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鋁,鋁合金的釬焊工藝,鋁基釬焊材料

2019/6/20 10:07:59 人評論 次瀏覽 分類:技術解決方案

1、釬焊性

   鋁及鋁合金的釬焊性是較差的,首要原因在于其表面上的氧化膜很難去除。鋁對氧的親和力很大,在表面上很容易形成一層致密而穩定且熔點很高的氧化膜Al2O2,同時含鎂的鋁合金也會生成非常穩定的氧化膜Mgo。它們會嚴重阻礙釬料的潤濕和鋪展。而且很難去除。釬焊中,只有采用合適的釬劑才能使釬焊過程得以進行。

   其次,鋁及鋁合金釬焊的操作難度大。鋁及鋁合金的熔點與所用的硬釬料的熔點相差不大,釬焊時可選擇的溫度范圍很窄,溫度控制稍有不當就容易造成母材過熱甚至熔化,使釬焊過程難予進行。一些熱處理強化的鋁合金還會因釬焊加熱而引起過時效或退火等軟化現象,導致釬焊接頭性能降低?;鹧驸F焊時,因鋁合金在加熱中顏色不改變而不易判斷溫度的高低,這也增加了對操作者操作水平的要求。

   再者,鋁及鋁合金釬焊接頭的耐蝕性易受釬料和釬劑的影響。鋁及鋁合金的電極電位與釬料相差較大,使接頭的耐蝕性降低,尤其是對軟釬焊接頭的影響更為明顯。此外,鋁及鋁合金釬焊中采用的大部分釬劑都具有強烈的腐蝕性,即使釬焊后進行了清理,也不會完全消除釬劑對接頭耐蝕性的影響。

   2、釬焊材料

  (1)釬料 鋁及鋁合金的軟釬焊是不常應用的方法,因為軟釬焊中釬料與母材的成分及電極電位相差很大,易使接頭產生電化學腐蝕。軟釬焊主要采用鋅基釬料和錫鉛釬料,按使用溫度范圍可分為低溫軟釬料(150~260℃)、中溫軟釬料(260~370℃)和高溫軟釬料(370~430℃)。當采用錫鉛釬料并在鋁表面預先鍍銅或鍍鎳進行釬焊時,可防止接頭界面處產生腐蝕,從而提高接頭的耐蝕性。

   鋁及鋁合金的硬釬焊方法應用很廣,如濾波導、蒸發器、散熱器等部件大量采用硬釬焊方法。鋁及鋁合金的硬釬焊只能采用鋁基釬料,其中鋁硅釬料應用最廣。但這種釬料的熔點都接近于母材,因此釬焊時應嚴格而精確地控制加熱溫度,以免母材過熱甚至熔化。

    鋁硅釬料通常以粉末、膏狀、絲材或薄片等形式供應。在某些場合下,采用以鋁為芯體、以鋁硅釬料為復層的釬料復合板。這種釬料復合板通過液壓方法制成,并常作為釬焊組件的一個部件。釬焊時,復合板上的釬料熔化后,受毛細作用和重力作用而流布,填滿接頭間隙。

  (2)釬劑和保護氣體 鋁及鋁合金軟釬焊時常以專用的軟釬劑進行去膜。與低溫軟釬料配用的是以三乙醇胺為基的有機釬劑,如FS204等。這種釬劑的優點是對母材的腐蝕作用很小,但釬劑作用時會產生大量的氣體,影響釬料的潤濕和填縫。與中溫和高溫軟釬料配用的是以氯化鋅為基的反應釬劑,如FS203、FS220A等。反應釬劑具有強烈的腐蝕性,其殘渣必須在釬焊后清除干凈。

   鋁及鋁合金的硬釬焊目前仍然以釬劑去膜為主,所采用的釬劑包括氯化物基釬劑和氟化物基釬劑。氯化物基釬劑去氧化膜能力強,流動性好,但對母材的腐蝕作用大,釬焊后必須徹底清除其殘渣。氟化物基釬劑是一種新型釬劑,其去膜效果好,而且對母材無腐蝕作用:但其熔點高,熱穩定性差,只能配合鋁硅釬料使用。

   鋁及鋁合金硬釬焊時,常采用真空、中性或惰性氣氛。當采用真空釬焊時,真空度一般應達到10-3Pa的數量級。當采用氮氣或氬氣保護時,其純度要很高,露點必須低于-40℃.

   3、釬焊技術

   鋁及鋁合金的釬焊對工件表面的清潔有較高的要求。要獲得良好的質量,必須在釬焊前去除表面的油污和氧化膜。去除表面油污可用溫度為60~70℃的Na2CO3水溶液清洗5~10min,再用清水漂凈;去除表面氧化膜可用溫度為20~40℃的NaOH水溶液浸蝕2~4min,再用熱水洗凈;去除表面油污和氧化膜后的工件,再用HNO3水溶液光澤處理2~5min,再在流水中洗凈并最后風干。以過這些方法處理后的工件勿用手摸或沾染其他污物,并在6~8h內進行釬焊,在可能的條件下最好立即釬焊。

   鋁及鋁合金的軟釬焊方法主要用火焰釬焊、烙鐵釬焊和爐中釬焊等。這些方法在釬焊時一般都采用釬劑,并對加熱溫度和保溫時間有嚴格要求?;鹧驸F焊和烙鐵釬焊時,應避免熱源直接加熱釬劑以防釬劑過熱失效。由于鋁能溶于含鋅量高的軟釬料中,因而接頭一旦形成就應停止加熱,以免發生母材溶蝕。在某些情況下,鋁及鋁合金的軟釬焊有時不采用釬劑,而是借助超聲波或刮擦方法進行去膜。利用刮擦去膜進行釬焊時,先將工件加熱到釬焊溫度,然后用釬料棒的端部(或刮擦工具)刮擦工件的釬焊部位,在破除表面氧化膜的同時,釬料端部熔化并潤濕母材。

   鋁及鋁合金的硬釬焊方法主要有火焰釬燭、爐中釬焊、浸沾釬焊、真空釬焊及氣體保護釬焊等?;鹧驸F焊多用于小型工件和單件生產。為避免使用氧乙炔焰時因乙炔中的雜質同釬劑接觸使釬劑失效,以使用汽油壓縮空氣火焰為宜,并使火焰具有輕微的還原性,以防母材氧化。具體釬焊時,可預先將釬劑、釬料放置于被釬焊處,與工件同時加熱;也可先將工件加熱到釬焊溫度,然后將蘸有釬劑的釬料送到釬焊部位;待釬劑與釬料熔化后,視釬料均勻填縫后,慢慢撤去加熱火焰。

   空氣爐中釬焊鋁及鋁合金時,一般應預置釬料,并將釬劑熔解在蒸餾水中,配成濃度為50%~75%的稠溶液,再涂覆或噴射在釬焊面上,也可將適量的粉末釬劑覆蓋于釬料及釬焊面處,然后將裝配好的焊件放到爐中再進行加熱釬焊。為防止母材過熱甚至熔化,必須嚴格控制加熱溫度。

   鋁及鋁合金的浸沾釬焊一般采用膏狀或箔狀釬料。裝配好的工件就在釬焊前進行預熱,使其溫度接近釬焊溫度,然后浸入釬劑中釬焊,釬焊時,要嚴格控制釬焊溫度及釬焊時間。溫度過高,母材易于溶蝕,釬料易于流失;溫度過低,釬料熔化不夠,釬著率降低。釬焊溫度應根據母材的種類和尺寸、釬料的成分和熔點等具體情況而定,一般介于釬料液相線溫度和母材固相線溫度之間。工件在釬劑槽中的浸沾時間必須保證釬料能充分熔化和流動,擔時間不宜過長。否則,釬料中的硅元素可能擴散到母材金屬中去,使近縫區的母材變脆。

   鋁及鋁合金的真空釬焊常采用金屬操作活性劑,以使鋁的表面氧化膜變質,保證釬料的潤濕和鋪展。鎂可以以顆粒形式直接放在工件上使用,或以蒸氣形式引入到釬焊區內,也可以將鎂作為合金元素加入到鋁硅釬料中。對于結構復雜的工件,為了保證鎂蒸氣對母材的充分作用以改善釬焊質量,常采取局部屏蔽的工藝措施,即先將工件放入不銹鋼盒(通稱工藝盒)內,然后置于真空爐中加熱釬焊。真空釬焊的鋁及鋁合金接頭,表面光潔,釬縫致密,釬焊后不需進行清洗;但真空釬焊設備費用高,鎂蒸氣對爐子污染嚴重,需要經常清理維護。

   在中性或惰性氣氛中釬焊鋁及鋁合金時,可采用鎂活化劑去膜,也可采用釬劑去膜。采用鎂活化劑去膜時,所需的鎂量遠比真空釬焊低,一般w(Mg)在0.2%~0.5%左右,含鎂量高時反而使接頭質量降低。采用氟化物釬劑配合氮氣保護的Nocolok釬焊法是近年來迅速發展的一種新方法。由于氟化物釬劑的殘渣不吸潮,對鋁沒有腐蝕性,因此可省略釬焊后清除釬劑殘渣的工序。在氮氣保護下,只需涂敷較少數量的氟化物釬劑,釬料就能很好地潤濕母材,易于獲得高質量的釬焊接頭。目前,這種Nocolok釬焊法已用于鋁散熱器等組件的批量生產中。

   采用除氟化物釬劑之外的釬劑釬焊的鋁及鋁合金,釬焊后必須徹底清除釬劑殘渣。鋁用有機釬劑的殘渣,可用甲醇、三氯乙烯之類的有機溶液洗滌,再用氫氧化鈉水溶液中和處理,最后用熱水和冷水洗凈。氯化物是鋁用硬釬劑殘渣的清除可按下述方法進行;先在60~80℃的熱水中浸泡10min,用毛刷仔細清洗釬縫上的殘渣,并用冷水清洗;再在體積分數為15%的硝酸水溶液中浸泡30min,最后用冷水沖洗干凈。

來源:釬焊

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