本发明涉及铝合金蜂窝板钎焊技术领域，具体涉及一种铝合金蜂窝板钎焊用活性连接剂以及反应钎焊方法。
背景技术：
铝蜂窝板具有密度小，刚性大，稳定性好的特点，同时具有良好的隔音隔热性能，在航空航天、交通运输和建筑装饰等领域有广泛的应用。传统铝蜂窝结构普遍采用有机胶体粘接工艺，接头处只能形成物理结合，使铝蜂窝结构的性能普遍受制于胶粘剂，其应用领域、工作环境和使用寿命等也受到限制；而铝合金蜂窝板的钎焊则可以在接头处形成冶金结合，且变形小、精度高，接头的性能也优于胶粘接头。然而，现有铝合金蜂窝板的钎焊工艺温度接近600℃，超过了大多数铝合金的过烧温度，而且会造成钎料溶蚀母材、母材严重软化等问题，此外，钎焊时还需采用炉中气氛保护或真空钎焊，钎焊成本较高。因此，寻找钎焊制备铝合金蜂窝板的新方法已经是一个亟需解决的问题。
中国专利《适合薄板铝及铝合金钎焊的自钎剂材料及制备方法》，公告号cn103659054b公开了一种自钎剂材料，不需要额外使用钎料，解决了钎料队母材的溶蚀和溶液问题。但是该自钎剂存在以下几个问题：（1）该自钎剂材料含有zncl2和sncl2这两种强腐蚀性成分，材料不具有无腐蚀特性；（2）该自钎剂材料是依靠高温下与al发生传质作用析出少量的zn、sn、ge等形成共晶zn-al钎料，实现铝合金的钎焊连接，连接过程温度较高，需在570℃下实现焊接；（3）该连接过程中有sn，sn易引发焊点产生晶间腐蚀，且使接头强度降低。
技术实现要素：
本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种铝合金蜂窝板钎焊用活性连接剂以及反应钎焊方法。借助接触反应原理，利用本发明的活性连接剂能实现铝合金蜂窝板之间高可靠、高致密、无钎料以及无钎剂的连接。
为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种铝合金蜂窝板钎焊用活性连接剂，各组分质量百分比为：csznf3粉75-85%、无水乙醇5-10%以及液态金属ga5-20%。
作为上述铝合金蜂窝板钎焊用活性连接剂的进一步优化：所述csznf3粉的粒度范围为50um-80um，纯度大于99%。
作为上述铝合金蜂窝板钎焊用活性连接剂的进一步优化：将csznf3粉、无水乙醇以及液态金属ga均匀搅拌制成膏状活性连接剂。
一种铝合金蜂窝板的反应钎焊方法：将活性连接剂涂覆在蜂窝芯条和上下面板的待焊面，装配后置于高温下进行反应钎焊，得到铝合金蜂窝板。
作为上述铝合金蜂窝板的反应钎焊方法的进一步优化：具体包括以下步骤：
1）将蜂窝芯条和铝合金上下面板的待焊面清理干净，在待焊面上涂覆活性连接剂；
2）将涂覆完活性连接剂的蜂窝芯条和铝合金上下面板装配成铝合金蜂窝板，施加压力并置于箱式电阻炉内，在380℃-400℃温度下保温20-30min；
3）待炉温降至300℃后，将铝合金蜂窝板取出并置于空气中自然冷却，得到焊接完成的铝合金蜂窝板。
作为上述铝合金蜂窝板的反应钎焊方法的进一步优化：所述步骤（1）中的涂覆工艺为刷涂或喷涂。
作为上述铝合金蜂窝板的反应钎焊方法的进一步优化：所述活性连接剂的涂覆厚度为5-10μm。
作为上述铝合金蜂窝板的反应钎焊方法的进一步优化：铝合金蜂窝板装配完成后施加30g/mm2的压力并置箱式电阻炉内。
本发明的活性连接剂以及反应钎焊方法具有以下有益效果：
第一，本发明实现了铝合金蜂窝板原位合成钎焊接头，无需钎料和钎剂，采用csznf3粉涂敷层作为液相产生源，在zn-al共晶温度区380℃-400℃条件下发生反应：
在加热条件下，液态金属ga首先在铝合金表面晶界优先扩散（晶间渗透效应），利用起到的反应铺展作用进行“反应去膜”，随着温度升高，达到zn-al共晶温度，反应生成zn-al共晶钎料和csxalyfz多种铝钎剂，并利用反应余热，zn-al共晶钎料液相完整地填充钎缝间隙。保温过程中，csznf3中的zn元素向铝合金母材中大量扩散，使接头达到冶金结合，冷却后形成致密钎缝组织，使接头抗剪强度达到铝合金母材强度的80%以上。采用金属ga作为活性剂。ga与氧的作用缓慢，在钎焊加热条件下，缓慢氧化生产一层ga2o3薄膜，ga2o3薄膜覆盖在铝合金表面，可防止铝合金进一步氧化；
第二，本发明实现了中低温度（380-400℃）下铝合金蜂窝板的焊接，母材变形小，焊接精度高，不仅降低了铝合金蜂窝板的焊接温度，而且保证了基体材料的力学性能；
第三，本发明的活性连接剂中无腐蚀成分，属于环保型钎焊连接剂。
具体实施方式
以下结合具体实施方式进一步对本发明的技术方案进行阐述。
实施例1
一种铝合金蜂窝板钎焊用活性连接剂，各组分质量百分比为：纯度为99%、颗粒度范围在50um-80um之间的csznf3粉75%、液态金属ga5%以及无水乙醇20%，将三者均匀搅拌，制成膏状活性连接剂。
实施例2
一种铝合金蜂窝板钎焊用活性连接剂，各组分质量百分比为：纯度为99%、颗粒度范围在50um-80um之间的csznf3粉78%、液态金属ga6%以及无水乙醇16%，将三者均匀搅拌，制成膏状活性连接剂。
实施例3
一种铝合金蜂窝板钎焊用活性连接剂，各组分质量百分比为：纯度为99%、颗粒度范围在50um-80um之间的csznf3粉80%、液态金属ga7%以及无水乙醇13%，将三者均匀搅拌，制成膏状活性连接剂。
实施例4
一种铝合金蜂窝板钎焊用活性连接剂，各组分质量百分比为：纯度为99%、颗粒度范围在50um-80um之间的csznf3粉82%、液态金属ga8%以及无水乙醇10%，将三者均匀搅拌，制成膏状活性连接剂。
实施例5
一种铝合金蜂窝板钎焊用活性连接剂，各组分质量百分比为：纯度为99%、颗粒度范围在50um-80um之间的csznf3粉85%、液态金属ga10%以及无水乙醇5%，将三者均匀搅拌，制成膏状活性连接剂。
实施例6
一种铝合金蜂窝板的反应钎焊方法:
1）按实施例1取各原料，将三者均匀搅拌制备成膏状活性连接剂；
2）将蜂窝芯条和铝合金上下面板的待焊面清理干净，并在待焊面上涂覆12um厚的活性连接剂；
3）将预涂敷活性连接剂的蜂窝芯条和铝合金上下面板进行装配，并在卡具上固定压紧置于箱式电阻炉内，在380℃-400℃温度下保温20-30min，膏状材料熔化，组分间发生化合反应，放出大量热量，形成低熔钎料和铝钎剂，此外，卡具与铝合金接触面上预涂覆阻焊剂；
4）在化合反应余热作用下，低熔钎料润湿、流动、填缝，与母材完成冶金结合，完成钎焊，待炉温降至300℃后，将蜂窝板取出于空气中自然冷却，得到连接良好的铝蜂窝板。
实施例7
一种铝合金蜂窝板的反应钎焊方法:
1）按实施例2取各原料，将三者均匀搅拌制备成膏状活性连接剂；
2）将蜂窝芯条和铝合金上下面板的待焊面清理干净，并在待焊面上涂覆10um厚的活性连接剂；
3）将预涂敷活性连接剂的蜂窝芯条和铝合金上下面板进行装配，并在卡具上固定压紧置于箱式电阻炉内，在400℃温度下保温30min，膏状材料熔化，组分间发生化合反应，放出大量热量，形成低熔钎料和铝钎剂，此外，卡具与铝合金接触面上预涂覆阻焊剂；
4）在化合反应余热作用下，低熔钎料润湿、流动、填缝，与母材完成冶金结合，完成钎焊，待炉温降至300℃后，将蜂窝板取出于空气中自然冷却，得到连接良好的铝蜂窝板。
实施例8
一种铝合金蜂窝板的反应钎焊方法:
1）按实施例3取各原料，将三者均匀搅拌制备成膏状活性连接剂；
2）将蜂窝芯条和铝合金上下面板的待焊面清理干净，并在待焊面上涂覆8um厚的活性连接剂；
3）将预涂敷活性连接剂的蜂窝芯条和铝合金上下面板进行装配，并在卡具上固定压紧置于箱式电阻炉内，在380℃温度下保温20min，膏状材料熔化，组分间发生化合反应，放出大量热量，形成低熔钎料和铝钎剂，此外，卡具与铝合金接触面上预涂覆阻焊剂；
4）在化合反应余热作用下，低熔钎料润湿、流动、填缝，与母材完成冶金结合，完成钎焊，待炉温降至300℃后，将蜂窝板取出于空气中自然冷却，得到连接良好的铝蜂窝板。
实施例9
一种铝合金蜂窝板的反应钎焊方法:
1）按实施例4取各原料，将三者均匀搅拌制备成膏状活性连接剂；
2）将蜂窝芯条和铝合金上下面板的待焊面清理干净，并在待焊面上涂覆6um厚的活性连接剂；
3）将预涂敷活性连接剂的蜂窝芯条和铝合金上下面板进行装配，并在卡具上固定压紧置于箱式电阻炉内，在400℃温度下保温20min，膏状材料熔化，组分间发生化合反应，放出大量热量，形成低熔钎料和铝钎剂，此外，卡具与铝合金接触面上预涂覆阻焊剂；
4）在化合反应余热作用下，低熔钎料润湿、流动、填缝，与母材完成冶金结合，完成钎焊，待炉温降至300℃后，将蜂窝板取出于空气中自然冷却，得到连接良好的铝蜂窝板。
实施例10
一种铝合金蜂窝板的反应钎焊方法:
1）按实施例5取各原料，将三者均匀搅拌制备成膏状活性连接剂；
2）将蜂窝芯条和铝合金上下面板的待焊面清理干净，并在待焊面上涂覆12um厚的活性连接剂；
3）将预涂敷活性连接剂的蜂窝芯条和铝合金上下面板进行装配，并在卡具上固定压紧置于箱式电阻炉内，在380℃-400℃温度下保温20-30min，膏状材料熔化，组分间发生化合反应，放出大量热量，形成低熔钎料和铝钎剂，此外，卡具与铝合金接触面上预涂覆阻焊剂；
4）在化合反应余热作用下，低熔钎料润湿、流动、填缝，与母材完成冶金结合，完成钎焊，待炉温降至300℃后，将蜂窝板取出于空气中自然冷却，得到连接良好的铝蜂窝板。
对比例1
与实施例1类似，只是活性连接剂中没有液体金属ga。
对比例2
与实施例1类似，只是活性连接剂中csznf3粉换成zn粉。
对比例3
传统zn-al共晶钎料配合csf-alf3钎剂炉中钎焊铝合金蜂窝板。
母材为3003铝合金，按照实施例1-5和对比例1-3，制备铝合金试验样件的对接接头，并按照gb/t11363进行接头抗拉强度测试。抗拉强度测试结果如下表所示：
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
1.一种铝合金蜂窝板钎焊用活性连接剂，其特征在于：各组分质量百分比为：csznf3粉75-85%、无水乙醇5-10%以及液态金属ga5-20%。
2.如权利要求1所述铝合金蜂窝板钎焊用活性连接剂，其特征在于：所述csznf3粉的粒度范围为50um-80um，纯度大于99%。
3.如权利要求1所述铝合金蜂窝板钎焊用活性连接剂，其特征在于：将csznf3粉、无水乙醇以及液态金属ga均匀搅拌制成膏状活性连接剂。
4.一种铝合金蜂窝板的反应钎焊方法，其特征在于：将权利要求1所述活性连接剂涂覆在蜂窝芯条和上下面板的待焊面，装配后置于高温下进行反应钎焊，得到铝合金蜂窝板。
5.如权利要求4所述铝合金蜂窝板的反应钎焊方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
将蜂窝芯条和铝合金上下面板的待焊面清理干净，在待焊面上涂覆权利要求1所述活性连接剂；
将涂覆完活性连接剂的蜂窝芯条和铝合金上下面板装配成铝合金蜂窝板，施加压力并置于箱式电阻炉内，在380℃-400℃温度下保温20-30min；
3）待炉温降至300℃后，将铝合金蜂窝板取出并置于空气中自然冷却，得到焊接完成的铝合金蜂窝板。
6.如权利要求5所述铝合金蜂窝板的反应钎焊方法，其特征在于：所述步骤1）中的涂覆工艺为刷涂或喷涂。
7.如权利要求4-6中任一权利要求所述铝合金蜂窝板的反应钎焊方法，其特征在于：所述活性连接剂的涂覆厚度为5-10μm。
8.如权利要求5或6所述铝合金蜂窝板的反应钎焊方法，其特征在于：铝合金蜂窝板装配完成后施加30g/mm2的压力并置箱式电阻炉内。
技术总结