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介绍几种新的和常用的铝合金硬钎料

介绍几种新的和常用的铝合金硬钎料

  • 分类:焊接知识
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2022-12-20 17:56
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介绍几种新的和常用的铝合金硬钎料

【概要描述】在铜焊过程中,焊件通过熔化焊料的凝固连接在一起。因此,焊缝的质量在很大程度上取决于焊料。铝钎料主要是铝硅合金。有时添加铜、锌、锗等元素,以满足工艺性能的要求。经过多年的实践和探索,已经形成了几个系列的铝钎料,其中许多在工艺得当的情况下取得了令人满意的钎焊效果。下面主要介绍几种新型的、常用的铝合金钎料。

3.1铝硅焊料
铝硅钎料以铝硅共晶成分为基础,还包括亚共晶、过共晶和添加元素不高于5%的铝硅合金。该系列钎料具有良好的钎焊强度、母材颜色、镀覆性和耐蚀性,是一种优良的钎料。而且该系列焊料可以进行改性,可以大大增加焊料和焊点的韧性和弯曲性能。目前,利用快速凝固技术已经开发出一种新型的铝硅合金钎料。与普通晶态钎料相比,该钎料的液相点比相同成分的普通晶态钎料低3-5℃左右,润湿系数提高18%,强度提高28.4%,且波动小,具有一定的加工灵活性。

3.2铜焊料
铜是通过接触反应钎焊原理焊接的。目前,铝接触反应钎焊被认为是解决铝钎焊问题的理想方法。本发明具有以下优点:(1)不添加钎剂,对环境无污染,钎焊产品无需清洗,钎缝无化学腐蚀;②选择合适的共晶反应合金层可以降低钎焊温度,不仅降低了能耗,使钎焊过程易于控制,而且对设备要求低。Cu在铝基体上的接触反应在表面有明显的择优铺展,可以破坏氧化膜,有利于接触反应钎焊过程中接头界面间形成均匀的液体填充层。另一方面,接触反应在铝基体的深度方向优先渗透晶界,可以保证钎焊接头的结合强度。根据数据,以Cu为中间层材料的铝接触反应钎焊的适宜工艺参数为:钎焊温度570-580℃,保温时间15-20min。但铜焊接接头的耐电化学腐蚀性能较差,共晶反应层较脆。为了改善单一铜作为焊料的性能,可以向其中添加一些其他元素。用于与铝合金接触反应钎焊的焊料金属包括银、镍、硅、锌、钛等。
3.3铜和锌的复合层作为反应焊料
为了弥补锌和铜单独作为焊料的不足,可以使用它们的复合层。铜和锌复合层用于接触共晶钎焊。Cu/Zn界面发生包晶反应,Cu/Al界面发生共晶反应,形成共晶液相破坏铝表面的氧化膜。作为铝的反应性钎料,铜锌复合层必须具有合适的铜和锌含量。有资料表明,当δ(Zn)=0.2mm,δ (Cu) < 0.1mm时,钎焊效果理想。此时,反应层不仅能破坏氧化膜,而且接头具有较强的耐电化学腐蚀能力和较高的剪切强度。

3.4铝硅铜锌焊料
焊料的液相线温度范围为500-577℃。在铝硅钎料中加入铜后,钎料的流动性明显增强。由于CuAl2金属间化合物的含量很高,这种三元共晶焊料非常脆,只适合铸造成条,但很难加工成线或箔。在铝硅钎料中添加锌后,钎料的润湿性和流动性增强。随着锌浓度的增加,硅的溶解度迅速降低。由于这种焊料中不含化合物,其热加工性能优于铝硅铜系。

3.5铝-铜-银-锌焊料
该钎料的液相线温度范围为400-500℃,接近铝合金钎料的液相线温度范围。Al-Cu-Ag三元共晶成分使其颜色接近Al母材,钎焊流动性好,但易碎。另一个三元系是铝-铜-锌。这种焊料的颜色也和母材接近,工件可以更好。在钎料中加入0.05%-0.08%(质量分数,下同)的Mg和0.05%的Ni或Cr,可以提高钎料的耐腐蚀性能。有许多理想的铝焊料。一般来说,现有的大多数用于铝的焊料的熔点接近于铝合金的熔点。因此,寻找熔点更低、工艺性能更好的焊料是焊接工作者面临的任务。

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在铜焊过程中,焊件通过熔化焊料的凝固连接在一起。因此,焊缝的质量在很大程度上取决于焊料。铝钎料主要是铝硅合金。有时添加铜、锌、锗等元素,以满足工艺性能的要求。经过多年的实践和探索,已经形成了几个系列的铝钎料,其中许多在工艺得当的情况下取得了令人满意的钎焊效果。下面主要介绍几种新型的、常用的铝合金钎料。

3.1铝硅焊料
铝硅钎料以铝硅共晶成分为基础,还包括亚共晶、过共晶和添加元素不高于5%的铝硅合金。该系列钎料具有良好的钎焊强度、母材颜色、镀覆性和耐蚀性,是一种优良的钎料。而且该系列焊料可以进行改性,可以大大增加焊料和焊点的韧性和弯曲性能。目前,利用快速凝固技术已经开发出一种新型的铝硅合金钎料。与普通晶态钎料相比,该钎料的液相点比相同成分的普通晶态钎料低3-5℃左右,润湿系数提高18%,强度提高28.4%,且波动小,具有一定的加工灵活性。

3.2铜焊料
铜是通过接触反应钎焊原理焊接的。目前,铝接触反应钎焊被认为是解决铝钎焊问题的理想方法。本发明具有以下优点:(1)不添加钎剂,对环境无污染,钎焊产品无需清洗,钎缝无化学腐蚀;②选择合适的共晶反应合金层可以降低钎焊温度,不仅降低了能耗,使钎焊过程易于控制,而且对设备要求低。Cu在铝基体上的接触反应在表面有明显的择优铺展,可以破坏氧化膜,有利于接触反应钎焊过程中接头界面间形成均匀的液体填充层。另一方面,接触反应在铝基体的深度方向优先渗透晶界,可以保证钎焊接头的结合强度。根据数据,以Cu为中间层材料的铝接触反应钎焊的适宜工艺参数为:钎焊温度570-580℃,保温时间15-20min。但铜焊接接头的耐电化学腐蚀性能较差,共晶反应层较脆。为了改善单一铜作为焊料的性能,可以向其中添加一些其他元素。用于与铝合金接触反应钎焊的焊料金属包括银、镍、硅、锌、钛等。
3.3铜和锌的复合层作为反应焊料
为了弥补锌和铜单独作为焊料的不足,可以使用它们的复合层。铜和锌复合层用于接触共晶钎焊。Cu/Zn界面发生包晶反应,Cu/Al界面发生共晶反应,形成共晶液相破坏铝表面的氧化膜。作为铝的反应性钎料,铜锌复合层必须具有合适的铜和锌含量。有资料表明,当δ(Zn)=0.2mm,δ (Cu) < 0.1mm时,钎焊效果理想。此时,反应层不仅能破坏氧化膜,而且接头具有较强的耐电化学腐蚀能力和较高的剪切强度。

3.4铝硅铜锌焊料
焊料的液相线温度范围为500-577℃。在铝硅钎料中加入铜后,钎料的流动性明显增强。由于CuAl2金属间化合物的含量很高,这种三元共晶焊料非常脆,只适合铸造成条,但很难加工成线或箔。在铝硅钎料中添加锌后,钎料的润湿性和流动性增强。随着锌浓度的增加,硅的溶解度迅速降低。由于这种焊料中不含化合物,其热加工性能优于铝硅铜系。

3.5铝-铜-银-锌焊料
该钎料的液相线温度范围为400-500℃,接近铝合金钎料的液相线温度范围。Al-Cu-Ag三元共晶成分使其颜色接近Al母材,钎焊流动性好,但易碎。另一个三元系是铝-铜-锌。这种焊料的颜色也和母材接近,工件可以更好。在钎料中加入0.05%-0.08%(质量分数,下同)的Mg和0.05%的Ni或Cr,可以提高钎料的耐腐蚀性能。有许多理想的铝焊料。一般来说,现有的大多数用于铝的焊料的熔点接近于铝合金的熔点。因此,寻找熔点更低、工艺性能更好的焊料是焊接工作者面临的任务。

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