第1卷第期
198年11月焊接学报AHNJ1EXUEBAOV11NoNoeber198
铝合金真空钎焊
庄鸿寿俞志圭康慧
邹俗
(北京航空学院)
摘典
本文研究了非钎焊板型式的铝合金的真空钎焊确定了各种元素对铝硅钎料润湿性的影响
加入t1~5%Mg可取得满意的结果再加入少量的秘可进一步提高钎料的润湿性和降低对钎埠真空度的要求将工件放在盒内再把盒放入真空炉中加热进行钎焊可显著提高钎焊质量要使钎料能填缝流动应在钎焊区域中另加少量的镁本文对钎焊时镁的作用进行了研究镁
燕气穿过氧化膜缝隙同铝发生合金化钎料熔化后沿合金化的表面铺展并且把氧化膜抬起
从而产生润湿真空钎焊可得到高质量的钎焊接头
前言铝和铝合金.tf焊时,一般使用钎剂钎剂虽能有效地去除氧化膜,但钎剂残渣的腐蚀性很强如焊后清洗不干净或钎缝中夹有钎剂残渣而钎缝的致密性又不好,以及随后
的机械加工使钎剂夹杂暴露于大气中,则钎焊接头很快就会受到腐蚀破坏因此,对铝钎焊来说,不使用钎剂是解决腐蚀问题的根本途径近年来铝的无钎剂钎焊—真空钎焊在国外得到发展,但研究对象主要是采用钎焊板制成的散热器〔工’工”〔”〔`’〔”。
对
某些产品(如波导等)来说,由于结构形伏等方面的限制,难以使用钎焊板,而对它们的研究又很少本文以非钎焊板制作的产品为对象,研究铝合金的真空钎焊
二试
验
方法
1设备
:
试验于冷壁真空炉内进行真空炉加热区尺寸为功30x30mm,由镍铬片制成加热器加热钎焊温度下的真空度可达lx10~’托钎焊炉的典型热循环曲线如图1所示。2润泥性试
脸
将02克钎料置于LF21(Al一i3M
n)铝合金试片上,钎焊后测量钎料在试片上的
铺展面积接164焊接学报报卷
3流动性试脸
它是在由50K20x12mm的LF21铝合金板组成的丁字型试片上进行的将块伏钎料置于试片的一端,钎焊后测量其沿缝流动的长度
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时间图1典型真空钎焊热循环曲线图
用箔状钎料时,试片型式同上,但将50xlx012mm的钎料箔放在水平试片匕
。
一般试验的钎焊规范为:加热620℃,保温8分钟
三试
验结果
1含钱t的影晌
为了确定镁对钎料润湿性的影响,在以Al一1151为基的合金中分别加\551
152253解的镁(钎料实际含镁量见表1),将这样配制成的不同成分的钎料
在1x1-05托真空度下,加热到620℃保温8分钟进行润湿性试验试验结果见图2
(图版21)当钎料不含镁时,熔化钎料表面被氧化膜包住,钎料不能铺展;随着含镁量衰1钎料实际含镇且
的增多,钎料铺展的面积呈直线增长;当含镁量超过1终时,
铺展面积基本不变考虑到含镁多会引起钎料变脆等问题,
含镁量以1、15拓为宜2其它元素的形晌
除镁外,其它元素如LaCeiLBaBibS等对钎料润湿性也有良好影响仁6’〔”为此在AI一151为基的合金中分别加入05多混合稀土LisbBiBa等元素
(表2),按上述钎焊规范进行润湿性试验结果表明,这些钎料全部不润湿铝
%量4795“18镁0L.23含号123645,
编4期衰2铝合金真空
钎焊165
其它元素对钎料润湿性的影响,号…钎料成分
3{Al一1151一。5
,昆合稀土}不润湿
9}
A`一,,S`一0SL`…
不
润湿
10{A,一,,S`一0IB,一0ISb一oIBa
l不润湿
11!AI一1151一0IBi一0lsb一04Ba】不
润
湿
3镁同其它元素的
共
同作用
为了确定镁同其它元素的共同作用,在以Al一1051为基的合金中加入不同含量的
镁和BiBeCa等元素,其成分列于表3润湿性试验结果如图3和图4(图版21)所示BeCa对钎料润湿性起不良作用,加有这些元素的钎料,其铺展面积与单加相
同数量镁的钎料相比均有所缩小,这是因为钎料熔点有所提高之故Bi对钎料润湿性
有良好影响
表3钎料成分编号…成分_
AI一1051一
1SM
g
Al一1051一IMg一015BiAI一1051一06Mg一015BiAl一1051一02Mg一015B
i
Al一1051一IMg一0lsBe
AI一1051一IMg一015Be一015BiAl一1051一IM名一015Bi一015Be一015
Ca
`曰,ó68
且
钎料在加有015终Bi的情况下,含镁量由1形降到06多时,钎料润湿性并不下降
(图5);含镁鼠降到02彭时,钎料还有相当的润湿能力因此,含秘的钎料加镁量
可减少
n2
代日O
0彩厄招醚日。书蜜等哄
图3表3所列合金成分对钎料铺展面积的影响(真空度2X10’托)02040608〔石含MS最拓图5含015拓Bi的钎料的铺展面积与其含镁量的关系166焊接学报1卷
4宾空
度的形晌
从图6(图版21)可以看出,当真空度为4x10一’托时,AI一1051一IMg一015B
i
钎
料润湿性仍很好;当真空度降到8x10“托时,钎料表面出现部分氧化膜,但仍能铺展一定的面积,而Al一1051一1SMg钎料在sx1o`,托真空度下已不润湿铝因此,采用这种含泌的钎料,可以降低对钎焊真空度的要求
。
5盒的形
晌
将放有各种成分的钎料的试片预先放在不锈钢盒内,再将不锈钢盒放入真空炉内加热,作润湿性试验不同含镁量的Al一1151基钎料的润湿情况如图7(图版21)所示比较图2和图7可以发现,无论是盒内还是盒外试验,钎料含镁量对润湿性的影响的总趋势是相同的但同种钎料盒内试验时的铺展面积均大于盒外试验时的铺展面积而且,不加镁的钎料在盒内试验时已能润湿铝所以,盒内钎焊时,可降低钎料含镁量的要求将Al一1051一1SMg钎料和Al一1051一IMg一o15Bi钎料放在盒内于不同真空度下进行的润湿性试验结果示于图8(图版21)可以看出,当真空度为IXi-o`托时
,
钎料的润湿性仍相当好其中含秘的钎料润湿性更好些只有到5xl『’托真空度时,钎料才完全不润湿因此,盒内钎焊时对真空度的要求可大大降低这是一个相当有效的措施
6钎娜前襄面清理的形
晌
对LF21铝合金试片用三种方法进行表面清理:(1)丙酮除油,然后用10终Na0H
溶浓于60℃下清洗1分钟,再在15沁HNO3溶液中白化;(2)仅用丙酮去油;(3)丙酮去油后用180号砂纸打磨清理后的试片使用Al一1051一lSMg钎料在不锈钢盒内于2x10一’托真空度下进行润湿性试验结果如图9(图版21)所示:前两种清理方法对钎料润湿性影响不大至于经砂纸打磨的表面,钎料沿打磨方向的铺展显著增大其次,又用经化学清洗但放置10天15天30天或更长时间后的试片进行试验,
钎料铺展面积不变因此,真空钎焊对工件表面清理的要求不高,且对清洗后的放置时间也无严格要求7丁字接头试验
丁字接头试验的结果与润湿性试验结果有所不
同当用AI一7551一1SMgAI一1051一1SM
g
和Al一nsis一1SMg三种钎料箔填在丁字接头间作试验时,如在2x1o’托真空度下盒外钎焊,钎料表面氧化严重,钎缝画角呈断续状,且有架空现象(图10右)(图版2),只在盒内钎焊时才能形成均匀的圆角(图10左)(图版2)当用块状钎料放置在丁字接头的一端作试验时,任何钎料从本L都不流动。
息侧佣半称
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图11AI一1051一IMgseo;lsBi
钎
料的流动长度与加镁量的关系
钎焊规范:620℃保温6分钟真空度2X
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