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1、OO.第4卷第4期山东纺织工学院学报V14N41989年12月JOURN人LOFSllANI〕()NGTEXTILEENG】NEER们阿GCOLLEGEDc.1989铝及铝合金的真空钎焊技术赵麟(机电系)摘要本文着重介绍了近期发展起来的铝及铝合金的无熔剂钎焊一真空钎焊技术.阐明了真空钎焊过程的机理,以及铝合金真空钎焊的工艺参数、设备及研究发展方向..关键词:真空舒焊;熔剂、一月U青,钎焊技术是将熔点比工件低的钎料在加热下熔化并渗人被焊材料的两接头间隙之闰,从而实现焊合的技术.钎焊是两接头不熔化,靠低熔点的钎料熔化,填满两接头的间隙,从而使金属(或其它材料)彼此连接起来的一种工艺方法.作为铝的
2、接合技术之一的钎焊,在很长一段时间内发展缓慢,原因是铝具有很高的化,,、,学活性表而很容易生成三氧化二铝薄膜该薄膜的致密性高化学稳定性强熔点往往比母材高,因而消除氧化膜非常困难.,,,目前众所周知的铝钎焊方法中都需要采用熔剂来消除氧化膜(如采用盐浴钎焊去),从而带来一系列不可忽视的缺点.尤其是钎焊后在工件内部残留的熔剂,不可能清涂干净,而造成内部夹渣,因而给工件的耐腐蚀性造成极大威胁,大大缩短铝件的寿命.产生上述问题的根源在于使用了熔剂,因此,研究改进钎焊技术时,尽量减少甚至不使用熔剂,是铝钎焊技术工艺能否获得推广,钎焊的铝结构能否应用的关键之一,,,〔‘〕近年来铝的无熔剂钎焊法如真空钎焊在
3、国外已得到发展并达到实用阶段无,可概括为真空无熔剂钎焊、济剂钎焊法种类很多保护气休无熔剂钎焊和接触反应钎焊三种。本文着.重介绍铝的真空钎焊技术真空钎焊,是一种高质量的连接工艺方法.日本研究始于五十年代,开始只用于不锈钢等高熔点材料的焊接.铝合金的真空钎焊研究在国外是七十年代开始并发展起来的.近年来、、日已达到能高质量成批生产阶段.在美英例如已用于阿波罗宇宙飞船和协和号超,.音速飞机以及民用工业的各个领域中国内的真空钎焊技术起步较晚,但发展迅速.已应用于航空、原子能领域,在汽车制木文收到:1989一08一30日期造及其它机械制造工艺中将逐渐推广.,,一、,几真空钎焊与其它常规钎焊法如火焰钎焊原
4、子钎焊或浸渍钎焊的不同之处在l.:前者不用熔剂它具有下列优点1、改善了接头质量.2、降低了废品率.3、.提高了劳动生产率排除了污水处理及钎后清理工作并可将零件的热处理工序与真空钎焊一起进行.4、改善了工作条件,清洁、卫生、安全.5、开阔了产品的设计途径,扩大了应用范围,有利于以铝代铜.对于带狭窄沟槽、极小过渡台阶、盲孔、密封容器等结构特殊的零件都可采用真空钎焊.6、节约了厂房面积,减少了能量消耗.二、真空钎焊过程机理铝的无熔剂钎焊,是在高真空中,即没有空气、水汽和其它有害气体的不良影响下进行的.经过仔细清洗的铝或铝合金表面,在上述的高温条件下不容易生成较厚的氧化膜.,,“,,.因此钎料往往不
5、需要借助熔剂就能润湿基体金属表面达到钎焊的目的由于铝对氧的亲合力很大,清洗后表面上仍然存在极薄的氧化膜.但是铝的线膨胀系数比氧化铝的.‘’..线膨胀系数高2一3倍所以此时的氧化铝膜具有特异的不完整性因此在高温下氧化膜被拉裂变细,其不完整性更为加剧.同时,溶解在铝中的氢从晶粒边界逸出,造成氧化膜与基体金属的结合松弛.熔化后的钎料,通过扩散渗透作用破坏氧化铝膜并通过熔化钎料的表面张力,将氧化膜从接头区排除.这就是真空无熔剂钎焊的机理,即物理一机械破坏氧化膜机理.美、英、日等国,采用这种方法已焊出宇宙飞船的铝蜂窝冷壁板,汽车冷凝器,各类铝空调器.但是这种方法对铝件的焊前清洗要求严格.清洗后工件在空
6、气中干燥,不得超..,10-s10一6过12小时就必须及时钎焊否则铝表面氧化膜就会增加此外工艺要求一托的高真空度,费用贵.因此,此法逐渐被吸气剂真空钎焊法所代替(2).三、真空钎焊中金属吸气剂的采用(一)关于采用金属吸气剂的真空钎焊机理铝合金的真空钎焊中存在的上述缺点,给大规模的工艺生产带来一定困难,因而这种方法逐渐被采用金属吸气剂的无熔剂钎焊法代替.r,,,美国的Mile发现在真空中或惰性气氛中的钎焊空间内如存在有镁蒸汽将有助于某些钎料的流动,并润湿基休金属(4).活化金属镁加人后,铝真空钎焊的机理,尽管经过多年研究,尚未最后搞清.但目前,,比较一致的看法是:还原了铝合金表而的氧化活性金属
7、吸气剂在真空中通过化学反应,,‘”.膜从而使铝合金表而活化保证熔化钎料润湿基体金属钎料和基体金属间的原子相互扩散,形成共同晶粒,达到了冶金结合.下面的反应有助于达到钎焊接合,它们是在真一67一,:空钎焊时活性金属的蒸发中发生的三种反应、·1+。:。2一o(大气压).、产山、夕‘、夕.、蚤二了妞百,」几,‘l吸,、·2+HZo(003大,o+HZM气压)M、,“+A‘20,一二o+,‘20,蚤誉各式中的M代表金
