專利名稱：一種適用于鋁合金/不銹鋼異種金屬電弧熔-釬焊的釬劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接技術(shù)，具體說就是一種適用于鋁合金/不銹鋼異 種金屬電弧熔-釬焊的釬劑。
(二)
背景技術(shù)：
鋁及鋁合金密度小、比強度高，具有良好的導電性、導熱性和耐 腐蝕性以及在低溫下保持良好力學性能等特點，在航空航天、汽車、 交通運輸、國防等工業(yè)部門得到了廣泛的應用。不銹鋼具有優(yōu)良的塑 韌性、冷熱加工性能和耐腐蝕性能，大量應用于石油、化工、宇航及 核工程等重要構(gòu)件中。目前，對于特殊條件下工作的最新技術(shù)裝備首 要任務是獲得鋁合金/不銹鋼優(yōu)質(zhì)焊接接頭，然而，兩者之間固溶度 很低、熱物理性能差異大，且極易反應生成脆性的金屬間化合物，嚴 重惡化了接頭的力學性能， 一直是焊接領(lǐng)域的難點問題。盡管采用冷 /熱壓焊、攪拌摩擦焊、爆炸焊、擴散焊等固相焊接方法能夠?qū)崿F(xiàn)鋁/ 鋼異種金屬的連接，但是這些焊接方法設備復雜，耗費高，對工件尺 寸及焊接場所有嚴格的限制，使其難以在實際生產(chǎn)中得到廣泛的應 用。
近來，鋁合金/不銹鋼熔-釬焊方法是異種金屬連接領(lǐng)域中的熱門 研究方向，熔-釬焊要求焊接電源能夠?qū)崿F(xiàn)對熱輸入的嚴格控制，主 要有三類焊接方法激光焊、電子束焊及電弧焊，其中電弧焊是最為 常用的焊接方法，如果能夠以普通電弧為熱源實現(xiàn)鋁及其合金與不銹 鋼異種金屬的優(yōu)質(zhì)連接具有重要的意義。TIG熔-釬焊是以鎢極氬弧 為熱源對鋁合金與不銹鋼工件進行加熱，同時通過連續(xù)送進鋁基焊絲 填充接頭，鋁合金處于熔化狀態(tài)，為熔焊結(jié)合，而不銹鋼不熔化，液 態(tài)釬料在固態(tài)鋼表面進行潤濕鋪展-物化反應，為釬焊結(jié)合，即氬弧 熔-釬焊的實質(zhì)是熔化的鋁及焊絲與固態(tài)的鋼通過界面反應結(jié)合在一起的，焊接過程兼?zhèn)淙酆负外F焊的雙重特點。因此，液態(tài)釬料在鋼表 面良好的潤濕鋪展是實現(xiàn)鋁合金/不銹鋼電弧熔-釬焊連接的先決條 件，然而電弧加熱時間短，鋼表面溫度分布不均勻，釬料難以充分潤 濕鋪展，是異種金屬連接的一個難點問題。
發(fā)明專利(申請?zhí)?00810063869.5)研制出了 "一種用于鋁與鋼 異種金屬電弧熔釬焊的焊絲"，這種焊絲通過添加特殊元素，并配合 特殊焊接工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)鋁及鋁合金/鋼的優(yōu)質(zhì)連接，但是這種釬料 在鋼表面的潤濕鋪展性還有待提高，焊接過程存在釬料鋪展不良現(xiàn) 象。為了促進釬料的潤濕鋪展，目前，最常采用的工藝措施是在鋼表 面鍍層，如Zn、 Ag等，然而鍍層一般都很薄，在電弧加熱條件下難 以控制脆性相的生成，焊接過程不穩(wěn)定，同時鍍層工藝復雜，成本高， 特別是在工件對接焊及局部修復、補焊過程中難以應用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于鋁合金/不銹鋼異種金屬電弧 熔-釬焊的釬劑，通過在鋼表面預涂這種釬劑層，配合使用鋁-硅基填 充焊絲，能夠?qū)崿F(xiàn)鋁合金/不銹鋼TIG熔-釬焊優(yōu)質(zhì)連接。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的 一種適用于鋁合金/不銹鋼異種金 屬電弧熔-釬焊的釬劑，以KA1R和K3A1F6為基體，為了提高釬劑的粘 性，基體配比中適當增加了 K3AlFe的含量，其質(zhì)量百分比偏離了 Nocolok釬劑中的共晶成分(KAlF4+28。/。K3AlF6)點，具體組成為
KA1F4+K3A1F6 (30%-40%) 同時，加入一定量的Zn、 Sn活性金屬粉和K2SiFe界面活性劑，， 并添加了少量具有特殊功效的KBF4、 KzZrF6和SrF2，能夠改善界面化 合物層形態(tài)特征，同時具有去除接頭氣孔、夾雜等缺陷的作用； 整個釬劑具體組成按質(zhì)量百分比為
KA1F4+ (30%-40%) K3A1F6 30%_80% Zn 10%-30%
Sn 10%-30% K2SiF6 2%—10%KBF4 0. 1%-10%
K2ZrF6 0. 1%-10%
SrF2 0. 01%-5%
本發(fā)明一種適用于鋁合金/不銹鋼異種金屬電弧熔-釬焊的釬 劑，使用該釬劑的焊接方法如下焊前將配置好的釬劑倒入容器中， 用丙酮或無水乙醇調(diào)和成均勻的懸浮物狀溶液，然后用細毛刷均勻地 涂覆于清理干凈的不銹鋼表面，涂層厚度以蓋住不銹鋼底色為宜，在 0.1-0.3mm左右，待釬劑層晾干(或吹干)后即可進行鋁合金/不銹鋼 預涂層電弧熔-焊連接，接頭形式為對接或搭接。
本發(fā)明一種適用于鋁合金/不銹鋼異種金屬電弧熔-釬焊的釬劑， 在釬劑中，KAlF4+(30。/。-40。/。)K3AlF6是釬劑的主要載體，相比較無腐 蝕Nocolok釬劑，含有較多的K3A1F6成分，其中KA1F4在不銹鋼表 面具有良好涂敷性，K3A1F6具有較強的粘合性，兩者配合使用能夠獲 得較低的熔點，既能保證釬劑在鋼表面的良好涂敷，也能夠獲得良好 的粘合能力，避免在電弧吹力的作用下把釬劑從鋼表面吹走。兩者在 焊接過程中能消除釬料和母材表面的氧化物，并保護工件和液態(tài)釬料 在釬焊過程中免于氧化，降低釬劑中Zn的揮發(fā)量，能夠大大減小液 態(tài)鋁基釬料與固態(tài)不銹鋼之間的界面張力，促進液態(tài)釬料在不銹鋼表 面的潤濕鋪展，
活性金屬Zn、 Sn是主要的添加金屬，可以降低液態(tài)釬料與不銹 鋼之間的界面張力，增強釬料的潤濕鋪展，提高接頭強度。K2SiF6 是界面活性劑，可以增強釬劑的浩性和粘性，促進釬料的潤濕鋪展， 提高釬料在不銹鋼表面的致釬性能。KBF4 、 K2ZrF6和SrF2能夠去除 焊縫中的氣孔、夾雜等缺陷，并具有改善界面化合物層形態(tài)、特征的 作用，其中B、 Zr、 Sr微量添加元素能夠細化晶粒，提高Al-Fe金屬 間化合物的塑韌性，增強鋁基釬料與不銹鋼界面的結(jié)合強度，同時也 能夠進一步促進釬料的潤濕鋪展。
上面提出的釬劑是由8種成分構(gòu)成，但是由其中5種成分組成的 釬劑，即由KAlF4+(30。/。-40。/。)K3AlF6為基體、添加金屬粉Zn、 Sn及K2SiF6界面活性劑組成的釬劑，在實際焊接過程也能獲得良好的潤濕 鋪展效果。
(四)


圖1為本發(fā)明鋁合金/不銹鋼TIG熔-釬焊搭接接頭圖； 圖2為本發(fā)明鋁合金/不銹鋼TIG熔一釬焊對接接頭圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明作進一步說明。
實施例1，結(jié)合圖1，本發(fā)明一種適用于鋁合金/不銹鋼異種金屬 電弧熔-釬焊的釬劑，其釬劑配方(KA1F4+35%K3A1F6) 60%， Zn 15%， Snl5%， KBF46%, K2SiF64%;母材鋁鎂合金和奧氏體不銹鋼板， 鋁合金板厚2.0mm，不銹鋼板厚1.0mm;采用交流TIG電源，選用 鋁硅共晶焊絲，進行搭接試驗。結(jié)果表明液態(tài)鋁基釬料在不銹鋼表 面潤濕鋪展良好，獲得的TIG熔-釬焊接頭成形美觀，焊縫氣孔少， 如圖l所示；拉伸試驗顯示接頭斷裂于鋁合金側(cè)焊縫區(qū)，抗拉強度達 到181.5MPa。
實施例2，結(jié)合圖2，，本發(fā)明一種適用于鋁合金/不銹鋼異種金 屬電弧熔-釬焊的釬劑，其釬劑配方(KA1F4+40%K3A1F6) 45%， Zn 20%， Sn20%， KBF45%， K2ZrF65%， K2SiF65%;母材5A06鋁鎂 合金和SUS321不銹鋼，板厚3.0mm;采用交流TIG電源，選用鋁硅 焊絲，試件開40。左右的V形坡口，釬劑均勻涂覆在不銹鋼坡口處及 上下表面(坡口附近)，進行對接試驗。結(jié)果表明，釬劑能夠起到良 好的潤濕鋪展作用，對接接頭成形良好，如圖2所示；拉伸試驗顯示 接頭斷裂于焊縫與不銹鋼界面處，抗拉強度達到llO.OMPa。
實施例3，本發(fā)明一種適用于鋁合金/不銹鋼異種金屬電弧熔-釬 焊的釬劑，以KA1F4和K3AlFe為基體，為了提高釬劑的粘性，基體配 比中適當增加了 KgAlF6的含量，其質(zhì)量百分比偏離了 Nocolok釬劑中 的共晶成分(KAlF4+28。/。K3AlF6)點，具體組成為
KA1F4+K3A1F6 (30%-40%)
同時，加入一定量的Zn、 Sn活性金屬粉和K2SiFe界面活性劑，并添加了少量具有特殊功效的KBF4、 K2ZrF^nSrF2，能夠改善界面化 合物層形態(tài)特征，同時具有去除接頭氣孔、夾雜等缺陷的作用； 整個釬劑具體組成按質(zhì)量百分比為
KA1F4+ (30%-40%) K3A1F6 30%-80%
Zn 10%-30%
Sn 10%-30%
K2SiF6 2%-10%
KBF4 0. 1%-10%
K2ZrF6 0. 1%-10%
SrF2 0.01%—5%
實施例4，本發(fā)明一種適用于鋁合金/不銹鋼異種金屬電弧熔-釬 焊的釬劑，使用該釬劑的焊接方法如下焊前將配置好的釬劑倒入容 器中，用丙酮或無水乙醇調(diào)和成均勻的懸浮物狀溶液，然后用細毛刷 均勻地涂覆于清理干凈的不銹鋼表面，涂層厚度以蓋住不銹鋼底色為 宜，在0.1-0.3mm左右，待釬劑層晾干(或吹干)后即可進行鋁合金 /不銹鋼預涂層電弧熔-焊連接，接頭形式為對接或搭接。
權(quán)利要求
1. 一種適用于鋁合金/不銹鋼異種金屬電弧熔-釬焊的釬劑，其特征在于以KAlF4和K3AlF6為基體，為了提高釬劑的粘性，基體配比中適當增加了K3AlF6的含量，其質(zhì)量百分比偏離了Nocolok釬劑中的共晶成分(KAlF4+28％K3AlF6)點，具體組成為KAlF4+K3AlF6(30％-40％)同時，加入一定量的Zn、Sn活性金屬粉和K2SiF6界面活性劑，并添加了少量具有特殊功效的KBF4、K2ZrF6和SrF2，能夠改善界面化合物層形態(tài)特征，同時具有去除接頭氣孔、夾雜等缺陷的作用；整個釬劑具體組成按質(zhì)量百分比為KAlF4+(30％-40％)K3AlF6 30％-80％Zn 10％-30％Sn 10％-30％K2SiF6 2％-10％KBF4 0.1％-10％K2ZrF6 0.1％-10％SrF2 0.01％-5％
2. —種適用于鋁合金/不銹鋼異種金屬電弧熔-釬焊的釬劑，其特 征在于使用該釬劑的焊接方法如下焊前將配置好的釬劑倒入容器中，用丙酮或無水乙醇調(diào)和成均勻的懸浮物狀溶液，然后用細毛刷均 勻地涂覆于清理干凈的不銹鋼表面，涂層厚度以蓋住不銹鋼底色為宜，在0.1-0.3mm左右，待釬劑層晾干(或吹干)后即可進行鋁合金 /不銹鋼預涂層電弧熔-焊連接，接頭形式為對接或搭接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種適用于鋁合金/不銹鋼異種金屬電弧熔-釬焊的釬劑，通過在鋼表面預涂這種釬劑層，配合使用鋁-硅基填充焊絲，能夠?qū)崿F(xiàn)鋁合金/不銹鋼TIG熔-釬焊優(yōu)質(zhì)連接。本發(fā)明以KAlF₄和K₃AlF₆為基體，基體配比中適當增加了K₃AlF₆的含量，其質(zhì)量百分比偏離了Nocolok釬劑中的共晶成分(KAlF₄+28％K₃AlF₆)點，具體組成為KAlF₄+K₃AlF₆(30％-40％)加入一定量的Zn、Sn活性金屬粉和K₂SiF₆界面活性劑，并添加了少量具有特殊功效的KBF₄、K₂ZrF₆和SrF₂，能夠改善界面化合物層形態(tài)特征，同時具有去除接頭氣孔、夾雜等缺陷的作用。
文檔編號B23K35/22GK101434014SQ20081020981
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者宋建嶺, 楊春利, 林三寶, 馬廣超 申請人:哈爾濱工業(yè)大學