專(zhuān)利名稱：：一種鎂合金中溫釬焊材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鎂合金中溫釬焊釬料，屬于鎂合金焊接連接
技術(shù)領(lǐng)域：
。技術(shù)背景鎂及其合金是金屬結(jié)構(gòu)材料中最輕的一種，具有密度低、比強(qiáng)度高、減振性好、電磁屏蔽性好、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、加工性和熱成形性好、易回收等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。在汽車(chē)、電子、電器、交通、航天、航空和國(guó)防軍事工業(yè)領(lǐng)域具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。但是，鎂合金釬料缺乏熔點(diǎn)較低、綜合性能好的釬料，成熟的BMg-l、BMg-2a釬料釬焊溫度在570°C以上，且配以的釬劑熔點(diǎn)溫度也較高(約538"C)，因此，只適用于釬焊AZ10A、K1A及MlA等少量幾種鎂合金，并不適于釬焊得到廣泛應(yīng)用的如Mg-Al-Zn系等鎂合金。另一方面，由于產(chǎn)品輕量化的需求，對(duì)應(yīng)用廣泛的Mg-Al-Zn系等鎂合金進(jìn)行釬焊的需求越來(lái)越迫切。因此研究開(kāi)發(fā)Mg-Al-Zn系等鎂合金釬焊所需的低熔點(diǎn)釬料，并使其付諸實(shí)施成為鎂合金結(jié)構(gòu)件制造凾待解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。近年來(lái)，鎂合金釬料的研究采用了Mg-Al-Cd-Ni、Al-Zn、Mg-Zn、純Al、In-Mg-Zn-Al等合金體系，但大多存在工藝性不好或接頭性能差等技術(shù)問(wèn)題，尚無(wú)一種被普遍接受的綜合性能好的釬料。如Mg-Al-Cd-Ni的熔化溫度較高，達(dá)560580。C;Al-Zn、Mg-Al的表面鋪展性較差；純Al薄片釬焊接頭強(qiáng)度不夠；In-Mg-Zn-Al釬料中含有較多的In，釬料成本較高。因此，研制一種釬焊溫度合適、釬焊工藝性優(yōu)良、接頭綜合性能良好且經(jīng)濟(jì)的釬料成為鎂合金結(jié)構(gòu)件連接制造凾待解決的技術(shù)問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種Mg-Al-Zn釬料，該釬料具有低的釬焊溫度、較好的鋪展性能、較高的接頭強(qiáng)度、釬料成本較低等特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的Mg-Al-Zn釬料，成分質(zhì)量百分含量范圍如下All~2.5%，Zn46~52°/。，余量為Mg。各組分的作用如下Mg:調(diào)節(jié)成分并使釬料對(duì)母材有良好的潤(rùn)濕性能。Al:鋁與鎂形成有限固溶體，加入鋁后釬料的密度增加不大，而且單位重量的原子數(shù)多，強(qiáng)化效果好。鋁能增加室溫強(qiáng)度和硬度，提高流動(dòng)性。Zn:通過(guò)固溶強(qiáng)化，Zn可以提高釬料的流動(dòng)性和強(qiáng)度。Zn也對(duì)由于Fe或Ni摻雜引起的腐蝕起有效的保護(hù)作用。在Mg-Al-Zn三元合金中，存在一個(gè)共晶成分點(diǎn)，即Mg47Al3Zn5Q,共晶點(diǎn)溫度為338°C，本發(fā)明釬料的合金成分就位于該共晶點(diǎn)附近。因而本發(fā)明釬料具有優(yōu)良的釬焊特性，釬焊溫度低，為380400'C。在釬焊溫度下，具有良好的鋪展性和間隙填充性，可用于固相線溫度在40(TC以上的鎂合金的釬焊。該釬料適合的釬焊工藝方法包括保護(hù)氣氛釬焊、感應(yīng)釬焊、爐中釬焊。采用該釬料，感應(yīng)釬焊工藝釬焊AZ31B鎂合金接頭，可有效地避免基體材料的過(guò)燒，釬焊后接頭剪切強(qiáng)度大于52MPa，大于所用AZ31B母材剪切強(qiáng)度的52%，接頭抗拉強(qiáng)度大于72MPa，大于所用母材抗拉強(qiáng)度的27%。本發(fā)明的制備方法采用現(xiàn)有技術(shù)，通過(guò)溶劑保護(hù)法進(jìn)行釬料合金的熔煉。熔煉在SG2-7.5-12型坩堝電阻爐中進(jìn)行，坩堝采用自制的石墨坩堝。在不銹鋼模具中進(jìn)行澆鑄，鑄錠形狀為長(zhǎng)方體。為了防止釬料合金的氧化和燃燒，整個(gè)熔煉過(guò)程采用RJ-2型鎂合金覆蓋劑進(jìn)行覆蓋，試驗(yàn)合金的具體熔煉過(guò)程如下1、將坩堝預(yù)熱至暗紅色，并在坩堝底部及壁上撒上適量的RJ-2熔劑。裝入Mg錠，撒上一層RJ-2熔劑，升溫熔化。同時(shí)，將稍后要加入的A1和Zn放在爐頂進(jìn)行預(yù)熱。2、待Mg錠全部熔化后升溫至74076(TC，在攪拌下繼續(xù)加入RJ-2熔劑(熔劑的加入量占爐料總重量的0.1%)。3、升溫至78080(TC時(shí)加入預(yù)熱的Al和Zn，在不破壞液面情況下攪拌5至10分鐘后除去液表面的臟物，再撒上適量的RJ-2熔劑。4、消除澆嘴，坩堝壁以及合金液面上的熔渣，撒入適量的RJ-2熔劑覆生rm。5、將合金液升溫至78080(TC靜止30分鐘，降溫至76(TC澆鑄。坩堝在熔煉完畢后，將剩余合金液倒進(jìn)指定容器，待坩堝溫度不太高時(shí)緩緩倒入溫水，浸30分鐘后剩余熔渣即可消除干凈。釬料可以以塊狀、棒狀、粉末等形式使用。塊狀釬料可以冶煉后采用機(jī)械方法分割獲得；棒狀釬料可以采用精密鑄造方法獲得；粉末可采用氣體保護(hù)球磨方法獲得。釬料可以采用保護(hù)氣氛釬焊、感應(yīng)釬焊、爐中釬焊等工藝用于過(guò)燒溫度在400°C以上的鎂合金及其構(gòu)件的釬焊。圖1是本發(fā)明合金的顯微組織圖；圖2是本發(fā)明合金的差熱分析曲線圖；圖3是本發(fā)明合金進(jìn)行焊接，其接口的顯微組織圖；圖4是本發(fā)明合金接頭的斷口形貌圖。具體實(shí)施方式以下將結(jié)合對(duì)比例和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳述-下列各實(shí)施例中使用的原材料Mg符合GB3499-1995，Al符合GB/T1196-93，Zn符合GB/T470-1997。釬焊接頭力學(xué)性能按照GB11363-89(釬焊接頭強(qiáng)度試驗(yàn)方法)進(jìn)行，焊后的試件在MTS810力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)上測(cè)定接頭強(qiáng)度。實(shí)施例l:釬料主要化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為2.5%A1，52.0%Zn,余量Mg。采用熔劑保護(hù)法進(jìn)行釬料合金熔煉，澆注成鑄錠，然后采用機(jī)械分割將釬料分成長(zhǎng)條塊狀。釬焊前鎂合金工件經(jīng)砂紙打磨丙酮清洗去除表面污物和氧化膜，釬料置于接頭處，并在其上撒布釬劑，接頭由夾具固定后入氬氣保護(hù)裝置釬焊。釬焊過(guò)程中氬氣流量10L/min，升溫速度2.5'C/s，釬焊溫度380"C，保溫30s。釬焊后，接頭外觀成形良好，對(duì)其進(jìn)行力學(xué)測(cè)試，接頭剪切強(qiáng)度和接頭抗拉強(qiáng)度見(jiàn)表1。圖l是合金的顯微組織圖，由圖可知釬料鑄態(tài)組織較均勻，多數(shù)為胞狀晶，且胞狀晶存在團(tuán)聚現(xiàn)象，胞狀晶團(tuán)間分界明顯。凝固時(shí)在胞狀晶間存在菊花狀相，為含少量A1、Zn的a-Mg固溶體。圖2是合金的DSC曲線圖，表明本發(fā)明釬料的熔點(diǎn)低于37(TC，其釬焊溫度較低。圖3是合金進(jìn)行焊接，其接口的顯微組織圖，界面結(jié)合良好、完整，無(wú)明顯缺陷。從金相照片可以看出在釬焊界面處的熔合線明顯，骨骼狀共晶組織沿釬焊界面分布并向釬料側(cè)垂直生長(zhǎng)。圖4是本發(fā)明合金接頭的斷口形貌圖。裂紋是沿著共晶Mg-Zn組織擴(kuò)展的，裂紋是產(chǎn)生于a-Mg與共晶組織的交界處，沿著a-Mg胞周?chē)簿ЫM織片狀方向進(jìn)行擴(kuò)展，斷口存在大量的撕裂痕跡，a-Mg晶胞有效組織防止裂紋在其內(nèi)部開(kāi)裂，并阻止共晶組織中裂紋向晶胞內(nèi)擴(kuò)展，對(duì)提高接頭性能起有利的作用。實(shí)施例2:釬料主要化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為1.0%A1，48.0%Zn，余量Mg。采用熔劑保護(hù)法進(jìn)行釬料合金熔煉，澆注成鑄錠，然后采用機(jī)械分割將釬料分成長(zhǎng)條塊狀。釬焊前鎂合金工件經(jīng)砂紙打磨丙酮清洗去除表面污物和氧化膜，釬料置于接頭處，并在其上撒布釬劑，接頭由夾具固定后入氬氣保護(hù)裝置釬焊。釬焊溫度390'C，其他釬焊工藝參數(shù)與實(shí)施例l相同。釬焊后，接頭外觀成形良好，對(duì)其進(jìn)行力學(xué)測(cè)試，接頭剪切強(qiáng)度和接頭抗拉強(qiáng)度見(jiàn)表l。實(shí)施例3:釬料主要化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為2.0%A1，47.0%Zn，余量Mg。采用熔劑保護(hù)法進(jìn)行釬料合金熔煉，澆注成鑄錠，然后采用機(jī)械分割將釬料分成長(zhǎng)條塊狀。釬焊前鎂合金工件經(jīng)砂紙打磨丙酮清洗去除表面污物和氧化膜，釬料置于接頭處，并在其上撒布釬劑，接頭由夾具固定后入氬氣保護(hù)裝置釬焊。釬焊溫度40(TC，其他釬焊工藝參數(shù)與實(shí)施例l相同。釬焊后，接頭外觀成形良好，對(duì)其進(jìn)行力學(xué)測(cè)試，接頭剪切強(qiáng)度和接頭抗拉強(qiáng)度見(jiàn)表l。實(shí)施例4:釬料主要化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為2.5%A1，46.0%Zn，余量Mg。采用熔劑保護(hù)法進(jìn)行釬料合金熔煉，澆注成鑄錠，然后采用機(jī)械分割將釬料分成長(zhǎng)條塊狀。釬焊前鎂合金工件經(jīng)砂紙打磨丙酮清洗去除表面污物和氧化膜，釬料置于接頭處，并在其上撒布釬劑，接頭由夾具固定后入氬氣保護(hù)裝置釬焊。釬焊工藝參數(shù)與實(shí)施例3相同。釬焊后，接頭外觀成形良好，對(duì)其進(jìn)行力學(xué)測(cè)試，接頭剪切強(qiáng)度和接頭抗拉強(qiáng)度見(jiàn)表l。對(duì)比例釬料主要化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為12.0%A1,0.5%Zn,余量Mg。采用熔劑保護(hù)法進(jìn)行釬料合金熔煉，澆注成鑄錠，然后采用機(jī)械分割將釬料分成長(zhǎng)條塊狀。釬焊前鎂合金工件經(jīng)砂紙打磨丙酮清洗去除表面污物和氧化膜，釬料置于接頭處，并在其上撒布釬劑，接頭由夾具固定后入氬氣保護(hù)裝置釬焊。釬焊過(guò)程中氬氣流量10L/min，升溫速度2.5tVs，釬焊溫度59(TC，保溫30s。釬焊后，接頭外觀成形良好，對(duì)其進(jìn)行力學(xué)測(cè)試，接頭剪切強(qiáng)度和接頭抗拉強(qiáng)度見(jiàn)表l。表1各釬料成分及釬焊接頭力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1、一種鎂合金中溫釬焊釬料，其特征在于，所述的釬料成分質(zhì)量百分含量范圍如下Al1～2.5％，Zn46～52％，余量為Mg。全文摘要一種鎂合金中溫釬焊材料屬于鎂合金焊接連接
技術(shù)領(lǐng)域：
?，F(xiàn)有鎂合金釬焊材料大多存在工藝性不好或接頭性能差等技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明鎂合金中溫釬焊材料的成分質(zhì)量百分含量范圍如下Al1～2.5％，Zn46～52％，余量為Mg。釬料采用熔劑保護(hù)法熔煉，采用機(jī)械分割、精密鑄造、氣體保護(hù)球磨法可得到塊狀、條狀、粉末狀等形式的釬料。該釬料的熔化溫度范圍為336～361℃，釬焊溫度低，為380～400℃，可適應(yīng)于固相線溫度在400℃以上的鎂合金的釬焊。本發(fā)明釬料具有優(yōu)良的釬焊特性，在釬焊溫度下，鋪展性和間隙填充性良好。適合的釬焊方法包括保護(hù)氣氛釬焊、感應(yīng)釬焊、爐中釬焊等。該釬料釬焊AZ31B鎂合金接頭剪切強(qiáng)度大于52MPa，接頭抗拉強(qiáng)度大于72MPa。文檔編號(hào)B23K35/24GK101323060SQ20081011650公開(kāi)日2008年12月17日申請(qǐng)日期2008年7月11日優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日發(fā)明者李曉延,栗卓新,王立志,蔣建敏,賀定勇,力馬申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)