铝及铝合金的钎焊

铝及铝合金的钎焊,主讲人：陈起文本组名称：第二组学号范围：0840604101-0840604108,概述,铝及铝合金钎焊的特殊性,铝及铝合金与其他金属相比，钎焊较困难，工艺钎焊性较差，其原因是：,铝及铝合金钎焊的特殊性,应当指出，材料的工艺钎焊性不是不可以改变的，随着钎焊技术的发展，新的钎焊方法，钎焊材料的出现，材料的工艺钎焊性相应的会得到改善。例如，由于铝真空钎焊工艺的发展，上述分析中的第一、第四两项因素影响已有淡化。,铝钎料,1.AlSi系钎料Al一Si系钎料是以AlSi共晶成分为基的钎料，同时也包括亚共晶、过共晶及添加元素不高于5的AlSi合金。该系列钎料的钎焊性强度和母材色泽性、镀覆性及抗腐蚀性能都比较好，是一种较好的钎料。而且该系列钎料还能进行变质处理，可以大大增加钎料和钎缝的韧性及折弯性能。现在利用快速凝固技术发展起来一种新型的Alsi合金钎料，与普通晶态的钎料相比，这种钎料的液相点约比同成分普通晶态钎料的低35，润湿系数提高18，强度提高284，且其波动小，具有一定的加工柔性。,铝钎料,2.Al-Si-Cu-Zn系钎料该系钎料液相点温度范围500-577。在Al-Si钎料中加入Cu后，钎料的流动性显著增强，此三元共晶钎料由于CuAl2金属间化合物含量很高，因此很脆，只适用于铸成条使用而难以加工成丝。在Al-Si钎料中加入Zn后，钎料的润湿性和流动性都加强。随着Zn的浓度增加，Si的溶解度迅速下降。由于钎料中没有化合物中生成，其加工性能比Al-Si-Cu系好。3.Al-Cu-Ag-Zn系钎料该系钎料液相点温度范围500-577。Al-Cu-Ag三元共晶成分使其色泽与母材Al很接近，钎焊的流动性比较好，但是比较脆。另一三元系是Al-Cu-Ag-Zn，这种钎料的色泽也比较接近母材，且加工性能比较好。,铝钎料,4.Al-Ge-Si系钎料该系钎料液相点温度范围425-500。本系钎料的基本合金是Al-Ge系。见右图，为一简单共晶系，共晶点含w（Ge）55%,温度423。次共晶钎料流动性很好，铺展性极佳，能沿木材表面大面积流布。色泽较深是一种缺点。,铝钎料,5.Zn-Al系钎料该系钎料液相点温度范围382-400。Zn-Al共晶钎料及富Al的亚共晶钎料流动性比Al-Si差的多，此外熔态时粘度较大，添加w（Be）0.01%-0.06%可以得到改善。6.Cd-Zn系钎料该系钎料液相点温度范围265-350。本系共晶钎料钎焊工艺性能和接头强度均属上乘。钎料可以加工成丝。主成分Cd与母材Al的互溶度极小，Zn的含量又不高，因此熔蚀易于控制。不足之处在于Cd的毒性和较深的色泽。7.Sn-Zn系钎料该系钎料液相点温度范围198-260。这个钎料的最大优点不但工艺性好，而且与母材的色泽几乎一致。,铝钎料,8.Sn-Pn系钎料该系钎料液相点温度范围183-270。也是个共晶系，共晶点是w（Sn）=61.9%，共晶温度是183。本系中各个组成的合金广泛应用于电子工业中钎焊电子元件。9.Pb-Bi系钎料该系钎料液相点温度范围124-200。无论是Pb或是Bi和Al结合能力都极弱。此钎料一个难以克服的缺陷是色泽过于晦暗。,铝钎剂,硬钎剂按基体组成分为氯化物基硬钎剂和氟化物基硬钎剂两种。一、氯化物基铝用硬钎剂（1）氯化物基铝用硬钎剂一般由基质、去膜剂、界面活性剂三部分组成。基质是由碱金属或者碱土金属的氯化物混合组成，它们化学性质稳定，和铝基本不发生化学反应，它控制着钎剂的熔化温度并和钎料的熔点相匹配，另外还是钎剂中其它成分的溶剂。（2）去膜剂常由碱金属和碱土金属的氟化物构成。这主要是F一的去膜能力较强，并且这种去膜效果主要和F一离子浓度有关，而与化合物的种类关系不大。但氟化物加入后一般会提高钎剂的熔化温度，所以需控制比例。（3）界面活性剂主要是金属离子。从理论上讲，凡电位比铝正的金属离子都可以作为界面活性剂。钎剂反应时，金属离子被还原沉积在铝母材表面上，随之铝溶解进入钎剂成为A13+。这种传质反应将显此类钎剂以熔融法配制然后粉碎的方法最为理想，这样既能避免成分混合不均匀又可保证干燥和没有水解。,铝钎剂,二、氟化物基铝用硬钎剂长期以来，氯化物钎剂一直以其活性好、能增强钎料的流动性等优点被广泛用于铝及铝合金的硬钎焊，但是残余钎剂吸潮后形成的酸液会腐蚀钎缝及钎缝周围的母材，从而产生翻浆长白毛等现象。同时氯化物基铝用硬钎剂易吸潮，不但造成保管和使用不便，其焊后需彻底清除钎剂残渣，也增加了生产工序和成本，另外清洗后的污水还严重污染了环境。,铝钎剂,软钎剂铝用软钎剂按钎剂原料种类又可分为无机软钎剂和有机软钎剂。一、无机软钎剂无机软钎剂主要是由ZnCl2、SnCI2、NH4Cl等几种盐组成。它们的熔化温度较低，在170一200之间，所以适用软钎焊的温度范围。另外在其中也引入了氟化物作为破膜剂。这类钎剂由于用的是重金属盐，含量较高，钎焊时易与铝表面反应析出金属而加强了活性，但与此同时还析出大量的副产物AlF3，混合了黏度较高的钎剂而呈泡沫状，会弄脏焊点，影响钎焊工作。另外如果清洗不干净还易引起腐蚀问题。,铝钎剂,二、有机软钎剂有机软钎剂主要是用三乙醇胺一氟硼酸盐型钎剂，这种钎剂以三乙醇胺为基体物质，然后将一些氟硼酸盐如氟硼酸锌、氟硼酸铵、氟硼酸镉中的一种或几种溶解在有机胺溶剂中制成溶液。去膜主要是氟硼酸盐组份在钎焊温度下发生分解产生的氟化物的作用，其中重金属氟硼酸盐可析出沉淀金属以改善钎料在铝表面的润湿作用。而三乙醇胺在较高温度下可以溶解氧化铝膜，但过程非常缓慢。主要作用在于对氟硼酸盐的强烈去膜作用起缓冲作用，另外也促使重金属颗粒细化、均匀地在铝表面析出致密镀层，从而有利于钎料润湿铺展。此类钎剂现广泛应用于钎焊白炽灯的铝灯座。,铝及铝合金的软钎焊,一、铝及铝合金软钎焊时的钎焊性就软钎焊而言，纯铝（L2-L6）和铝锰合金（LF21）的钎焊性优良。铝镁合金的钎焊性与含镁量有关。当用有机软钎剂钎焊是，随着含镁量的增加Pn-Sn-Zn低温软钎料的铺展面积急剧减小。铝合金的含硅量对其钎焊性也有很大的影响,铝及铝合金的软钎焊,二、软钎焊的工艺特点铝及铝合金的软钎焊可以根据具体要求分别选用低温、中温或高温的铝用软钎料，各类软钎焊的钎焊特点如表7-2所示。比较而言，高温的锌基软钎料具有较好的性能。,铝及铝合金的软钎焊,铝及铝合金的软钎焊时常采用钎剂去膜。所使用的钎剂组成见3-9和3-10。配合钎焊温度低于275的低温软钎料可使用有机软钎剂。钎焊温度高于275，既使用中温或高温软钎料钎焊时，必须使用反应钎剂。,铝及铝合金的硬钎焊,一、铝及铝合金硬钎焊时的钎焊性铝及铝合金硬钎焊时的钎焊性与其成分、熔化温度和热处理情况有密切关系。纯铝和LF21铝锰合金的钎焊性最好，其表面氧化物可以用钎剂清除。硬铝的钎焊性很差，主要问题在于出现过烧。煅铝合金的中LD2的钎焊性比较好它的含镁量很低，对于钎焊性木有有害作用。LD6锻铝合金的含镁量也不高，但是过烧敏感性比LD2合金大得多。,铝及铝合金的硬钎焊,二、钎焊工艺特点铝及铝合金硬钎焊只能使用铝基钎料进行。它们的成分可参阅表2-8.由于这些铝基钎料的