本發(fā)明涉及鋁合金釬料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料及制備方法。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)內(nèi)外企業(yè)提出散熱器輕量化、小型化、降低成本的要求，對(duì)鋁代銅的研究工作已經(jīng)取得了一定的突破。隨著鋁制品的大規(guī)模應(yīng)用，鋁釬焊材料的用量也大幅度增加，鋁制換熱器及散熱器已經(jīng)在家用空調(diào)、汽車(chē)空調(diào)等中廣泛使用。隨著散熱器廣泛采用鋁合金作為制作材料，鋁合金釬焊材料的使用量將顯著提高，伴隨著用量的提高，釬焊技術(shù)和焊接接頭質(zhì)量的要求也將隨之變得嚴(yán)格要求，其中很重要的就是釬料。目前鋁合金釬焊材料常用有Al-Mg-Si型釬料，其具有結(jié)合強(qiáng)度高、鋪展?jié)櫇裥院檬堑膬?yōu)點(diǎn)，但是采用Al-Mg-Si合金釬焊時(shí)以為鋁合金自身的缺點(diǎn)，常會(huì)出現(xiàn)接頭軟化的現(xiàn)象，使得釬焊質(zhì)量不能達(dá)到理想狀態(tài)。因此，迫切需要研發(fā)制備中低溫熔點(diǎn)合金釬料，降低釬焊溫度強(qiáng)化焊縫金屬保證焊層具備良好的力學(xué)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料，在Al-Si基合金劑基礎(chǔ)上添加了TiC納米顆粒，強(qiáng)化焊接接頭的組織結(jié)構(gòu)，提高了接頭的力學(xué)性能，強(qiáng)度達(dá)到350MPa，優(yōu)化制備工藝，獲得了焊接性能好且力學(xué)性能優(yōu)良的釬料，滿足生產(chǎn)和應(yīng)用的要求。

本發(fā)明提出的一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料，其原料按重量百分比包括：鋁合金基材90～98％、TiC納米顆粒2～10％；鋁合金基材組分按重量百分比包括：Si 4～6％，F(xiàn)e 0.1～0.3％，Cu 0.1～0.5％，Zn 0.05～0.2％，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選地，Si在鋁合金基材中的重量百分比為4％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％、5％、5.1％、5.2％、5.3％、5.4％、5.5％、5.6％、5.7％、5.8％、5.9％、6％，F(xiàn)e在鋁合金基材中的重量百分比為0.1％、0.12％、0.14％、0.16％、0.18％、0.2％、0.22％、0.24％、0.26％、0.28％、0.3％，Cu在鋁合金基材中的重量百分比為0.1％、0.12％、0.14％、0.16％、0.18％、0.2％、0.22％、0.24％、0.26％、0.28％、0.3％、0.32％、0.34％、0.36％、0.38％、0.4％、0.42％、0.44％、0.46％、0.48％、0.5％，Zn在鋁合金基材中的重量百分比為0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.2％。

優(yōu)選地，TiC納米顆粒制備過(guò)程如下：將金紅石和炭黑置于分散介質(zhì)中混合球磨15-20h，烘干得到混合物料，將混合物料在不同的微波功率下進(jìn)行微波反應(yīng)，冷卻至100℃以下，得到TiC納米顆粒。

優(yōu)選地，混合物料微波反應(yīng)分為三個(gè)階段：第一階段、第二階段和第三階段。

優(yōu)選地，第一階段微波功率為8000W，反應(yīng)時(shí)間為15-25min。

優(yōu)選地，第二階段微波功率為10000W，反應(yīng)時(shí)間為15-25min。

優(yōu)選地，第三階段微波功率為12000W，反應(yīng)時(shí)間為25-35min。

優(yōu)選地，第一階段微波功率為8000W，反應(yīng)時(shí)間為15-25min；第二階段微波功率為10000W，反應(yīng)時(shí)間為15-25min；第三階段微波功率為12000W，反應(yīng)時(shí)間為25-35min。

優(yōu)選地，微波反應(yīng)第一階段微波功率為8000W，反應(yīng)時(shí)間為20min，第二階段微波功率為10000W，反應(yīng)時(shí)間為20min，第三階段微波功率為12000W，反應(yīng)時(shí)間為30min。

優(yōu)選地，TiO₂和炭黑的摩爾比為1：3～4，其中TiO₂為金紅石中的TiO₂含量。

優(yōu)選地，在TiC納米顆粒制備過(guò)程中，烘干在50℃的鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行，烘干時(shí)間為24h。

優(yōu)選地，在TiC納米顆粒制備過(guò)程中，冷卻至70-90℃。

優(yōu)選地，在TiC納米顆粒制備過(guò)程中，分散介質(zhì)為無(wú)水乙醇；優(yōu)選地，球磨的料：球：無(wú)水乙醇的重量比為1:5:2。

優(yōu)選地，球磨的料是指待球磨的金紅石和炭黑的混合物，球是指球磨機(jī)中的耐磨球。

優(yōu)選地，其原料按重量百分比包括：鋁合金基材95％、TiC納米顆粒5％。

優(yōu)選地，鋁合金基材組分按重量百分比包括：Si 5％，F(xiàn)e 0.2％，Cu 0.3％，Zn 0.15％，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)。

一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料的制備方法，包括如下步驟：

S1、在感應(yīng)爐加入鋁合金基材，升溫，待鋁合金基材融化后檢測(cè)基材合金液中組分含量，除去表面浮渣，得到基材合金液；

S2、將TiC納米顆粒加入基材合金液中，通入氬氣作為保護(hù)氣，升溫至550-600℃，攪拌，保溫為1-2h，空冷得到釬料基材。

S3、將釬料基材進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為150-170℃，時(shí)效時(shí)間為4-12h，得到含TiC納米顆粒的鋁合金釬料。

優(yōu)選地，在S2中，升溫至580℃，保溫1.5h。

優(yōu)選地，在S3中，時(shí)效溫度為160℃，時(shí)效時(shí)間為8h。

本發(fā)明采用Al-Si合金作為釬料基材，Si在釬焊鋁合金表面時(shí)具備良好的潤(rùn)濕性、抗腐蝕性、在母材表面的鋪展性能良好，加入少量的Cu、Zn、Fe一方面降低了釬料的熔點(diǎn)，保護(hù)焊接主體金屬不受損害，另一方面提高了焊接接頭的強(qiáng)度，獲得優(yōu)異性能的釬焊接頭；TiC顆粒以兩種形式存在于焊后接頭中，一部分TiC殘留在鋁基體中，成為基體的強(qiáng)化相，提高了焊接接頭強(qiáng)度，一部分TiC偏聚在鋁晶界，TiC在Al基體中的可動(dòng)性極低，起到釘扎晶界的作用，阻礙晶界的遷移，從而抑制晶粒長(zhǎng)大，細(xì)化接頭組織，焊接接頭組織都具有良好的韌性，在拉伸載荷下表現(xiàn)出良好的塑性變形能力，有效地提高接頭焊接強(qiáng)度，改善鋁合金焊接質(zhì)量；釬料制備過(guò)程對(duì)基材進(jìn)行加熱處理，使金屬合金與TiC顆粒固溶強(qiáng)化，提高了焊縫的強(qiáng)度，時(shí)效處理使得釬料內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加緊致，強(qiáng)度顯著提高。

具體實(shí)施方式

下面，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料，其原料按重量百分比包括：鋁合金基材95％、TiC納米顆粒5％；鋁合金基材組分按重量百分比包括：Si 5％，F(xiàn)e 0.2％，Cu 0.3％，Zn 0.15％，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)。

實(shí)施例2

一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料，其原料按重量百分比包括：鋁合金基材98％、TiC納米顆粒2％；鋁合金基材組分按重量百分比包括：Si 4％，F(xiàn)e 0.3％，Cu 0.1％，Zn 0.2％，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)；TiC納米顆粒制備過(guò)程如下：將金紅石和炭黑置于分散介質(zhì)中混合球磨15h，烘干得到混合物料，將混合物料在不同的微波功率下進(jìn)行微波反應(yīng)，冷卻至100℃以下，得到TiC納米顆粒。

實(shí)施例3

一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料，其原料按重量百分比包括：鋁合金基材90％、TiC納米顆粒10％；鋁合金基材組分按重量百分比包括：Si 6％，F(xiàn)e 0.1％，Cu 0.5％，Zn 0.05％，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)；TiC納米顆粒制備過(guò)程如下：將金紅石和炭黑置于分散介質(zhì)中混合球磨20h，烘干得到混合物料，將混合物料在不同的微波功率下進(jìn)行微波反應(yīng)，微波反應(yīng)分為三個(gè)階段：第一階段、第二階段和第三階段；冷卻至90℃，得到TiC納米顆粒。

實(shí)施例4

一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料，其原料按重量百分比包括：鋁合金基材93％、TiC納米顆粒7％；鋁合金基材組分按重量百分比包括：Si4.5％，F(xiàn)e 0.15％，Cu 0.24％，Zn 0.09％，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)；TiC納米顆粒制備過(guò)程如下：將金紅石和炭黑置于分散介質(zhì)中混合球磨18h，烘干得到混合物料，將混合物料在不同的微波功率下進(jìn)行微波反應(yīng)，微波反應(yīng)分為三個(gè)階段：微波反應(yīng)第一階段微波功率為8000W，反應(yīng)時(shí)間為20min，第二階段微波功率為10000W，反應(yīng)時(shí)間為20min，第三階段微波功率為12000W，反應(yīng)時(shí)間為30min，冷卻至80℃，得到TiC納米顆粒。

實(shí)施例5

一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料，其原料按重量百分比包括：鋁合金基材90～98％、TiC納米顆粒2～10％；鋁合金基材組分按重量百分比包括：Si 4～6％，F(xiàn)e 0.1～0.3％，Cu 0.1～0.5％，Zn 0.05～0.2％，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)；TiC納米顆粒制備過(guò)程如下：將金紅石和炭黑置于無(wú)水乙醇中TiO₂和炭黑的摩爾比為1：3，混合球磨20h，球磨的料：球：無(wú)水乙醇的重量比為1:5:2，在50℃的鼓風(fēng)干燥箱中烘干24h，得到混合物料，將混合物料在不同的微波功率下進(jìn)行微波反應(yīng)，微波反應(yīng)分為三個(gè)階段：第一階段微波功率為8000W，反應(yīng)時(shí)間為15min，第二階段微波功率為10000W，反應(yīng)時(shí)間為25min，第三階段微波功率為12000W，反應(yīng)時(shí)間為35min，冷卻至70℃，得到TiC納米顆粒；

TiC納米顆粒鋁合金釬料由如下步驟制得：

S1、在感應(yīng)爐加入鋁合金基材，升溫，待鋁合金基材融化后檢測(cè)基材合金液中組分含量，除去表面浮渣，得到基材合金液；

S2、將TiC納米顆粒加入基材合金液，通入氬氣作為保護(hù)氣，升溫至550℃，攪拌，保溫為2h，空冷得到釬料基材。

S3、將釬料基材進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為150℃，時(shí)效時(shí)間為12h，得到含TiC納米顆粒的鋁合金釬料。

實(shí)施例6

一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料，其原料按重量百分比包括：鋁合金基材94％、TiC納米顆粒6％；鋁合金基材組分按重量百分比包括：Si 5.5％，F(xiàn)e 0.26％，Cu 0.34％，Zn 0.11％，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)；TiC納米顆粒制備過(guò)程如下：將金紅石和炭黑置于無(wú)水乙醇中，TiO₂和炭黑的摩爾比為1：4，混合球磨20h，球磨的料：球：無(wú)水乙醇的重量比為1:5:2，在50℃的鼓風(fēng)干燥箱中烘干24h，得到混合物料，將混合物料在不同的微波功率下進(jìn)行微波反應(yīng)，微波反應(yīng)分為三個(gè)階段：第一階段微波功率為8000W，反應(yīng)時(shí)間為15min，第二階段微波功率為10000W，反應(yīng)時(shí)間為25min，第三階段微波功率為12000W，反應(yīng)時(shí)間為35min，冷卻至70℃，得到TiC納米顆粒；

TiC納米顆粒鋁合金釬料由如下步驟制得：

S1、在感應(yīng)爐加入鋁合金基材，升溫，待鋁合金基材融化后檢測(cè)基材合金液中組分含量，除去表面浮渣，得到基材合金液；

S2、將TiC納米顆粒加入基材合金液，通入氬氣作為保護(hù)氣，升溫至600℃，攪拌，保溫為1h，空冷得到釬料基材。

S3、將釬料基材進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為170℃，時(shí)效時(shí)間為4h，得到含TiC納米顆粒的鋁合金釬料。

實(shí)施例7

一種含TiC納米顆粒的鋁合金釬料，其原料按重量百分比包括：鋁合金基材97％、TiC納米顆粒3％；鋁合金基材組分按重量百分比包括：Si 5.5％，F(xiàn)e 0.26％，Cu 0.34％，Zn 0.11％，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)；TiC納米顆粒制備過(guò)程如下：將金紅石和炭黑置于無(wú)水乙醇中，TiO₂和炭黑的摩爾比為1：4，混合球磨17h，球磨的料：球：無(wú)水乙醇的重量比為1:5:2，在50℃的鼓風(fēng)干燥箱中烘干24h，得到混合物料，將混合物料在不同的微波功率下進(jìn)行微波反應(yīng)，微波反應(yīng)分為三個(gè)階段：第一階段微波功率為8000W，反應(yīng)時(shí)間為15min，第二階段微波功率為10000W，反應(yīng)時(shí)間為25min，第三階段微波功率為12000W，反應(yīng)時(shí)間為35min，冷卻至70℃，得到TiC納米顆粒；

TiC納米顆粒鋁合金釬料由如下步驟制得：

S1、在感應(yīng)爐加入鋁合金基材，升溫，待鋁合金基材融化后檢測(cè)基材合金液中組分含量，除去表面浮渣，得到基材合金液；

S2、將TiC納米顆粒加入基材合金液，通入氬氣作為保護(hù)氣，升溫至580℃，攪拌，保溫為1.5h，空冷得到釬料基材。

S3、將釬料基材進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為160℃，時(shí)效時(shí)間為8h，得到含TiC納米顆粒的鋁合金釬料。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。