一种扁管式黄铜药芯钎料及其制备方法与流程

本发明属于钎焊，尤其涉及一种扁管式黄铜药芯钎料及其制备方法。

背景技术：

1、在管材、管件钎焊作业中，常规圆形黄铜药芯钎料与管材外壁贴合度差，焊接过程中易发生移位、滑落，导致钎料熔化后分布不均，焊缝易出现气孔、未焊透、虚焊等缺陷；且传统药芯钎料开口无有效封堵，储运、弯折过程中钎剂大量泄漏，焊接时钎剂无序溢出，无法精准作用于焊接界面，钎料润湿铺展效果差，直接影响焊接质量。

2、现有药芯钎料多为常规圆形管状结构，难以适配管材弧形外壁，贴合牢固性不足，无法从根本上解决焊接定位难题；部分改性钎料仅单纯优化合金成分，未从结构设计层面解决贴合性与钎剂定向溢出问题，同时存在焊料自重不足、整体熔点偏高、钎缝晶粒粗大易脆裂等问题，易导致母材过热变形，影响管件焊接精度与服役寿命。常规低熔点合金丝未做晶粒细化改性，钎缝易形成粗大枝晶组织，力学性能与抗裂性较差。针对管材钎焊实际工况，目前亟需一种贴合牢固、钎剂定向可控溢出、兼具低熔点、晶粒细化、增重填充效果的专用黄铜药芯钎料，解决现有技术存在的诸多弊端。

技术实现思路

1、基于上述技术问题，本发明提供了一种扁管式黄铜药芯钎料及其制备方法，通过结构优化与低熔点焊丝合金和药芯钎剂成分的细化设计，实现钎焊性能全面提升，确保焊接部位连接可靠，无微观裂纹、气孔、夹杂等缺陷。

2、本发明提出的一种扁管式黄铜药芯钎料，包括：由黄铜合金带材卷曲围成具有开口狭缝的扁平管，位于所述扁平管内并抵靠所述开口狭缝以便对开口狭缝进行完全封堵的低熔点焊丝，填充于所述扁平管和焊丝形成的空腔中以适配所述黄铜合金带材的药芯钎剂。

3、本发明中，所述黄铜药芯钎料包括黄铜带材卷制扁平管外皮、药芯钎剂、晶粒细化型的低熔点焊丝；黄铜带材经多道逐步包裹成型为扁平管状，带材边缘对接形成单一纵向开口（狭缝），开口狭缝位于扁管贴合焊件一侧，焊接时正对焊缝位置；低熔点焊丝沿钎料轴向贯穿设置，直径与纵向开口（狭缝）宽度精准适配，从内侧完全封堵开口；药芯钎剂密实填充于黄铜扁管内腔、合金丝与外皮之间的间隙中。

4、本发明中，所述黄铜药芯钎料在焊接过程中，开口狭缝正对焊缝位置，加热后低熔点焊丝提前熔化，如此钎剂就能从扁平管与低熔点焊丝之间的开口狭缝中流出，优先到达母材表面，钎剂在母材表面反应，达到钎剂优先反应的效果。

5、优选地，所述黄铜合金带材按质量百分比计包括：cu 55-65%，zn 35-45%。

6、本发明中，黄铜合金带材卷制扁平管采用cu-zn黄铜合金带材，经多道辊轮逐步弯曲、定向包覆，成型为扁平椭圆管状结构，扁管弧形贴合面与待焊管材外壁弧度精准匹配，可紧密贴附在管件表面，从根源上避免焊接过程钎料移位、滑落，保证焊接定位精准。

7、优选地，所述低熔点焊丝按质量百分比计包括：cu 45-65%，zn 25-45%，sn 1-8%，ag 1-15%；杂质严格控制：pb≤0.01%，fe≤0.005%，al≤0.003%。

8、本发明中，所述低熔点焊丝为实心晶粒细化型低熔点合金丝，熔点为600-900℃，在黄铜带材初步卷制时同步完成定位包覆，熔点远低于黄铜带材外皮，采用cu-zn-sn-ag微量合金细化体系，兼具低熔点、高流动性、晶粒细化、防偏析特性，可有效降低钎料整体熔化温度，避免母材过热变形，同时能够与cu-zn黄铜合金带材复配，有效提供焊接强度。

9、优选地，所述低熔点焊丝按质量百分比计还包括：si 0.17-0.43%。

10、本发明中，低熔点焊丝中si为微量晶粒细化剂，总添加量控制在0.17-0.43%，避免了脆性金属间化合物生成，在细化钎缝晶粒的同时，保证焊缝力学性能。

11、优选地，所述药芯钎剂按质量百分比计包括：硼砂20-30wt%、硼酸30-40wt%、氟硼酸钾35-45wt%。

12、本发明中，硼砂、硼酸和氟硼酸钾的复合钎剂，填充密实无空隙，焊接时封堵开口的低熔点焊丝率先熔化，纵向开口狭缝随即张开，钎剂沿开口定向溢出至焊接界面，均匀铺展润湿焊件表面，大幅提升钎料流动性与焊缝成型质量。

13、优选地，所述药芯钎剂按质量百分比计还包括：季铵化铝粉 1-5wt%。

14、本发明中，季铵化铝粉实质为表面接枝季铵盐的铝粉，其能够对硼酸进行有效吸附，使得硼酸能够有效负载到铝粉表面，一方面提高铝粉在硼砂、硼酸和氟硼酸钾的复合钎剂中的相容性，确保铝粉作为还原剂，有效去除氧化膜；另一方面，铝粉可和硼酸等形成更加有效的协同复配，加速钎料的快速流动提高钎料的铺展性。

15、优选地，所述低熔点焊丝质量占所述药芯钎料总质量的15-25%，所述药芯钎剂质量为占所述药芯钎料总质量的10-20%。

16、优选地，所述扁平管的横截面为扁平椭圆形。

17、本发明中，所述扁平管的横截面为扁平椭圆形，其弧形贴合面与待焊管材外壁弧度匹配，可紧密贴附管件表面。

18、优选地，所述开口狭缝的宽度为0.3-0.7mm，所述低熔点焊丝的直径不小于所述开口狭缝的宽度；所述低熔点焊丝与所述开口狭缝之间的间隙≤0.05mm。

19、本发明中，所述黄铜合金带材的厚度为0.2-0.5mm。

20、本发明同时提出一种上述扁管式黄铜药芯钎料的制备方法，包括：将黄铜合金带材经多组轧辊，逐步成型为开口向上的凹槽，通过漏斗将药芯钎剂加入所述凹槽内，再通过滚轮将低熔点焊丝送至凹槽内的开口处，接着通过轧辊使得凹槽开口端对接形成具有开口狭缝的扁平管，再拉拔变形使得所述低熔点焊丝抵靠所述开口狭缝以便对开口狭缝进行完全封堵。

21、本发明的有益效果为：

22、（1）焊接定位精准，贴合性优异：扁平椭圆管状结构与管材外壁弧度完美匹配，可紧密贴附焊件表面，彻底解决传统圆形钎料焊接时移位、滑落的问题，保证焊缝位置精准。

23、（2）钎剂定向溢出，焊接效果更佳：药芯钎料的开口狭缝正对焊接界面，焊丝熔化后开口张开，钎剂定向作用于焊缝，均匀润湿焊件与钎料界面，提升钎料铺展性，避免钎剂浪费，焊缝致密无气孔、无未焊透缺陷。

24、（3）储运性能稳定，无钎剂泄漏：低熔点焊丝物理封堵药芯钎料的纵向开口，储运、弯折、加工过程中钎剂无泄漏，保证钎剂成分稳定，焊接性能一致性强。

25、（4）优化钎焊性能，提升焊缝质量：低熔点焊丝有效降低钎料整体熔点，避免母材过热变形；微量si元素细化钎缝组织，抑制粗大枝晶与裂纹产生，提升焊缝力学性能与抗裂性；同时增加焊料自重，同等长度下焊缝填充量更大，成型更饱满。

26、（5）工艺简洁高效，适配规模化生产：采用带材逐步包裹连续化工艺，无需焊接封口，成型流程简单，生产效率高，成本低廉，可实现自动化批量生产。

1.一种扁管式黄铜药芯钎料，其特征在于，包括：由黄铜合金带材卷曲围成具有开口狭缝的扁平管，位于所述扁平管内并抵靠所述开口狭缝以便对开口狭缝进行完全封堵的低熔点焊丝，填充于所述扁平管和焊丝形成的空腔中以适配所述黄铜合金带材的药芯钎剂。

2.根据权利要求1所述扁管式黄铜药芯钎料，其特征在于，所述黄铜合金带材按质量百分比计包括：cu 55-65%，zn 35-45%。

3.根据权利要求1或2所述扁管式黄铜药芯钎料，其特征在于，所述低熔点焊丝按质量百分比计包括：cu 45-65%，zn 25-45%，sn 1-8%，ag 1-15%；杂质严格控制：pb≤0.01%，fe≤0.005%，al≤0.003%。

4.根据权利要求3所述扁管式黄铜药芯钎料，其特征在于，所述低熔点焊丝按质量百分比计还包括：si 0.17-0.43%。

5.根据权利要求1-4任一项所述扁管式黄铜药芯钎料，其特征在于，所述药芯钎剂按质量百分比计包括：硼砂20-30wt%、硼酸30-40wt%、氟硼酸钾35-45wt%。

6.根据权利要求5所述扁管式黄铜药芯钎料，其特征在于，所述药芯钎剂按质量百分比计还包括：季铵化铝粉 1-5wt%。

7.根据权利要求1-6任一项所述扁管式黄铜药芯钎料，其特征在于，所述低熔点焊丝质量占所述药芯钎料总质量的15-25%，所述药芯钎剂质量为占所述药芯钎料总质量的10-20%。

8.根据权利要求1-7任一项所述扁管式黄铜药芯钎料，其特征在于，所述扁平管的横截面为扁平椭圆形。

9.根据权利要求1-8任一项所述扁管式黄铜药芯钎料，其特征在于，所述开口狭缝的宽度为0.3-0.7mm，所述低熔点焊丝的直径不小于所述开口狭缝的宽度；所述低熔点焊丝与所述开口狭缝之间的间隙≤0.05mm。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述扁管式黄铜药芯钎料的制备方法，其特征在于，包括：将黄铜合金带材经多组轧辊，逐步成型为开口向上的凹槽，通过漏斗将药芯钎剂加入所述凹槽内，再通过滚轮将低熔点焊丝送至凹槽内的开口处，接着通过轧辊使得凹槽开口端对接形成具有开口狭缝的扁平管，再拉拔变形使得所述低熔点焊丝抵靠所述开口狭缝以便对开口狭缝进行完全封堵。