，余量为氟铝酸钾。
焊丝的制造方法同实施例1。
本发明焊丝的优点同实施例1。
实施例11：
本发明的金属颗粒增强药芯铝焊丝，外皮1为Al-9Si合金，其中稀土元素的质量百分数为0.6%，药芯2占铝焊丝总质量的25%。
药芯2由原料氟铝酸钾、K3BF6、K2GeF6、Cu-10Ni合金、Al-18Si合金、Cu-60Si合金和Al-40Cu合金按下述质量百分比配制而成：15％K3BF6、10％K2GeF6、1％Cu-10Ni合金、25％Al-18Si合金、10％Cu-60Si合金、5％Al-40Cu，余量为氟铝酸钾。
焊丝的制造方法同实施例1。
本发明焊丝的优点同实施例1。
实施例12：
本发明的金属颗粒增强药芯铝焊丝，外皮1为Al-9Si合金，其中稀土元素的质量百分数为0.6%，药芯2占铝焊丝总质量的25%。
药芯2由原料氟铝酸钾、K3BF6、K2SiF6、K2GeF6、Cu-20Ni合金和Cu-50Si合金按下述质量百分比配制而成：20％K2SiF6、12％K3BF6、7％K2GeF6、1％Cu-20Ni合金、15％Cu-50Si合金，余量为氟铝酸钾。
焊丝的制造方法同实施例1。
本发明焊丝的优点同实施例1。
实施例13：
本发明的金属颗粒增强药芯铝焊丝，外皮1为Al-9Si合金，其中稀土元素的质量百分数为0.6%，药芯2占铝焊丝总质量的25%。
药芯2由原料氟铝酸钾、K3BF6、K2SiF6、K2GeF6、Cu-18Ni合金、Al-22Si合金、Cu-40Si合金和Al-50Cu合金按下述质量百分比配制而成：10％K3BF6、12％K2SiF6、8％K2GeF6、2％Cu-18Ni、20％Al-22Si合金、8％Cu-40Si合金、1％Al-50Cu合金，余量为氟铝酸钾。
焊丝的制造方法同实施例1。
本发明焊丝的优点同实施例1。
Claims (4)
1.一种金属颗粒增强药芯铝焊丝，包括硅铝合金外皮（1）和填充在所述外皮内的药芯（2），其特征在于：所述药芯（2）由原料氟铝酸钾、K3BF6、K2SiF6、K2GeF6、Cu-Ni合金、Al-Si合金、Cu-Si合金、Al-Cu合金按下述质量百分比配制而成：K3BF6：5％～20％，K2SiF6：0％～35％，K2GeF6：0％～18％，Cu-Ni合金：0.8％～20％，Al-Si合金：0％～40％，Cu-Si合金：0％～30％，Al-Cu合金：0％～5％，余量为氟铝酸钾；所述外皮（1）由原料硅、稀土和铝按照下述质量百分比配制而成：硅 6-10%，稀土 0.03-1.8%，余量为铝。
2.根据权利要求1所述的金属颗粒增强药芯铝焊丝，其特征在于：所述Cu-Ni合金中的Ni含量为1-30%；所述Al-Si合金中的Si含量为2％～30％；所述Cu-Si合金中的Si含量为1％～99％；所述Al-Cu合金中的Cu含量为40％～60％。
3.根据权利要求1所述的金属颗粒增强药芯铝焊丝，其特征在于：所述药芯（2）占铝焊丝重量的8-30%。
4.根据权利要求1所述的金属颗粒增强药芯铝焊丝，其特征在于：所述外皮（1）的厚度为0.2-0.7mm。
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