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1、金毛细钎焊的研究［摘要］文章以LY12铝合金板为研究对象，采用播接接头的形式，采用自行配制的氯化物钎剂(NH4C1含量为8%、NaF含量为2%和ZnC12含量为90%)来去除合金表面的氧化膜，在大气环境中填加Zn-Al共晶钎料进行毛细填缝钎焊实验。研究工艺参数对毛细填缝过程及扩散的影响，并利用光学显微镜、SEM对接头的微观组织进行分析。［关键词］LY12铝合金；毛细填缝；氧化膜Zn-Al共晶组织；铝基固溶体［作者简介］王鹏，南车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心助理设计师，山东青岛，266111［中图分类号］TG454［文献标识
2、码］A［文章编号］1007-7723(2013)02-0028-0008铝及其合金以其良好的导热、导电性，以及密度小、抗腐蚀性较强的物理化学性质和较低的价格，广泛于轨道交通、航空、航天、船舶、汽车制造业等领域。随着焊接技术的发展，铝合金焊接的方法也逐渐增多，铝及合金的钎焊问题，是近年来研究最多、发展较快的领域之一。它具冇加热温度低、钎焊件变形小、尺寸精度高、填充金属选择多等优点。铝合金的中温钎焊技术可以实现其可靠连接。山于铝合金块表面有一层化学性质非常稳定的氧化薄膜，它的熔点高达2050°C,难以去除，它会阻碍钎焊的进一步进行，所
3、以在焊接前必须先给以去除。去膜的方法有机械去膜或钎剂去膜等。钎焊时采用比母材熔化温度低的钎料（如加-A1钎料，其熔点为380°C）,在高于钎料液相线而低于铝合金固相线的操作温度下，使钎料熔化成液态，在铝合金的间隙或表面上润湿、毛细流动、填充、铺展，与母材相互作用，冷却凝固成坚固的接头，从而将被钎焊铝合金连接在一起。钎焊时钎缝的间隙大小，加热温度以及保温时间等一工艺参数对接头质量影响很大，有必要研究这些工艺参数的影响规律。一、试样制备（一）实验材料试验所用材料规格为3mmX15mmX55mm的LY12铝合金板，材料的化学成分（质量百
4、分比）见表1。试验中所用的钎料为Zn-Al钎料，熔点为380°C,制取长约15mm左右的柱棒钎料。Zn-Al共晶合金钎料的化学成分（质量百分比）见表2。试验所用的钎剂由NH4C1、NaF和ZnC12配制的氯化物钎剂，都呈白色结晶粉末，将它们按8：2：90的比例配制。其中NH4C1是基本组元，作用是使钎剂具有需要的熔点，溶解钎剂中的其他组元的作用，在铺展时形成致密的液膜。NaF是去膜组元，主溶解钎焊金属和钎料表面氧化膜的作用。ZnC12是活性组元，它可以加速氧化膜的清除并改善钎料的钮展[2]（P20〜35）。（二）实验方法先将木材试
5、片及钎料用砂纸和丙酮对其表面进行处理，将共晶钎料棒置于搭接接头侧端，然后在用钎剂将其盖上，并在接头的另一端也加上钎剂。钎料和钎剂在LY12铝合金板上的放置如图1所示。（三）工艺过程图2为毛细填缝连接工艺过程图，过程如下：1.升温阶段：待试件装配完好后，从室温开始以一定的升温速率加热一段时间到达320°Co2.钎剂去膜和钎料填缝阶段：加上钎料和钎剂，焊剂立刻熔化，并在毛细力的作用下向钎缝流动，待温度接近380°C时开始与母材表面的氧化膜反应将其去除，同时发生了液态焊料的铀展并填缝，然后在高于其熔点的温度保温一段时间。该过程是液相扩散
6、连接工艺的极为重要的基础部分。3.降温阶段：反应结朿后，关掉电源冷却至室温，焊接过程结束。二、不同间隙的填缝过程采用LY12铝合金材料，Zn-Al钎料，搭接长度为15mm,加热温度为390°C,间隙分别为1OOpm、200pm、300pmo由图1看出其他工艺参数相同间隙不同时，钎料的毛细填缝情况。山图3宏观照片看出其他工艺参数相同间隙不同时钎料的填缝能力是不同的，间隙为300pm时，钎料几乎没有填缝（如图3,a）,间隙200um时，钎料填满了整个钎缝（如图3,b）。间隙宽度减小到100Pm时钎料同样可以填缝，但钎缝屮冇很多空隙（如
7、图3,c）。将图3（b）中1处放人得到图4（a）,可以看到钎缝很饱满，中间镇满了钎料。钎缝中有些微小的气孔，是钎剂反应和产生的。将图3（C）中2处放大得到图4（b）,图中钎缝处上下母料没有相连，母材的表面还有一些钎剂量反应后的残留物。将200urn的试样经腐蚀后进行显微观察如图4(c)所示，在界面处放大得到图4(d),可以看到界面接合得很好。三、不同温度下保温5min采用LY12铝合金材料，Zn-Al钎料，搭接长度15imn,钎缝间隙为200um,将试件加热到320°C放上钎料和钎剂，然后分别升温到380°C,400°C,425°
8、C保温5分钟。从图5可以看出随着加热温度的增加，钎缝的宽度也增加，380°C时最窄，450°C时最宽。并且从母材向钎缝中生长的柱状晶粒也随着温度的升高而增多，变粗，在380°C时只冇在靠近界面处有柱状晶粒，大约占整个钎缝的1/5,溶解宽度大约为20
