專利名稱：用于鋁合金汽車骨架及蒙皮接頭釬焊的復(fù)合自動(dòng)鋁釬焊絲及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊料，具體是一種用于鋁合金汽車骨架及蒙皮接頭釬焊的復(fù)合自動(dòng)鋁釬焊絲及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著汽車制造業(yè)的快速發(fā)展和尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的更加嚴(yán)格，車身鋁化和全鋁車身的發(fā)展方向非常明確。例如，意大利生產(chǎn)的法拉利汽車，全車只有傳動(dòng)軸的外圈是鋼制的，其余全都是鋁制的；德國生產(chǎn)的奧迪汽車，全車零部件幾乎全部鋁化。國產(chǎn)汽車平均每輛車用鋁量100公斤以上，很多公司的全鋁汽車樣車都已試制完成。國外鋁制車身的焊接技術(shù)作為核心技術(shù)之一是絕對(duì)保密的。國內(nèi)目前鋁制車身是采用普通鋁氬弧焊技術(shù)焊接的，車身焊接變形十分嚴(yán)重，喬正工作量很大，焊接效果很差，而且鋁氬弧焊熱影響區(qū)的強(qiáng)度也很差，容易斷裂，焊縫的焊疤很大，很難磨平。傳統(tǒng)的鋁釬焊技術(shù)停仍留在整體加熱、一次性熔化、凝固的水平上，存在的焊縫短、母材構(gòu)件尺寸小的局限性，無法應(yīng)用于鋁合金汽車骨架及蒙皮接頭的釬焊連接。國內(nèi)鋁制車身主要受到焊接技術(shù)的制約，發(fā)展速度緩慢。

發(fā)明內(nèi)容
為解決鋁合金汽車骨架及蒙皮接頭釬焊連接的問題，本發(fā)明提供一種用于鋁合金汽車骨架及蒙皮接頭釬焊連接的復(fù)合自動(dòng)釬焊絲及其制備方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是
一種用于鋁合金汽車骨架及蒙皮接頭釬焊的復(fù)合自動(dòng)鋁釬焊絲，它由鋁基釬料芯部、復(fù)合在該芯部葉片之間的鋁用釬劑和噴涂在鋁用釬劑表面上的硅粉層三部分組成。所述鋁基釬料芯部由互相垂直的四條葉片組成，其外徑Φ為3 4mm，芯部葉片厚度T為O. 5 O. 8mm ;鋁基釬料的型號(hào)為BA186SiZnCuNiMe，該釬料的化學(xué)成分重量份比為AL;84 90; Si:8 12; Ζη:0·7 1·3; Cu:0.3 0.8; Ni:0.3 0.8, Sr:0.03
0.05; Zr:0. 05 0. 08; Ce:0. 02 O. 04。所述鋁用釬劑由Nocolok (KA1F4+K3A1F6共晶體)釬劑粉末和在釬劑粉末中均勻混入蒸發(fā)型的相對(duì)分子質(zhì)量為10000 20000的聚乙二醇和合成樹脂混合制成，便于調(diào)整膏狀釬劑的粘稠度，將釬劑粉末固化且牢固地鑲嵌在芯部的葉片之間。聚乙二醇與合成樹脂的比例為7: 2 3。所述硅粉層的硅粉的粒度為1200目以上，硅粉層厚為40 60 μ m。上述復(fù)合自動(dòng)鋁釬焊絲的制備方法，包括如下步驟
(I)鋁釬焊絲芯材的熔煉和鑄造
將已在400°C預(yù)熱4小時(shí)的工業(yè)純鋁投入石墨坩鍋爐，加入鋁用熔劑覆蓋，在800 850°C加熱至熔化后除渣，然后加入配比量的Al-Si、Al-Cu和Al-Ni中間合金并再加入鋁用熔劑覆蓋，待中間合金完全熔化后除渣，并在爐內(nèi)氣氛中通入惰性氣體(N2)進(jìn)行保護(hù)，于750 800°C條件下加入配比量的Al- Zn中間合金，很快熔化后，即向熔體中用Ar2吹入C2Cl6干粉，精煉熔體10 15min ;除渣后再向其中加入配比量的Al_Sr、Al_Zr和Al-Ce中間合金，中間合金完全熔化后攪拌3 5min，于相同溫度條件下通入Ar2進(jìn)行第二次精煉，時(shí)間為4 5min，之后靜置3 4min，除渣后得到純凈的熔體待用；所述鋁用熔劑為常規(guī)選擇，具體可以是KCl和NaCl的混合干粉(KCl = NaCl=I : I )，加入量為加入時(shí)坩鍋熔煉爐中爐料總重量的O. 5 2% ;精煉劑六氯乙烷由帶壓力的氬氣從熔體底部吹入，所述氬氣的通入壓力為3 6KPa ;六氯乙烷的重量為熔體重量的O. 3 O. 5% ；
將完成精煉的熔體在氮?dú)獗Ｗo(hù)下通過鑄造機(jī)鑄成截面為梯形的釬料合金棒；
(2)鋁釬焊絲芯材的軋制和擠壓
將步驟(I)所得合金鑄棒通過孔型軋機(jī)進(jìn)行反復(fù)軋壓，使之成為截面外徑Φ為30_的釬料合金擠壓桿；再通過擠壓機(jī)將擠壓桿擠壓成截面形狀如圖2所示釬料絲芯材，芯材外徑Φ為3 4mm ； (3)配制膏狀釬劑
將粒度達(dá)到1000目以上的Nocolok (KA1F4+K3A1F6共晶體)釬劑粉末通過攪拌機(jī)均勻拌入相對(duì)分子質(zhì)量為10000 20000的聚乙二醇和合成樹脂粘結(jié)劑混合物；釬劑粉末與粘接劑的重量比約為7:2 3 ;聚乙二醇與合成樹脂的比例約為7: 2 3，備用；
(4)在釬料絲芯材上復(fù)合膏狀釬劑
將步驟(2)所得的釬料絲芯材和步驟(3)所得的膏狀釬劑通過釬料膏復(fù)合機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)合，即將釬料膏擠壓到釬料芯材的槽縫里；
(5)噴涂硅粉
在復(fù)合釬料絲表面噴涂1200目以上粒度的硅粉，使復(fù)合在釬料絲上的釬劑表面的硅粉層厚為40 60 μ m即成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1、在復(fù)合自動(dòng)鋁釬焊絲芯部材質(zhì)中添加稀土元素稀土Ce、稀有金屬Sr、Zr，使釬料的內(nèi)部組織晶粒細(xì)化、圓化，提高了釬焊接頭強(qiáng)度，而且在一定程度上降低了相間的表面能(表面張力)，提高釬料的潤濕性、鋪展性，即提高了復(fù)合鋁釬料的加工性能和使用性能；
2、復(fù)合自動(dòng)鋁釬焊絲釬劑的粘結(jié)劑采用二元混合物，便于調(diào)整膏狀釬劑的粘稠度；
3、本發(fā)明的復(fù)合自動(dòng)鋁釬焊絲，在具有自動(dòng)送絲、定位的自動(dòng)或半自動(dòng)釬焊設(shè)備的的輔助下，可以連續(xù)焊接空間尺寸很大的汽車骨架或者蒙皮接頭，可獲得高強(qiáng)度、微變形、焊縫平整光滑的良好效果?？梢源蟛糠痔娲冃芜^大的鋁氬弧焊連接；
4、在施焊過程中，在釬焊溫度60(TC條件下，粘結(jié)劑被很快全部蒸發(fā)掉，緊接著是Nocolok釬劑熔化，并流布到母材的釬縫上，使釬劑完成去除母材表面氧化膜的過程；最后是芯部釬料熔化，并受到毛細(xì)管效應(yīng)的作用完全填充滿釬縫。在對(duì)汽車車身實(shí)施連續(xù)釬焊過程中，需借助自動(dòng)或半自動(dòng)連續(xù)釬焊設(shè)備，采用兩個(gè)熱源，一個(gè)是普通火焰熱源，一個(gè)是激光熱源，分別預(yù)熱母材和熔化釬焊絲，能確保連續(xù)釬焊過程持續(xù)、穩(wěn)定進(jìn)行。整個(gè)釬焊過程操作方便。


圖I是本發(fā)明所述復(fù)合鋁釬焊絲的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所述復(fù)合鋁釬焊絲的芯部截面示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，但不因此而限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例I :
參照?qǐng)D1-2，一種用于鋁合金汽車骨架及蒙皮接頭釬焊的復(fù)合自動(dòng)鋁釬焊絲，它由鋁基釬料芯部I、復(fù)合在該芯部I葉片之間的鋁用釬劑2和噴涂在鋁用釬劑2表面上的硅粉層3組成。鋁基釬料芯部I的外徑Φ為3 4mm，芯部葉片厚度T為O. 5 O. 8mm ;芯部鋁基釬料的型號(hào)為BA186SiZnCuNiMe，其化學(xué)成分重量份比為AL;86; Si :12; Zn:0. 6;Cu:0. 7; Ni :0. 7, Sr :0. 05; Zr :0. 05; Ce :0. 04。復(fù)合在芯部葉片之間的鋁用釬劑為膏狀釬劑，它由Nocolok (KA1F4+K3A1F6共晶體)釬劑粉末、在釬劑粉末中均勻混入蒸發(fā)型的相對(duì)分子質(zhì)量為10000 20000的聚乙二醇和合成樹脂混合制成，將釬劑粉末固化且牢固地鑲 嵌在芯部的葉片之間。聚乙二醇與合成樹脂的比例約為7 2.8。在復(fù)合釬料絲表面噴涂1200目以上粒度的硅粉，使復(fù)合在釬料絲上的釬劑表面的硅粉層厚為55 μ m。上述復(fù)合自動(dòng)鋁釬焊絲的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行
I、鋁釬焊絲芯材的熔煉和鑄造將已在400°C預(yù)熱4小時(shí)的工業(yè)純鋁投入石墨坩鍋爐，加入鋁用熔劑覆蓋，在800 850°C加熱至熔化后除渣，然后加入配比量的Al-Si、Al-Cu和Al-Ni中間合金并再加入鋁用熔劑覆蓋，待中間合金完全熔化后除渣，并在爐內(nèi)氣氛中通入惰性氣體(N2)進(jìn)行保護(hù)，于750 800°C條件下加入配比量的Al- Zn中間合金，很快熔化后，即向熔體中用Ar2吹入C2Cl6干粉，精煉熔體10 15min ;除渣后再向其中加入配比量的Al-Sr、A1-Zr和Al-Ce中間合金，中間合金完全熔化后攪拌3 5min，于相同溫度條件下通入Ar2進(jìn)行第二次精煉，時(shí)間為4 5min，之后靜置3 4min，除渣后得到純凈的熔體待用；所述鋁用熔劑為常規(guī)選擇，具體可以是KCl和NaCl的混合干粉(KCl = NaCl=I :1)，加入量為加入時(shí)坩鍋熔煉爐中爐料總重量的O. 5 2% ;精煉劑六氯乙烷由帶壓力的氬氣從熔體底部吹入，所述氬氣的通入壓力為3 6KPa ;六氯乙烷的重量為熔體重量的O. 3 O. 5%。將完成精煉的熔體在氮?dú)獗Ｗo(hù)下通過鑄造機(jī)鑄成截面為梯形的釬料合金棒，其化學(xué)成分重量份比為AL;86; Si 12; Zn:0. 6; Cu:0. 7; Ni :0. 7, Sr:0. 05; Zr:0. 05; Ce:0. 04o2、鋁釬焊絲芯材的軋制和擠壓將上述所得合金鑄棒通過孔型軋機(jī)進(jìn)行反復(fù)軋壓，軋壓速度為8.5m/min;使之軋制成為截面外徑Φ為30_的釬料合金擠壓桿。再通過擠壓機(jī)將擠壓桿擠壓成截面形狀如圖I所示釬料絲芯材，擠壓速度為12m/min.擠壓芯材外徑Φ為4mm。3、膏狀釬劑的配制。將粒度達(dá)到1000目以上的Nocolok (KA1F4+K3A1F6共晶體)釬劑粉末通過一臺(tái)攪拌機(jī)均勻拌入相對(duì)分子質(zhì)量為10000 20000的聚乙二醇和合成樹脂粘結(jié)劑混合物。釬劑粉末與粘接劑的重量比約為7: (2 3)。聚乙二醇與合成樹脂的比例約為7: (2 3);
4、在釬料絲芯材上復(fù)合膏狀釬劑。將步驟2所得的釬料絲芯材和步驟3所得的膏狀釬劑通過一臺(tái)釬料膏復(fù)合機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)合，即將釬料膏填壓到釬料芯材的槽縫里；
5、噴涂硅粉。在復(fù)合釬料絲表面噴涂1200目以上粒度的硅粉，使復(fù)合在釬料絲上的釬劑表面的娃粉層厚為55 μ m。實(shí)施例2:
與實(shí)施例I不同的是復(fù)合鋁釬焊絲芯材中各化學(xué)成分的重量份比為AL;89; Si 9;Zn: I. I; Cu:0.4; Ni:O. 5, Sr:0.04; Zr:0.06; Ce:O. 03。所述膏狀釬劑混合物聚乙二醇與合成樹脂的比例，合成樹脂占其總重量的20%，所述復(fù)合釬料絲表層硅粉厚度50μπι。制備時(shí)步驟I中將Al-Si、Al-Cu, Al-Ni和Al- Zn等中間合金在780°C條件下同時(shí)加入熔化的純鋁液中，所有中間合金都熔化并攪拌2分鐘，通入氬氣(Ar2)和六氯乙環(huán)(C2Cl6)精煉10 15分鐘，除渣后再快速加入Al-Sr、Al-Zr和Al-Ce中間合金，熔化后再用氬氣(Ar2)精煉3 5分鐘，撈渣后排液，通過流水槽直接澆入鑄模中，制成鑄棒，其中各化學(xué)成分的重量份比為AL; 89; Si 9; Zn: I. I; Cu:0. 4; Ni :0. 5, Sr:0. 04; Zr:0. 06;Ce:0. 03。
實(shí)施例3:
與實(shí)施例I不同的是復(fù)合鋁釬焊絲芯材中各化學(xué)成分的重量份比為AL;90; Si 8;Zn:0.8; Cu:0.6; Ni:O. 6, Sr:0.04; Zr:0.05; Ce:O. 02。所述膏狀釬劑混合物聚乙二醇與合成樹脂的比例，合成樹脂占其總重量的30%。所述復(fù)合釬料絲表層硅粉厚度60 μ m。制備時(shí)步驟I中將Al-Si、Al-Cu, Al-Ni和Al- Zn等中間合金在850°C條件下同時(shí)加入熔話的純鋁液中，所有中間合金都熔化并攪拌2分鐘，通入氬氣(Ar2)和六氯乙環(huán)(C2Cl6)精煉10 15分鐘，除渣后再快速加入Al-Sr、Al-Zr和Al-Ce中間合金，熔化后再用氬氣(Ar2)精煉3 5分鐘，調(diào)整溫度到890°C，撈渣后排液，通過流水槽直接澆入鑄模中，制成其中各化學(xué)成分的重量份比為AL;90; Si 8; Zn:0. 8; Cu:0. 6; Ni :0. 6, Sr:0. 04;Zr:0. 05; Ce:0. 02。實(shí)施例4
與實(shí)施例I不同的是復(fù)合鋁釬焊絲芯材中各化學(xué)成分的重量份比為AL;91; Si 7;Zn:0.6; Cu:0.7; Ni:O. 7, Sr:0.04; Zr:0.07; Ce:O. 04。所述膏狀釬劑混合物聚乙二醇與合成樹脂的比例，合成樹脂占其總重量的25%。所述復(fù)合釬料絲表層硅粉厚度50μπι，其余同實(shí)施例I。實(shí)施例5:
與實(shí)施例I不同的是復(fù)合鋁釬焊絲芯材中各化學(xué)成分的重量份比為AL;85; Si :12;Zn: L 3; Cu:0.8; Ni :0. 8, Sr:0.04; Zr:0.07; Ce:O. 04。所述膏狀釬劑混合物聚乙二醇與合成樹脂的比例，合成樹脂占其總重量的25%。所述復(fù)合釬料絲表層硅粉厚度50 μ m，其余同實(shí)施例I。實(shí)施例6
復(fù)合鋁釬焊絲芯材中各化學(xué)成分的重量份比為AL;87; Si 11; Zn:0.9; Cu:0.6;Ni :0. 5, Sr:0. 05; Zr:0. 09; Ce:0. 04。所述膏狀釬劑混合物聚乙二醇與合成樹脂的比例，
合成樹脂占其總重量的32%。所述復(fù)合釬料絲表層硅粉厚度45 μ m。
權(quán)利要求
1.一種用于鋁合金汽車骨架及蒙皮接頭釬焊的復(fù)合自動(dòng)鋁釬焊絲，其特征是它由鋁基釬料芯部、復(fù)合在該芯部葉片之間的鋁用釬劑和噴涂在鋁用釬劑表面上的硅粉層三部分組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合自動(dòng)鋁釬焊絲，其特征是所述鋁基釬料芯部由互相垂直的四條葉片組成，其外徑Φ為3 4mm，芯部葉片厚度T為O. 5 O. 8mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合自動(dòng)鋁釬焊絲，其特征是所述鋁基釬料的型號(hào)為BA186SiZnCuNiMe, 該釬料的化學(xué)成分重量份比為AL;85 90; Si :8 12; Zn:O. 7 I.3 ;Cu:0. 3 O. 8; Ni:0.3 0.8，Sr: O. 03 O. 05; Zr:0. 05 O. 08; Ce: O. 02 O. 04。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合自動(dòng)鋁釬焊絲，其特征是所述鋁用釬劑由Nocolok(KA1F4+K3A1F6共晶體)釬劑粉末和在釬劑粉末中均勻混入蒸發(fā)型的相對(duì)分子質(zhì)量為10000 20000的聚乙二醇和合成樹脂混合制成，將釬劑粉末固化且牢固地鑲嵌在芯部的葉片之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合自動(dòng)鋁釬焊絲，其特征是所述聚乙二醇與合成樹脂的比例為7: 2 3。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合自動(dòng)鋁釬焊絲，其特征是所述硅粉層的硅粉的粒度為1200目以上，硅粉層厚為40 60 μ m。
7.權(quán)利要求1-6之一所述復(fù)合自動(dòng)鋁釬焊絲的制備方法，其特征是包括如下步驟 (1)鋁釬焊絲芯材的熔煉和鑄造 將已在400°C預(yù)熱4小時(shí)的工業(yè)純鋁投入石墨坩鍋爐，加入鋁用熔劑覆蓋，在800 850°C加熱至熔化后除渣，然后加入配比量的Al-Si、Al-Cu和Al-Ni中間合金并再加入鋁用熔劑覆蓋，待中間合金完全熔化后除渣，并在爐內(nèi)氣氛中通入惰性氣體(N2)進(jìn)行保護(hù)，于750 800°C條件下加入配比量的Al- Zn中間合金，很快熔化后，即向熔體中用Ar2吹入C2Cl6干粉，精煉熔體10 15min ;除渣后再向其中加入配比量的Al_Sr、Al_Zr和Al-Ce中間合金，中間合金完全熔化后攪拌3 5min，于相同溫度條件下通入Ar2進(jìn)行第二次精煉，時(shí)間為4 5min，之后靜置3 4min，除渣后得到純凈的熔體待用；所述鋁用熔劑為常規(guī)選擇，具體可以是KCl和NaCl的混合干粉(KCl = NaCl=I : I )，加入量為加入時(shí)坩鍋熔煉爐中爐料總重量的O. 5 2% ;精煉劑六氯乙烷由帶壓力的氬氣從熔體底部吹入，所述氬氣的通入壓力為3 6KPa ;六氯乙烷的重量為熔體重量的O. 3 O. 5% ； 將完成精煉的熔體在氮?dú)獗Ｗo(hù)下通過鑄造機(jī)鑄成截面為梯形的釬料合金棒； (2)鋁釬焊絲芯材的軋制和擠壓 將步驟(I)所得合金鑄棒通過孔型軋機(jī)進(jìn)行反復(fù)軋壓，使之成為截面外徑Φ為30_的釬料合金擠壓桿；再通過擠壓機(jī)將擠壓桿擠壓成釬料絲芯材，芯材外徑Φ為3 4_ ; (3)配制膏狀釬劑 將粒度達(dá)到1000目以上的Nocolok (KA1F4+K3A1F6共晶體)釬劑粉末通過攪拌機(jī)均勻拌入相對(duì)分子質(zhì)量為10000 20000的聚乙二醇和合成樹脂粘結(jié)劑混合物；釬劑粉末與粘結(jié)劑的重量比約為7:2 3 ;聚乙二醇與合成樹脂的比例約為7: 2 3，備用； (4)在釬料絲芯材上復(fù)合膏狀釬劑 將步驟(2)所得的釬料絲芯材和步驟(3)所得的膏狀釬劑通過釬料膏復(fù)合機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)合，即將釬料膏擠壓到釬料芯材的槽縫里；(5)噴涂硅粉 在復(fù)合釬料絲表面噴涂1200目以上粒度的硅粉，使復(fù)合在釬料絲上的釬劑表面的硅粉層厚為40 60 μ m即成。
8.用權(quán)利要求7所述的制備方法制備的復(fù)合自動(dòng)鋁釬焊絲。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于鋁合金汽車骨架及蒙皮接頭釬焊的復(fù)合自動(dòng)鋁釬焊絲及制備方法，該鋁釬焊絲由鋁基釬料芯部、復(fù)合在該芯部葉片之間的鋁用釬劑和噴涂在鋁用釬劑表面上的硅粉層三部分組成。制備時(shí)先熔煉和鑄造釬料絲芯部合金，經(jīng)軋制、擠壓成型，再與Nocolok釬劑復(fù)合，然后在復(fù)合釬料絲表面噴涂硅粉即成。所得復(fù)合自動(dòng)鋁釬焊絲適合過燒溫度在600℃以上的鋁及鋁合金構(gòu)件，整個(gè)釬焊過程操作方便；在復(fù)合自動(dòng)鋁釬焊絲芯部材質(zhì)中添加稀土元素和稀有金屬，改善了釬料絲芯材的微觀組織和相間表面能，提高了復(fù)合鋁釬料的加工性能和使用性能。
文檔編號(hào)B23K35/363GK102814594SQ20121033170
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者陽家盛 申請(qǐng)人:桂林市慶通有色金屬工藝材料開發(fā)有限公司