铝合金和不锈钢低温软钎焊工艺试验

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1、制造技术研究2010年10月第5期铝合金和不锈钢低温软钎焊工艺试验王奇娟赖小明(北京卫星制造厂，北京100190)摘要：通过对环路热管结构中的铝合金和不锈钢异种金属低温软钎焊试验研究，采用锡基钎料配合活性钎剂，将铝合金表面进行预镀镍处理，镀镍层厚度101an左右，钎焊间隙为0．2～0．5mm，钎焊温度220。C，能够获得质量和传热性能满足要求的热管钎焊结构。关键词：铝合金；不锈钢；软钎焊ExperimentalResearchontheLowTemperatureSolderingofAluminumAlloysandStainlessSteelsWangQijuanLaiXiaom

2、ing(BeijingSpacecrafts，Beijing100190)Abstract：Theexperimentalstudywasoperatedonthelowtemperaturesolderingofaluminumalloysandstainlesssteels，whichareusedintheloopheatpipestructure．Usingtheoptimizedparameters(Tin—basedalloyandactiveflux；surfacenickelplatingtreatmentonthesubstrateofaluminumalloy；p

3、latingthicknessisabout10pan；thebrazingclearanceisselectedfrom0．2mmto0．5mm；solderingtemperatureis220"C)inthisstudy,theheatpipesolderingstructurewithgoodqualityandthermalconductingperformanceCanbeobtained．Keywords：aluminumahoy；stainlesssteel；soldering1引言热咎【¨作为一种利用管内工质的相变和循环流动而工作的器件，其在航天器上的应用，主要是通

4、过热量的传递来实现对星内仪器设备的温度控制和星内局部或整体的等温化。目前航天器上使用的热管主要是铝氨轴向槽道热管。随着空间技术的发展，尤其是载人飞船、空间平台、空间站以及大功率卫星等大型航天器的应用，对航天热控技术提出了新的挑战【2J。环路热管就是近年来发展起来的一项重要的航天器流体循环热控系统。环路热管(LoopHeatPipe，简称LHP)，是一种新型的依靠工质汽化时汽液界面产生的毛细力来驱动两相流体循环的传热工具，具有传热功率大、传输距离远、反重力能力强、管线易弯折等特点，是高功率卫星热控制的有效手段。其中的管路采用不锈钢材料以保证管路的抗腐蚀性，而蒸发器的集热座和冷凝器的散热

5、翅片作为换热器件则采用铝合金。热控系统最关键的性能就是高热流密度排散能力，因此铝合金与不锈钢之间的连接就是关乎热控系统热传输能力的关键问题之一。本文重点针对新型环路热管结构中的铝合金与不锈钢钎焊制造技术开展试验研究，采用合理的钎焊材料和工艺方法，在低于220℃的温度条件下，对热管结构进行了软钎焊，并进行了钎焊质量检测和结构热测试，研究结果对于环路热管的设计和制造提供了技术基础。2试验材料组合和试验设备作者简介：王奇娟(1972一)，高级工程师，机械制造及其自动化专业；研究方向：先进材料焊接_【艺、GJB9001A--2001质量体系认证审核。收稿日期：2010-03—2612制造被术

6、研究航天制造技术2．1试验材料组合环路热管结构中的集热座材料采用变形铝合金，而不锈钢管材料采用奥氏体不锈钢。·由于铝合金与不锈钢的软钎焊存在较大难度，如铝合金化学活性大，并且钎料和铝合金母材之间电极电位相差悬殊，给钎焊接头的抗腐蚀性能带来不利影响，因此铝合金表面需要预先进行镀镍处理，镀镍层厚度109re左右。钎焊材料选择锡基钎料和酸性活性钎剂。2．2试验用设备本研究采用可开启式圆型管式电炉(额定功率6kw，额定电流27A)，附属装置为调压器(可调压范围0,--一220V)、热电偶测温仪、浸焊炉(额定功率2kW，最高加热温度350℃)、电烙铁(功率IOOW、75W)。3软钎焊试验工艺3

7、．1试件结构铝合金集热座采用梯形或Q形截面结构，内孔直径25mm、长度300mm；不锈钢管外径为25mm、长度330mm。两者之间的装配间隙控制在0．5mm之内。3．2钎焊工艺过程a．试件焊前清理：对于铝合金，采用化学清洗方法去除母材表面氧化膜和其它油污。对于不锈钢，先去除表面的油污，机械清理母材表面氧化膜，然后用丙酮将表面擦拭干净。b．试件焊前表面处理：将铝合金内孔进行镀镍处理，镀镍层厚度lOgm左右。不锈钢外壁上用电烙铁均匀浸镀一层锡基钎料，直至无不锈