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扩散连接剂以及扩散钎焊方法。
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和隔热性能，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扩散连接剂以及扩散钎焊方法。借助扩散反应原理，利用本发明的扩散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。
本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种铝合金蜂窝板钎焊用扩散连接剂，各组分质量百分比为：ga-in共晶液体合金80-90%和si粉10-20%。
作为本发明铝合金蜂窝板钎焊用扩散连接剂的进一步优化：所述si粉的粒度范围为300-400目，纯度大于99%。
作为本发明铝合金蜂窝板钎焊用扩散连接剂的进一步优化：将si粉加入ga-in共晶液体合金，搅拌均匀制成膏状扩散连接剂。
一种铝合金蜂窝板的扩散钎焊方法：将扩散连接剂涂覆在蜂窝芯条和上下面板的待焊面，装配后置于网带式连续钎焊炉内进行加热，得到铝合金蜂窝板。
作为本发明铝合金蜂窝板的扩散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，并在待焊面上涂覆扩散连接剂；
2）将涂覆完扩散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，施加压力并置于网带式连续钎焊炉内，在480-500℃温度下加热2-3min；
3）待炉温降至室温后，将铝合金蜂窝板取出，得到焊接完成的铝合金蜂窝板。
作为本发明铝合金蜂窝板的扩散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。
作为本发明铝合金蜂窝板的扩散钎焊方法的进一步优化：所述扩散连接剂的涂覆厚度为2-3μm。
作为本发明铝合金蜂窝板的扩散钎焊方法的进一步优化：铝合金蜂窝板装配完成后施加5-8mpa的压力并置于网带式连续钎焊炉内。
本发明的扩散连接剂及扩散钎焊方法具有以下有益效果：
第一，本发明实现了铝蜂窝板的扩散钎焊，无需钎料、钎剂，所焊接头致密度高，其抗拉强度最高可达到铝合金母材强度的97%以上，不仅实现了中低温度下铝蜂窝板的焊接，而且保证了基体材料的力学性能，钎焊效率高、成本低、质量稳定，适合于高精度的铝蜂窝板的批量化钎焊；
第二，本发明采用金属si作为活性剂和增粘剂。一方面，si的化学性质比较活泼，在钎焊加热条件下，迅速氧化生产一层氧化硅薄膜，覆盖在铝合金表面，防止铝合金高温氧化。另一方面，si粉会增加ga-in共晶液体合金的粘度，减缓液体合金的渗透扩散程度；
第三，本发明采用ga-in共晶液体合金作为液相产生源，在480-500℃和5-8mpa压力条件下，ga-in共晶液体合金沿铝合金晶界进行一定程度的渗透扩散，形成有效冶金结合。ga-in液体合金中的in从常温到加热温度，与空气中的氧作用缓慢，很难氧化，会一定程度上减缓ga-in液体合金的氧化，另外，in会增加一定程度上抑制ga-in液体合金的渗透扩散深度，避免过度扩散造成接头破坏，有助于形成良好的冶金结合；
第四，本发明在钎焊过程中，在ga-in与母材铝反应同时，ga、in、si与al形成低熔共晶钎料，铺展润湿焊缝，形成冶金结合。对比文件中是zn、sn、al低熔、低强、不耐腐蚀钎料，本发明中是ga、in、si与a形成的钎料，钎焊接头强度高、耐腐蚀性能好。
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扩散连接剂，各组分质量百分比为：纯度为99%、颗粒度范围在300-400目之间的si粉10%、ga-in共晶液体合金90%。将si粉加入ga-in共晶液体合金，搅拌均匀制成膏状扩散连接剂。
ga-in共晶液体合金的制备方法：根据共晶组分配备ga和in，将in慢慢加入塑料杯中的ga中，ga与in反应，配制成ga-in共晶液体合金。
实施例2
一种铝合金蜂窝板钎焊用扩散连接剂，各组分质量百分比为：纯度为99%、颗粒度范围在300-400目之间的si粉12%、ga-in共晶液体合金88%。将si粉加入ga-in共晶液体合金，搅拌均匀制成膏状扩散连接剂。
实施例3
一种铝合金蜂窝板钎焊用扩散连接剂，各组分质量百分比为：纯度为99%、颗粒度范围在300-400目之间的si粉15%、ga-in共晶液体合金85%。将si粉加入ga-in共晶液体合金，搅拌均匀制成膏状扩散连接剂。
实施例4
一种铝合金蜂窝板钎焊用扩散连接剂，各组分质量百分比为：纯度为99%、颗粒度范围在300-400目之间的si粉18%、ga-in共晶液体合金82%。将si粉加入ga-in共晶液体合金，搅拌均匀制成膏状扩散连接剂。
实施例5
一种铝合金蜂窝板钎焊用扩散连接剂，各组分质量百分比为：纯度为99%、颗粒度范围在300-400目之间的si粉20%、ga-in共晶液体合金80%。将si粉加入ga-in共晶液体合金，搅拌均匀制成膏状扩散连接剂。
实施例6
一种铝合金蜂窝板的扩散钎焊方法:
1）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2μm实施例1制得的扩散连接剂；
2）将涂覆完扩散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8mpa压力并置于网带式连续钎焊炉内，在500℃温度下加热3min；
3）待炉温降至室温后，将铝合金蜂窝板取出，得到焊接完成的铝合金蜂窝板。
实施例7
一种铝合金蜂窝板的扩散钎焊方法:
1）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3μm实施例2制得的扩散连接剂；
2）将涂覆完扩散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5mpa压力并置于网带式连续钎焊炉内，在480℃温度下加热2min；
3）待炉温降至室温后，将铝合金蜂窝板取出，得到焊接完成的铝合金蜂窝板。
实施例8
一种铝合金蜂窝板的扩散钎焊方法:
1）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2μm实施例3制得的扩散连接剂；
2）将涂覆完扩散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5mpa压力并置于网带式连续钎焊炉内，在490℃温度下加热2min；
3）待炉温降至室温后，将铝合金蜂窝板取出，得到焊接完成的铝合金蜂窝板。
实施例9
一种铝合金蜂窝板的扩散钎焊方法:
1）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3μm实施例4制得的扩散连接剂；
2）将涂覆完扩散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8mpa压力并置于网带式连续钎焊炉内，在500℃温度下加热2min；
3）待炉温降至室温后，将铝合金蜂窝板取出，得到焊接完成的铝合金蜂窝板。
实施例10
一种铝合金蜂窝板的扩散钎焊方法:
1）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2μm实施例5制得的扩散连接剂；
2）将涂覆完扩散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6mpa压力并置于网带式连续钎焊炉内，在500℃温度下加热2min；
3）待炉温降至室温后，将铝合金蜂窝板取出，得到焊接完成的铝合金蜂窝板。
对比例1
与实施例1类似，只是扩散连接剂中没有液体金属ga-in。
对比例2
与实施例1类似，只是扩散连接剂中没有si粉。
对比例3
与实施例1类似，只是扩散连接剂中液体金属ga-in换成液体金属ga。
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：
由上述测试结果可见：利用本发明的连接剂制备得到的对接接头，其抗拉强度分别可达到铝合金板材的84.6%、86.6%、97.3%、92.6%以及91.5%，不仅实现了中低温度下铝蜂窝板的焊接，而且保证了基体材料的力学性能，成本低、质量稳定，适合于高精度的铝蜂窝板的批量化钎焊。
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扩散连接剂，其特征在于：各组分质量百分比为：ga-in共晶液体合金80-90%和si粉10-20%。
2.如权利要求1所述铝合金蜂窝板钎焊用扩散连接剂，其特征在于：所述si粉的粒度范围为300-400目，纯度大于99%。
3.如权利要求1所述铝合金蜂窝板钎焊用扩散连接剂，其特征在于：将si粉加入ga-in共晶液体合金，搅拌均匀制成膏状扩散连接剂。
4.一种铝合金蜂窝板的扩散钎焊方法，其特征在于：将权利要求1所述扩散连接剂涂覆在蜂窝芯条和上下面板的待焊面，装配后置于网带式连续钎焊炉内进行加热，得到铝合金蜂窝板。
5.如权利要求4所述铝合金蜂窝板的扩散钎焊方法，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所述扩散连接剂；
将涂覆完扩散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，施加压力并置于网带式连续钎焊炉内，在480-500℃温度下加热2-3min；
待炉温降至室温后，将铝合金蜂窝板取出，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扩散钎焊方法，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扩散钎焊方法，其特征在于：所述扩散连接剂的涂覆厚度为2-3μm。
8.如权利要求5或6所述铝合金蜂窝板的扩散钎焊方法，其特征在于：铝合金蜂窝板装配完成后施加5-8mpa的压力并置于网带式连续钎焊炉内。
技术总结