铝合金软硬钎焊研究

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1、铝合金软、硬钎焊研究班级：学号：姓名：年月日钎焊是利用熔点比母材熔点低的填充金属（称为钎料或焊料）在低于母材熔点、高于钎料熔点的温度下，利用液态钎料在母材表面润湿、铺展和在母材间隙中填缝，与母材相互溶解与扩散，从而实现零件间连接的焊接方法。和传统的熔焊相比，钎焊时母材不熔化，仅钎料和钎剂熔化。美国焊接学会（AWS）对钎焊的定义是：“一组焊接方法，它通过把各种材料加热到适当的温度，通过使用具有液相温度高于450℃但低于母材固相线温度的钎料完成材料连接。钎料依靠毛细管吸附作用分布到接头紧密配合面上。”通常按照所采用钎料的熔点可将钎焊分为两类，钎料熔点低于450℃时称为软钎焊，高

2、于450℃时称为硬钎焊。铝到目前为止仍然是重量轻、加工性好和经过时效硬化能提高强度的优良金属材料，尤其是经过阳极氧化等表面处理后，不但提高了抗蚀性能而且表面也变得美观了。在添加铜、硅、镁、锌、锰以及镍、铁、钛、铬、锂等元素后，铝合金凭其密度低、强度高（接近或超过优质钢）、塑性好以及优良的导电性、导热性和抗蚀性，已经成为工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技

3、术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。目前，我们接触到的用来焊接铝合金的方式有钎焊、搅拌摩擦焊、TIG焊和激光焊接技术。和其他金属（如铜、铁和镍等）材料相比，铝的钎焊较困难，工艺钎焊性较差，其主要原因[1]是：(1)铝的自由能值很小，对氧的亲和力极大，因此铝合金很容易生成氧化物，这一层表面致密的氧化膜严重阻碍钎料和母材之间的原子扩散，大大影响了钎焊时的润湿、反应及结合。(2)为清除铝合金表面的氧化膜而使用的钎剂，往往具有很强的腐蚀性，如果钎焊结束后清理不及时或不彻底，很容易就将焊接接头腐蚀破坏。(3)软钎焊铝合金时，软钎料与母材的电极电

4、位相差较大，降低钎焊接头的抗腐蚀性能。(4)硬钎焊铝合金时，钎料的熔化和活性温度与铝合金的熔点很接近，钎焊时铝合金母材晶粒很容易长大，或造成母材过量溶解的溶蚀缺陷。一、钎焊前后的准备和清理工作通常，钎焊前要对铝及铝合金表面做好清洁工作，母材表面存在油污和较厚的氧化膜，会妨碍钎料的流动及其与母材金属的结合，导致钎焊缺陷，如接头强度差、容易渗漏以及完全焊接不牢等。若采用无熔剂真空钎焊，则焊前工件的清洗要求更为严格。目前常用的去膜方法分物理方法和化学方法[2]两种。物理方法是利用机械刮擦作用破碎并去除母材表面氧化膜，使液态钎料与母材直接接触发生润湿。主要的作用方式有：(1)利用坚

5、硬的物体，在液态钎料层下沿母材表面用力往复刮擦；(2)直接用钎料棒端头在加热到钎焊温度下的母材表面往复拖动。但是机械打磨并不能彻底去掉母材表面的全部氧化膜，而且去膜后润湿角仍然较大，不能实现液态钎料毛细填缝过程。因此，往往还要采用化学清洗的方式，即用清洗液清洗，焊前清洗液分以碱或酸为主要成份的两大类洗液。因为铝是一种两性元素,所以它和它的氧化物（即氧化铝）既能和碱液又能和酸液作用而达溶除氧化膜的目的。碱液清洗液的主要成份一般是氢氧化钠，使用浓度在5%左右。清洗过程为：65℃的氢氧化钠溶液浸渍30秒→冷水冲净→浓硝酸浸渍1分钟→用水冲刷干净。若铝材表面油脂较多较厚，可使用浓度

6、更高的氢氧化钠溶液、提高碱液温度、延长洗涤时间；或者可以在提高氢氧化钠浓度的同时添加水玻璃、磷酸钠和表面活性剂，乳化并去除油脂，但这种操作需要在流动的洗液中进行才能收到有较好的效果。但是碱液对铝的腐蚀速度比酸液快很多，且迅速改变其原有浓度，导致碱性洗液对铝表面油脂的去除效果往往不是很理想，并且碱液对铝面的严重剥蚀使本来比较致密的铝面呈现粗糙，会降低钎焊后成品的耐压和耐疲劳强度。因此，生产实践中更倾向于采用酸性洗液，特别是对钎焊时采用活性较弱的焊剂或少用焊剂、不用焊剂（无熔剂钎焊）的铝材更适合采用酸洗。酸洗法需要另外有一套预先去除油污的工序。例如，在有机溶剂甲乙酮或三氯乙烯或

7、四氯化碳中彻底去除油污→干燥后浸入65℃硫酸浴5分钟→自来水喷淋1分钟→浸入缓和搅拌的室温硝酸洗液中1分钟→浸入室温喷淋的自来水1分钟→无离子水洗净后干燥。这种先硫酸后硝酸的清洗法,可把铝面的硫酸铝膜层转化为容易被水洗去的硝酸铝，清洗效果较为理想。不论采用碱洗或酸洗，对于铝件来说都是一个化学腐蚀过程，而洗液浓度不可避免地在不断改变，除了随时调节浓度以外，对铝材在碱液或酸液中浸渍的时间也要视具体情况而定。生产实践的经验证明：当铝表面开始普遍地产生大量气泡时,说明铝面的氧化膜已被完全溶蚀，新生的铝面与碱液或酸液反应产生