铝及铝合金钎焊用硬钎料的研究现状与展望

铝及铝合金以其优良的特性,在当代工业材料中占有越来越重要的地位。钎焊作为一种可靠连接铝及铝合金结构件的连接方法而被广泛应用。铝及铝合金钎焊用硬钎料的开发一直是国内外学者争相研究的热点,然而,钎料合金熔化温度高、加工成形性差、钎焊接头强度低等因素严重制约着钎料合金的开发应用,实现商业化的钎料甚少。添加合金元素能够降低钎料熔化温度,改善钎料显微组织和性能,这对铝钎焊用硬钎料的发展是一个行之有效的方法。结合国内外对铝及铝合金钎焊用硬钎料的最新研究成果,全面阐述合金元素的添加对钎料熔化温度、加工成形性及钎焊接头组织性能的影响,指明铝及其合金钎焊用硬钎料目前研究中存在的问题及今后的研究方向。     

Al-Si-Cu-Zn钎料性能研究

采用4种Al-Si-Cu-Zn钎料钎焊纯铝和6063铝合金,研究不同成分钎科的钎焊工艺性能和接头力学性能.试验结果表明:Al55Si10Cu20Zn5钎料熔点最低,固相线为499.5 ℃,液相线为523 ℃,比传统的Al-Si钎料液相线降低了60 ℃左右;Al65Si10Cu20Zn5钎料相对于其他3种Al-Si-Cu-Zn钎料,与QJ201钎剂或QF钎剂匹配,在纯铝和6063铝合金上均具有最佳的润湿性;采用QJ201钎剂,A165S110Cu20Zn5钎料无论在钎焊纯铝还是6063铝合金时,均具有最高的抗剪强度.     

Zn-Al钎料钎焊6063铝合金铺展性能及接头断裂机理分析

研究了Zn-Al钎料钎焊6063铝合金的铺展性能及接头断裂机理.钎料铺展试验表明,随着钎料中铝含量的增加,钎料铺展面积增大,铝含量增至22%(质量分数)时,钎料铺展面积达到最大,继续增加铝含量,铺展面积减小.钎焊接头力学性能试验表明,随着钎料中铝含量的增加,铝基固溶体强化相数量增加,搭接钎焊接头强度提高,铝含量增至22%(质量分数)时,钎焊接头强度达到最高,继续增加铝含量,钎缝内枝状共析组织变得粗大,与其周围组织之间容易产生应力集中,萌生裂纹,钎焊接头强度降低.综合考虑钎料的铺展性能以及钎焊接头力学性能,78Zn-22Al钎料钎焊6063铝合金性能最佳.     

钎焊技术在铝制品中的应用

铝钎焊是利用熔点比母材低的材料作为钎料,经加热后,钎料熔化,焊件不熔化,利用液态铝钎料来润湿母材,填充接头间隙并与母材相互扩散,将焊件紧密牢固的连接在一起.铝及铝合金的钎焊问题是近年来研究较多、发展较快的研究领域之一.综述了铝合金钎焊的特点、铝及铝合金钎焊方法的技术发展现状以及钎焊技术在铝制品中的应用.     

自钎剂铝钎料的研制与应用前景

简述了铝及其合金的钎焊工艺方法，分析了各种铝钎焊方法存在的问题，提出了用自钎剂铝钎料钎焊铝及其合金的新方法，介绍了自钎剂铝钎料的几种制造方法。简要讨论了自钎剂铝钎料的钎焊工艺特点：铺展性、填缝性、润湿性。实践证明用自钎剂铝钎料钎焊的接头抗腐蚀性和力学性能均优于钎料－钎剂法。根据工程试用情况预见了自钎剂铝钎料的发展方向和应用前景。     

铝铜钎焊用Zn-Al钎料的研究

研究了Al含量对铝铜异种金属钎焊用Zn-Al钎料的铺展性能和铝铜焊接接头强度的影响。结果表明。Al含量在15wt％以上时,钎料在铜上铺展性较好,含Al10wt％左右的钎料所焊铝铜接头的强度最好。采用含Al10wt％的Zn-Al钎料。配合CsF-AlF3无腐蚀中温钎剂,采用高频感应加热钎焊连接铜铝管,能获得高压下不漏气的理想接头。     

铝合金钎焊用钎料的研究进展

钎焊是铝合金连接最常用的方法之一。到目前为止,铝合金钎焊用钎料主要为Al-Si系材料,该类钎料的熔点较高,在焊接过程中极易造成铝合金母材的溶蚀、晶粒长大,导致焊接接头的性能降低。综述了国内外铝合金焊接钎料的主要研究成果,指出了降低焊接温度的难点与问题。     

铝/铝钎焊用自钎剂铝钎料的研究

采用国内外两种自钎剂铝钎料以及4047钎料对铝-铝金属进行感应钎焊试验,对三种钎料的铺展润湿性、腐蚀电位以及钎焊接头的力学性能、显微组织、耐蚀性进行了研究。研究结果表明:自钎剂铝钎料与4047钎料对母材铝具有良好的流动性,铺展面积均达到300 mm~2以上;自钎剂铝钎料的自腐蚀电位与耐蚀性均小于4047钎料。钎焊接头经拉伸、爆破后的断裂与破裂位置均处于母材处,其力学性能完全符合冰箱制冷管路的要求;钎缝处钎料扩散充分,钎缝中心主要是由灰白色α-Al固熔体以及树枝状或针状Si相组成。     

6063铝合金钎焊工艺研究

针对大尺寸6063铝合金门窗框的焊接成型工艺进行了研究.通过对焊接材料、焊接规范、焊接工装等方面进行的试验和分析,确定了6063铝合金门窗框的钎焊采用无腐蚀性的Al-Si合金铝钎焊药芯焊丝作为钎料,汽油火焰作为加热热源的工艺方案,并通过有限元分析设计了简单易用的焊接工装以控制焊接变形.最后对钎焊接头进行了微观组织、外观变形及尺寸的测试实验,结果表明,该钎焊工艺过程有效保证了铝合金门窗框的焊接质量,满足了使用要求.     

Cu-P变质对Al-Si-Zn钎料钎缝组织的影响

研究了Cu-P合金变质对Al-Si-Zn钎料6061铝合金钎缝组织及性能的影响.结果表明,Cu-P变质能提高Al-Si-Zn钎料接头的抗拉强度,并且在Cu-P合金添加量为1.5%时达到最大值144 MPa.P元素的加入不仅能变质初晶硅及共晶硅,还能细化钎料基体.变质后的钎料合金中,初晶硅以AlP为衬底生长,使得初晶硅明显细化,同时磷的加入使得Al-Si共晶点偏移,初晶硅数量增多.变质前后的两种钎料的6061铝合金钎焊接头微观组织分析结果表明,Al-Si-Zn钎料6061铝合金钎缝由α-Al,η-Zn,硅颗粒组成,变质后的6061铝合金Al-Si-Zn钎缝组织中大块初晶硅消失,产物主要为α-Al,η-Zn,小块状硅颗粒、AlP相.     

Si元素对Al-40Zn-xSi 钎料组织和性能的影响

研究了Si元素对Al-40Zn-xSi 钎料的钎焊性能,显微组织的影响以及不同Al-40Zn-xSi钎料对铝合金钎焊接头的显微组织和力学性能的影响。结果表明：当Al-40Zn-xSi中Si元素含量为4%时,钎料具有最好的润湿性能。显微组织分析表明：当Si元素含量超过4%后,钎料中开始出现块状初生硅;铝合金钎焊接头水冷后,Al-Si共晶组织和Zn-Al共析组织共存于焊缝中α-Al 的枝晶间区域。当钎料中Si元素的含量为4%时,焊后水冷的铝合金钎焊接头的抗剪强度达到最大值142.28 MPa。但是,当钎料中Si元素含量为5%以上时,焊缝中会形成较多的脆性共晶组织和初生硅颗粒,影响接头力学性能。     

高强度低熔点铜基钎料的研制

研制一种用于低碳钢钎焊的高强度铜基钎料,试验确定了钎料的成分为Cu-33Mn-8Ni-5Sn-1Zn-0.2Si-0.1La,并对其钎焊工艺性能、接头组织及力学性能进行了研究。结果表明,该钎料冶金特性优异,界面结合致密,焊后表面光滑。性能测试表明,此钎料具有良好的铺展性、填缝性,钎焊接头强度高,并且熔点相对较低,可以用于碳钢钎焊。     

低温铝钎料的研制及使用方法

在研制某半导体集成器件时，需要在其0.5 μm铝膜上钎焊“引出电极”。由于该集成器 件芯片是高纯产品，其钎焊时温度不允许超过200 ℃，不能承受一般的机械应力，钎焊时绝 不允许使用任何形式的助焊剂，要求条件极为苛刻。给“引出电极”的钎焊带来了很大的困 难。采用其它钎焊方法，效果均不满意，为了解决上述难题，专门研制了低温铝钎料。1 低温铝钎料的研制1.1 技术要求(1)无需采用任何形式的助焊剂；(2)焊前铝层或薄铝层的自然氧化膜不用处理，防止不必 要的机械应力损伤；(3)钎料的熔点要远低于200 ℃热应力损伤临界点；(4)润湿性好…     

高温钎料焊膏研究进展

针对高温钎料使用便利性的需求,综述了高温钎料焊膏的相关研究现状。介绍了焊膏各组分在焊膏制备和钎焊中的作用,阐述了镍基、铜基、银基、钛基和金基五种常用高温钎料及其焊膏的应用与发展趋势,为高性能高温钎料焊膏的开发提供了参考。     

Si元素对Al-40Zn-xSi钎料组织和性能的影响（英文）

研究了Si元素对Al-40Zn-xSi钎料的钎焊性能,显微组织的影响以及不同Al-40Zn-xSi钎料对铝合金钎焊接头的显微组织和力学性能的影响。结果表明:当Al-40Zn-xSi中Si元素含量为4%(质量分数)时,钎料具有最好的润湿性能。显微组织分析表明:当Si元素含量超过4%后,钎料中开始出现块状初生硅;铝合金钎焊接头水冷后,Al-Si共晶组织和Zn-Al共析组织共存于焊缝中α-Al的枝晶间区域。当钎料中Si元素含量为4%时,焊后水冷的铝合金钎焊接头的抗剪强度达到最大值142.28 MPa。但是,当钎料中Si元素含量为5%以上时,焊缝中会形成较多的脆性共晶组织和初生硅颗粒,影响接头力学性能。     

非晶Cu-P钎料钎焊接头形成过程

通过对非晶Cu-P钎料不同钎焊温度下钎焊接头的研究,分析了非晶钎料与普通晶态钎料在钎焊过程中的不同.结果表明,非晶钎料的钎焊过程由液相产生前的固相扩散阶段液相流动铺展阶段以及液相产生后的固相扩散阶段组成.由于非晶钎料中原子的扩散能力比晶态钎料强,所以非晶钎料的"前扩散阶段"(固相扩散阶段)过程较为充分;在钎料熔化阶段,非晶钎料生成的液相比例较晶态钎料少,钎焊时用于固相扩散阶段时间较长,因此表现出更多的扩散焊特性.     

注铝不锈钢表面Al-Si钎料浸润性分析

通过分析电压施加下铝离子注入不锈钢表面后的化学状态,研究Al-Si钎料的浸润性能。结果表明,注入铝离子后可使Al-Si钎料界面的张力减小,浸润性能提高。增加铝离子注入量或升高温度都能够改善钎料的浸润性能。     

变质铝-硅钎料性能的研究

本文研究了铝-硅共晶钎料经锶变质后钎料及钎缝组织和性能的变化,并考察了少量铜对变质钎料的影响。结果表明,经锶变质的铝-硅共晶钎料在机械性能、抗腐蚀性能和工艺性能几方面均较未变质钎料有提高,在变质钎料中加入少量铜,可以进一步提高钎焊接头的抗腐蚀性。     

6061铝合金钎焊用钎料的研究

研究了6061铝合金钎焊用中温钎料Al-Si-Cu-Ni钎料的熔化特性、钎焊强度、钎料和接头抗腐蚀性能。结果表明,Al-Si-Cu-Ni钎料熔化温度与Al-Si-Cu钎料HL401接近,钎焊强度、钎料和接头抗腐蚀性能均优于HL401;Al-10Cu-10Si-2Ni钎料熔化温度低,抗拉强度和接头抗腐蚀性能高,适用于6061铝合金的钎焊。     

Al-Si-Cu-Ge钎料性能的研究

通过熔炼方法制备了一系列不同Ge含量的低熔点的Al-Si-Cu-Ge钎料.利用示差扫描量热仪(DSC)对钎料的熔化区间及显微组织进行分析和判定;研究上述钎料的铺展性能并通过感应钎焊方法实现2A12的焊接;通过接头抗剪强度评价钎料的力学性能.结果表明,加入Cu、Ge能够显著降低钎料熔点;能够与AI形成化合物,从而降低表面张力,极大地改善钎料的润湿性能;但随着Ge含量的增加,由于焊缝中脆性相的增加,导致焊后接头抗剪强度下降.