釬焊用含鉍和碲的4004鋁合金及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁合金的加工領(lǐng)域，具體涉及一種釬焊用含鉍和碲的4004鋁合 金及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 4004作為Al-Si合金的一種，常和3003鋁合金一起軋制成鋁合金復(fù)合材料，4004 作為包覆層，在真空釬焊時包覆層熔化起到釬焊作用。鋁合金復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于汽車、空 調(diào)、制氧機以及深冷設(shè)備的散熱器或換熱器上。特別對于制氧機等空分設(shè)備使用的大型換 熱器，需要在一定的壓力下工作，對于換熱器的質(zhì)量要求更加嚴(yán)格，這就要求在真空釬焊時 對換熱器的釬焊質(zhì)量提出了更高要求。目前引起散熱器不合格的主要原因就是釬焊時焊接 接頭焊接不良，這是由于釬焊時包覆層4004釬料流動性不足所致，特別是在隔板與封條接 觸部位更容易出現(xiàn)漏點，導(dǎo)致成品報廢。
[0003] 目前在真空釬焊時，為了得到較好的焊接質(zhì)量，主要有以下幾種方法：一是目前主 要是合金工藝方面改進(jìn)，如確保較高的真空度，做好合金表面清潔，優(yōu)化使用合適的釬劑等 措施，使得釬焊時金屬氧化膜容易破裂，增加釬料流動性和潤濕性，達(dá)到較好的產(chǎn)品焊接質(zhì) 量；二是使用鎂粉或其它合適的釬劑，破壞氧化膜，改善釬料潤濕性；三是優(yōu)化升溫速度和 冷卻速度；四是盡可能的降低真空釬焊爐的壓升率，保證足夠低的真空度。
[0004] 但是在實際生產(chǎn)中，若鎂粉使用過少，起不到破壞氧化膜的作用；鎂粉過多又會降 低釬料流動速度，不易控制。同時鎂粉會污染真空系統(tǒng)，需要及時清潔真空系統(tǒng)。另外，真空 釬焊爐的壓升率，主要是釬焊爐密封漏氣性能的一個指標(biāo)，一般來說壓升率< 〇. 3Pa/h可 以獲得較好的釬焊質(zhì)量，這對設(shè)備性能提出了很高的要求。在加熱時加熱過快合金表面會 氧化，零件容易變形；升溫速度慢，釬料低熔點成分揮發(fā)嚴(yán)重，余下的釬料組分熔點將會升 高，導(dǎo)致焊接不上。精確的溫度控制除了工藝設(shè)計也與設(shè)備的控溫能力有直接關(guān)系，這同樣 對釬焊爐提出了較高要求。
[0005] 有關(guān)釬焊用的4004鋁合金，我們檢索到以下文獻(xiàn)： 1、中國專利，名稱：一種釬焊用4004鋁合金，申請(專利）號：CN 201310276733. 3,公 開(公告）號：CN 103343267 A，申請日：2013. 07. 03,申請(專利權(quán)）人：銀邦金屬復(fù)合材 料股份有限公司，地址：江蘇省無錫市新區(qū)鴻山街道后宅，發(fā)明（設(shè)計）人：呂金明、周德 敬，摘要：一種釬焊用4004鋁合金，其能有效提高釬料鋁合金的流動性，提高產(chǎn)品釬焊成 材率。其特征在于：其包含總質(zhì)量份數(shù)為100份的以下材料，硅（Si)為10. 2份~11. 2份， 鐵（Fe)彡0.3份，銅（Cu)彡0.2份，錳（Mn)彡0.05份，鎂（Mg)為0.5~1.0份，鋅（Zn) < 〇. 1份，其余為鋁（A1)以及不可避免的雜質(zhì)元素。
[0006] 上述文獻(xiàn)1公開的釬焊用4004鋁合金是通過降低鎂含量防止釬焊時過度氧化，這 種方法同時也無法顯著增加釬焊時合金的潤濕性，起不到破壞氧化膜的作用，而且鎂含量 降低導(dǎo)致真空釬焊時釬料的潤濕性較差，增加焊接漏點發(fā)生率，導(dǎo)致真空釬焊后換熱器的 合格率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種釬焊用含鉍和碲的4004鋁 合金及其生產(chǎn)方法，該4004鋁合金通過添加鉍和碲元素，降低4004合金的表面張力，顯著 提高釬焊時4004合金的流動性和潤濕性，大大降低了接頭焊接不良率。
[0008] 本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的： 一種釬焊用含鉍和碲4004鋁合金，其特征在于，其化學(xué)組分按質(zhì)量百分比為：Si : 9. 0 ~10. 5%、Mg :1. 0 ~2. 0%、Fe 彡 0? 8%、Cu 彡 0? 25%、Mn 彡 0? l%、Zn 彡 0? 20%、Sr :0? 02 ~ 0. 2%、Bi :0. 02~2. 0%、Te :0. 01~1. 0%、其它雜質(zhì)元素單個含量彡0. 05%、其它雜質(zhì)元素總 含量< 0. 15%，余量為A1。
[0009] 本發(fā)明釬焊用含鉍和碲4004鋁合金的生產(chǎn)方法，其特征在于：包括熔煉、除氣除 渣、鑄造、去應(yīng)力和鋸切工序，具體過程如下： (1) 熔煉：將純度達(dá)99. 75%及以上的鋁錠投入熔煉爐中，并按配比將合金元素稱重好 裝爐后在720~770°C溫度下進(jìn)行熔煉，在熔煉過程中用電磁攪拌加速熔煉速度，并用扒渣 車對鋁液夾渣進(jìn)行扒渣操作，鋁液在熔煉爐內(nèi)時間< 8h ; (2) 除氣除渣：經(jīng)熔煉的鋁合金熔體進(jìn)行爐內(nèi)精煉和在線除氣、除渣；在線除氣采用的 是氬氣作為覆蓋氣體，防止凈化后的鋁液發(fā)生二次氧化，氣體流量為2~5m 3/h，除氣過程中 鋁液溫度保持在700~740°C之間，最后過濾除渣，過濾后的鋁熔體可以直接進(jìn)行澆鑄； (3) 鑄造：鋁合金的澆鑄控制溫度為670~720°C，鑄造速度為20-70mm/min，冷卻水為 40-190m3/h，得到鑄錠； (4) 去應(yīng)力：鑄錠的去應(yīng)力控制溫度為420~500°C，在120T均勻化退火爐內(nèi)保溫8~ 18小時； (5) 鋸切：將去應(yīng)力處理后的鋁合金鑄錠進(jìn)行切頭尾，然后利用平面鋸將鋁合金鑄錠 鋸切成所需厚度的鋁合金板材，得到4004鋁合金。
[0010] 以上所述的在線除氣為爐內(nèi)精煉完成后，在靜置爐出口處使用在線測氫儀測定鋁 熔體的液態(tài)氫含量，將鋁液轉(zhuǎn)至除氣裝置，除氣裝置將氬氣通過轉(zhuǎn)子進(jìn)行攪拌形成微小彌 散的氣泡，氣泡上浮過程中吸附鋁液中的游離氫和有害物質(zhì)，除氣過程中鋁液溫度保持在 700~740°C之間。
[0011] 以上所述的在線除氣是采用氬氣除氣，流量為2~5m3/t鋁熔體，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為 350 ~580rpm/min〇
[0012] 以上所述的過濾為先用30PPI型過濾板過濾，然后再導(dǎo)入過濾箱過濾。
[0013] 本發(fā)明的突出的實質(zhì)性特點和顯著的進(jìn)步是： 1、本發(fā)明通過對4004合金釬料成分調(diào)整，添加微量Bi和Te元素，降低4004合金的表 面張力，增加了其潤濕性和鋪展性，減少焊接漏點發(fā)生率。添加Bi可以明顯降低合金的表 面張力，并且Bi可以有效改善a -A1枝晶網(wǎng)及共晶Si的形態(tài)；Te易于在合金表面層富集， 降低表面張力，增加Al-Si釬焊填料的潤濕能力，并且Te具有很強的脫氫作用，可以使鋁液 的含氫量進(jìn)一步降低，抑制氣孔或針孔的形成；Bi和Te能夠很好提高4004合金的潤濕性， 特別是有Te存在時能更加有效地改善了材料的鋪展性。
[0014] 2、本發(fā)明的4004鋁合金經(jīng)過實際生產(chǎn)驗證，在相同工藝下，使用含鉍和碲的4004 /3003與常規(guī)4004/3003釬焊材料相比，換熱器在釬焊時漏點數(shù)量顯著減少，真空釬焊后換 熱器的合格率提高5%，水壓測試時最大壓力提高約20%，效果明顯。
[0015] 3、本發(fā)明的4004鋁合金熔體在制備過程中通過除氣除渣系統(tǒng)去除鋁熔體中的氧 化物、非金屬夾雜物和其他有害金屬雜質(zhì)，使得鑄錠中的H含量控制在0. 15ml/100gAl以 下，能夠顯著提高除氣效率和除氣質(zhì)量，得到無裂紋、疏松、針狀氣孔、夾雜等鑄造缺陷鋁合 金鑄錠，使鑄錠成品率達(dá)到95%以上。
【具體實施方式】
[0016] 實施例1 (一）原料及重量： 其化學(xué)組分按質(zhì)量百分比為：Si :9. 0%、Mg :1. 0%、Fe彡0? 8%、Cu彡0? 25%、Mn彡0? 1%、 Zn彡0. 20%、Sr :0. 02%、Bi :0. 02%、Te :0. 01%、其它雜質(zhì)元素單個含量彡0. 05%、其它雜質(zhì)元 素總含量< 〇. 15%，余量為A1。
[0017] (二）生產(chǎn)方法： (1) 熔煉：將純度達(dá)99. 75%及以上的鋁錠投入熔煉爐中，并按配比將合金元素稱重好 裝爐后在720°C溫度下進(jìn)行熔煉，在熔煉過程中用電磁攪拌加速熔煉速度，并用扒渣車對鋁 液夾渣進(jìn)行扒渣操作，鋁液在熔煉爐內(nèi)時間8h; (2) 除氣除渣：經(jīng)熔煉的鋁合金熔體進(jìn)行爐內(nèi)精煉和在線除氣、除渣；在線除氣采用的 是氬氣作為覆蓋氣體，防止凈化后的鋁液發(fā)生二次氧化，氣體流量為2m 3/h，除氣過程中鋁 液溫度保持在700°C之間，最后過濾除渣，過濾后的鋁熔體可以直接進(jìn)行澆鑄； (3) 鑄造：鋁合金的澆鑄控制溫度為670°C，鑄造速度為20-70mm/min，冷卻水為 40-190 m3/h，得到鑄錠； (4) 去應(yīng)力：鑄錠的去應(yīng)力控制溫度為420°C，在120T均勻化退火爐內(nèi)保溫18小時； (5) 鋸切：將去應(yīng)力處理后的鋁合金鑄錠進(jìn)行切頭尾，然后利用平面鋸將鋁合金鑄錠 鋸切成所需厚度的鋁合金板材，得到4004鋁合金。
[0018] 所述的在線除氣是采用氬氣除氣，流量為2m3/t鋁熔體，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為350rpm/min。
[0019] 所述的過濾為先用30PPI型過濾板過濾，然后再導(dǎo)入過濾箱過濾。