鋁合金釬焊技術(shù)

緒論鋁合金概述鋁合金是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的有色金屬結(jié)構(gòu)材料之一，廣泛應(yīng)用于航空、航天、船舶、機(jī)械制造、汽車、化工等行業(yè)。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)鋁合金結(jié)構(gòu)件焊接的需求日益增加，對(duì)鋁合金焊接性能的研究也不斷深入。

鋁合金的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)展，而電焊技術(shù)的發(fā)展擴(kuò)大了鋁合金的應(yīng)用范圍，使鋁合金焊接技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)之一。

鋁及其合金具有與其他金屬材料相比的許多優(yōu)良特性:第一，鋁及鋁合金價(jià)格低廉，易于制取。第二，鋁和鋁的密度很小，大約是鐵或銅的三分之一。但是高強(qiáng)度，通過(guò)一定程度的冷處理，可以加強(qiáng)基質(zhì)強(qiáng)度，某些牌號(hào)的鋁合金也可以通過(guò)熱處理處理。第三，鋁在銀、銅和黃金之后具有非凡的熱傳導(dǎo)能力。當(dāng)鋁的截面和長(zhǎng)度與銅相似時(shí)鋁的傳導(dǎo)力約為銅傳導(dǎo)力的61%，如果鋁的重量和截面與銅相同時(shí)，鋁的強(qiáng)度約為銅的200%。鋁的熱傳導(dǎo)率大約是銅的50%到60%。第四，鋁表面自然會(huì)產(chǎn)生一個(gè)密集的，堅(jiān)固的氧化膜，可以很好地保護(hù)自身免受腐蝕。該氧化膜能阻止進(jìn)一步氧化內(nèi)部金屬，鋁合金與濃硝酸、有機(jī)酸及食品基本不起反應(yīng)，通過(guò)人工陽(yáng)極氧化和著色，可獲得良好鑄造性能的鑄造鋁合金，加工塑性好的變形鋁合金。在強(qiáng)調(diào)節(jié)能和環(huán)保的今天，輕量化是實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸工具高速、節(jié)能、安全、舒適、環(huán)保等最有效的途徑，為了減輕結(jié)構(gòu)的重量,增加運(yùn)送效率和送貨速度,航空、汽車等工業(yè)中大量生產(chǎn),如航空、航海和高速動(dòng)力組件、高強(qiáng)度鋁合金制造飛機(jī)機(jī)身、機(jī)翼蒙皮等；在同一時(shí)間,為了提高汽車的速度，采用鋁合金制造發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、氣缸、主缸、與輪轂等特別是上世紀(jì)九十年代以來(lái)，全球的鋁工業(yè)進(jìn)入了一個(gè)飛速發(fā)展的時(shí)期，在汽車、航天等方面鋁合金被大量的應(yīng)用，鋁合金在于、汽車油箱、空調(diào)、散熱器、微波儀器、人造衛(wèi)星、火箭等領(lǐng)域，在降低能源消耗、提高效率和機(jī)動(dòng)效率等方面，鋁可替代鋼鐵、銅等來(lái)使用?？梢灶A(yù)言，在21世紀(jì)，鋁及其合金將在不同行業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮更大、更廣泛的作用。1.2鋁合金分類將某些合金適當(dāng)添加到冷加工或熱加工的鋁中，可以大大改善鋁中大部分的一些特性，常見(jiàn)的元素有硅、銅、鎂、鋅和錳。鋁合金可以分為鑄造和形變鋁合金，這取決于生產(chǎn)的成分和技術(shù)特征。形變鋁合金的材料和物體在外力下變形不易斷裂，主要是由鋁錠釓制而成，其中所含其它的合金元素量一般在5％之內(nèi)，依據(jù)性能可分為防銹鋁、硬鋁、超硬鋁合金、鍛鋁四類。（1）防銹鋁為Al-Mg系和Al-Mn系。抗拉強(qiáng)度比純鋁稍高，耐腐蝕性、塑性和焊性好，可通過(guò)冷加工硬化強(qiáng)化。主要用于制耐蝕性高的容器，蒙皮及受力不大的結(jié)構(gòu)件，如導(dǎo)管、油箱及生活器皿。（2）硬鋁為Al-Cu-Mg系合金，由于銅與鎂能形成強(qiáng)化相，所以抗拉強(qiáng)度高，但是耐腐蝕性差，在儀表、儀器、飛機(jī)制造中廣泛應(yīng)用。（3）在硬鋁基礎(chǔ)上加入鋅淬火后即為超硬鋁合金，多用于制造飛機(jī)中的受力件。（4）鍛鋁合金為Al-Cu-Mg-Si系合金，其特性與鋁相近，但耐蝕性和熱塑性上升，更適于鍛造，故名鍛鋁，用于飛機(jī)和內(nèi)燃機(jī)車上的承高載荷的鍛件或模鍛件。鑄造鋁合金是可以通過(guò)鑄造工藝直接加工獲得零件的鋁合金，鋁合金鑄件，這類合金種所含的合金元素含量一般比相對(duì)應(yīng)的變形鋁合金的含量多，該合金可以分四大類。鋁硅系合金：這類合金有較小的熱膨脹系數(shù)，有良好的耐磨性和鑄造性。在鑄造中用量最大的含硅量在4％-13％，添加一些銅和鎂來(lái)提高合金的耐熱性和機(jī)械性能。在結(jié)構(gòu)中廣泛使用，如氣缸塊、框架、架子。鋁銅合金：當(dāng)這種合金含有4.5-5.2%的銅時(shí)，它此時(shí)的強(qiáng)化最好，也可以通過(guò)添加少量的錳和鈦來(lái)加強(qiáng)性能，還可以提高鑄造的質(zhì)量，主要是用來(lái)制造可以承受力的鑄件。鋁鎂合金：強(qiáng)度高但是其密度小、含鎂量約為12％左右，該合金的強(qiáng)化效果最好。合金抗腐蝕性能好，有良好的可切削性，大量用于裝飾、螺旋槳、起落架等零件。鋁鋅系合金：通常加入鎂、硅等元素改善性能。經(jīng)過(guò)特殊熱處理后有比較高的強(qiáng)度，主要用于制造模型設(shè)備支架等等。1.36063鋁合金應(yīng)用6063鋁合金化學(xué)成分牌號(hào)化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（％）Si（硅）Fe（鐵）Mn（錳）Zn（鋅）Cu（銅）Mg（鎂）Cr（鉻）Ti（鈦）Al（鋁）60630.20-0.600.350.100.100.100.45~0.90.100.10余量6063鋁合金屬于Al-Mg-Si系合金，有良好的熱塑性、焊接性能、機(jī)械加工性能好、成型性能，并且可以高速擠壓成各種型材。6063鋁合金中Mg、Si元素起強(qiáng)化作用，形成強(qiáng)化相Mg2Si。Mg2Si在合金中含量約為1.2％。合金中Mg：Si=1.73:1，若Mg過(guò)量，合金強(qiáng)化效果降低。若Si過(guò)量，合金抗腐蝕性降低。6063鋁合金具有中等強(qiáng)度和較好的焊接性能，尤其是釬焊性能，為了實(shí)現(xiàn)高可靠性，焊件需要采用多次釬焊。因此6063鋁合金材料在國(guó)內(nèi)外信號(hào)發(fā)射設(shè)備、信號(hào)處理設(shè)備、接收設(shè)備等方面被大量使用。在航空航天領(lǐng)域的鋁材主要用在制作飛機(jī)外皮、機(jī)身框架、螺旋槳、旋翼、大梁、油箱、壁板和起落架支柱，以及用來(lái)建造火箭鍛環(huán)、宇宙飛船壁板等。鋁材在交通運(yùn)輸方面主要用于汽車、地鐵車輛、火車、高速轎車的車體結(jié)構(gòu)件材料，車門(mén)窗、貨架、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的零件、車身板、空調(diào)器、散熱器、輪轂及艦艇用材。鋁合金釬焊2.1鋁合金釬焊技術(shù)概述用鋁合金釬焊時(shí)，使用的的釬料要比鋁合金母材熔化溫度低，比釬料液相線的溫度高且比母材固線的溫度低，通過(guò)釬料的熔化把母材連接在一起。鋁合金釬焊近年來(lái)技術(shù)得到了很大的發(fā)展，是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)之一。我國(guó)是世界上最大的釬焊用鋁合金復(fù)合材料的制造和使用國(guó)，鋁合金釬焊有巨大的市場(chǎng)前景。在電子工業(yè)、核工業(yè)、家電工業(yè)、輕工業(yè)，電子、紡織、能源、建筑及家用電器等工業(yè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。用釬焊的方法進(jìn)行鋁及鋁合金的焊接具有很多優(yōu)點(diǎn)：焊接接頭不粗糙并且沒(méi)有坑，成形的焊件美觀；焊接的母材不變形，特別是采用加熱均勻（如爐中釬焊）的釬焊方法，焊件的變形量可以達(dá)到最小，可以保證焊件尺寸的精準(zhǔn)度；生產(chǎn)特別快，能實(shí)現(xiàn)一次完成多個(gè)零件和多道焊縫的釬焊；適用于鋁及鋁合金和其他材料的連接。但是釬焊也有許多明顯的缺點(diǎn)，其焊接性比較差，主要在于：鋁合金表面有一層致密的氧化膜，導(dǎo)致釬料不能很好的在母材表面鋪展開(kāi)，最終影響釬焊接頭質(zhì)量，此外，釬焊時(shí)裝配難并且要求較高等。釬焊溫度可以將鋁合金釬焊分為兩類，即為硬釬焊于軟釬焊。硬釬焊的焊接加熱溫度大于450℃，軟釬焊的焊接加熱溫度小于450℃。錫基、鋅基等低熔點(diǎn)釬料多數(shù)被鋁合金的軟釬焊所采用，焊接的接頭接頭硬度低，防蝕性能差，涂覆性能也不好；于此同時(shí)，有機(jī)釬劑主要被用來(lái)當(dāng)做鋁用軟釬劑，升溫時(shí)會(huì)輕易的失去作用和被碳化，工藝性能及其不好；因此，由于連接的性質(zhì)和技術(shù)方法有限，鋁合金低溫釬焊通常只用于連接鋁電纜、鋁燈泡、鋁制盒體等簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，鋁合金是目前最成熟、最廣泛使用、進(jìn)步最快的焊接方式。2.1.1鋁合金釬焊方法火焰釬焊、鹽浴釬焊、以及保護(hù)氣氛釬焊和真空爐中釬焊都是最常用的鋁合金釬焊方法，其加熱方法均不相同。

（1）火焰釬焊：是人力生產(chǎn)或機(jī)器自動(dòng)制作的。它還用于修理等方面，包括從足夠簡(jiǎn)單的管道到復(fù)雜的機(jī)械化部件的連接。氧-乙塊、氧-氫和氧-天然氣等氣體在火焰釬焊中被大量使用，也可以使用汽油-壓縮空氣等等。進(jìn)行焊接時(shí)，需首先在焊縫處使糊狀的釬劑鋪展開(kāi)，然后再使用火焰加熱，釬料在釬劑熔化后快速加入。母材的熔點(diǎn)與釬料的熔點(diǎn)差不多，鋁及其合金在焊接升溫時(shí)顏色不發(fā)生改變，所以通過(guò)外觀不能判斷焊接的溫度，由于釬劑的熔化時(shí)溫度沒(méi)有釬料的熔化溫度高因此可以起到溫度提醒作用。

（2）爐中釬焊：將母材在卡具上固定住然后放入升到規(guī)定溫度的釬焊爐內(nèi)完成釬焊。釬焊時(shí)釬焊爐內(nèi)的溫度需保持均勻，溫度差必須控制到最小。這是因?yàn)楹附訙囟葘⒔X合金的熔化溫度。母材上的釬劑在釬焊之前需要吹干，這樣可以避免釬劑的使用率。空氣和惰性氣體時(shí)氣氛釬焊的主要爐內(nèi)氣體。如果想方便焊件的清洗，可以選擇不濕潤(rùn)的氣體，使用這種氣體焊接時(shí)的釬劑用量也有所減少。鋁與其它金屬釬焊時(shí)，焊接時(shí)使用干性氣體的效果很好。鹽浴釬焊：在釬劑浴中放入母材并且全部浸入，這種方法可以一邊使鋁合金釬焊接頭加熱一邊放入釬劑。釬劑浴內(nèi)溫度散開(kāi)快且均勻；母材在釬劑中不與空氣接觸，因?yàn)椴簧裳趸铩⑩F劑質(zhì)量好，因此焊件的變形量可以降到最低。釬焊一次可以和其他方法所焊的焊接接頭一樣多。所以這種釬焊方法經(jīng)常被用來(lái)焊接結(jié)構(gòu)復(fù)雜接頭較多的焊件，如鋁換熱器等。真空釬焊：該焊接方法主要的焊接順序：把固定好的待焊件放入釬焊爐，把空氣抽出，當(dāng)爐子內(nèi)溫度升到規(guī)定溫度時(shí)，加入干性氣體如氬氣、氮?dú)獾鹊?，保持爐內(nèi)壓力在一定壓力值，這樣才能防止某些金屬元素提前蒸發(fā)從而造成缺陷。當(dāng)加熱到一定的焊接溫度時(shí)，將釬焊室抽到一定的真空度，有時(shí)還可以通入合金蒸汽，到一定的保溫時(shí)間時(shí)加入干性氣體。

該釬焊方法相比其他焊接方法有許多好處，例如省去了施加釬劑和釬料的費(fèi)用；不考慮焊接后焊件上釬劑的清洗；避免剩余的釬劑對(duì)環(huán)境的污染和水資源的污染。2.1.2鋁合金釬焊接頭鋁合金的釬焊接頭方式有許多種類。搭接、對(duì)接、斜接、T形接頭的為焊接最經(jīng)常用的焊接接頭。鋁合金釬焊接頭承載能力主要取決于接頭的方法。釬焊的搭接接頭硬度高，硬度最好的時(shí)接頭方法為搭接接頭，對(duì)接接頭的焊縫質(zhì)量最差。所以承受載荷的零件，一般設(shè)計(jì)成搭接的接頭形式。對(duì)接只用在承受載荷很小的厚壁構(gòu)件中。釬料強(qiáng)度一般低于母材，也有高于母材的，但其塑性、韌性總是低于母材。斜接接頭的焊接方法前度比對(duì)接接頭質(zhì)量高，但是加工的過(guò)程比較復(fù)雜。對(duì)接的焊接接頭方法，焊件焊縫的硬度比母材硬度低，焊件受到力時(shí)焊縫先被破壞。搭接接頭可以通過(guò)改變搭接長(zhǎng)度(連接面積)，依靠增大搭接面積，可以在接頭強(qiáng)度低于母材強(qiáng)度的條件下達(dá)到與母材等強(qiáng)度:此外由于搭接裝配要求簡(jiǎn)單，所以承受載荷的零件，一般設(shè)計(jì)成搭接的形式。釬焊接頭的缺點(diǎn):

1.只有加大焊接接頭的接觸面積才能使母材的強(qiáng)度接近釬料的強(qiáng)度，因?yàn)槟覆牡膹?qiáng)度比釬料的強(qiáng)度小很多。

2.對(duì)接接頭、T型接頭、角接接頭不能保證對(duì)間隙中釬劑的完全鋪展;

3.母材的使用量增加，結(jié)構(gòu)的壓力增加;截面突然變化，導(dǎo)致應(yīng)力集中。釬焊接頭設(shè)計(jì)原則:

1)焊件不平處和受力易變形部位上不能放焊接接頭，防止焊接力集中在一起；釬焊接頭也不能放在硬度大的部位，這樣可以防止釬焊接頭中應(yīng)力變大。釬焊接頭加入合適的墊片，用來(lái)防止不同材料焊接其熱膨脹系數(shù)過(guò)大。

3)釬焊不同尺寸的材料時(shí)，要多方面考慮釬焊薄件的釬焊接頭位置。不應(yīng)把填縫釬料在釬縫外圍形成的圓弧形釬角作為一種消除應(yīng)力集中的辦法。由于釬角大小不易控制，難免生成鑄造組織，甚至出現(xiàn)溶蝕和縮孔。

5)當(dāng)釬焊密封并且需要承受一定壓力的焊件，只考慮搭接方法

6)在接頭上有些情況如果需要工藝孔，如:箔狀型釬料加入釬焊接頭，而且釬焊接頭面積大且長(zhǎng)寬大小接近。2.2鋁釬料鋁基釬料主要用來(lái)釬焊鋁及鋁合金。其他金屬釬焊時(shí)，氧化物在釬焊的釬劑表面上的很難去掉，焊接接頭質(zhì)量的好壞取決于鋁是否和其他金屬生成化合物。鋁基釬料種類繁多，主要在鋁硅共晶、鋁硅銅共晶上加入其它可以改變性能的金屬元素。根據(jù)合金成分和生產(chǎn)方式的不同，美國(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)命名了幾十種各種牌號(hào)的鋁合金。由于各種牌號(hào)鋁合金材料的過(guò)燒溫度各不相同。目前鋁基釬料使用廣泛的大概有以下幾種：（1）Al-Si系釬料這一系列釬料熔點(diǎn)在570-630℃，硅的含量在7％-13％，除了Al-Si共晶成分外，還有過(guò)共晶、亞共晶以及添加元素低于5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的Al-Si合金。優(yōu)良潤(rùn)濕性和流動(dòng)性這些特性Al-Si系釬料都具備，釬焊接頭的抗腐蝕性好，釬焊的釬料有一定的可加工性，能加工成薄片兒狀態(tài)，因此使用率很高。Al-Si系釬料熔點(diǎn)較高，Al-Si共晶點(diǎn)溫度達(dá)到了577℃，因此，容易使母材發(fā)生溶蝕，影響其焊接性能。通常在Al-Si系釬料中加入合金元素，如Ni、Zn、Cu等稀土元素來(lái)改變焊接性能。Al-Si-Cu系釬料這類釬料在火焰釬焊中應(yīng)用最多，該釬料因?yàn)镃u元素的加入所以熔點(diǎn)比其它釬料低，并且只能以鑄棒形式使用，因?yàn)楹艽?，所以難以加工成片或絲。研究表明，Cu的加入，不僅大大的降低了釬料的熔點(diǎn)，釬料的流動(dòng)性也顯著增加，但是也帶來(lái)了顯著的影響，主要是在釬焊過(guò)程中，會(huì)形成金屬間化合物CuAl2，使接頭抗腐蝕性能下降。在釬料中含有少量銅時(shí)，固相線溫度會(huì)降低，釬料的易流動(dòng)，這是因?yàn)槿刍臏囟乳g隔寬。Al-Si-Mg系釬料溶劑釬焊大部分使用Al-Si系釬料，對(duì)于非溶劑真空釬焊來(lái)說(shuō)，只有添加了Mg元素的三元系A(chǔ)l-Si-Mg三元系釬料才能使用。焊接剛開(kāi)始時(shí)，Mg元素會(huì)變成Mg蒸汽，這是因?yàn)闋t內(nèi)溫度隨時(shí)間升高，升華吸收了爐子里的水蒸汽避免了因氧和水的存在，對(duì)焊接接頭產(chǎn)生的不利影響。其次，鋁合金表面穩(wěn)定的氧化膜(Al2O3)的存在，阻礙了母材和釬料的潤(rùn)濕作用，單純的依靠真空并不能有效的去除氧化膜，而Mg恰好能夠充當(dāng)活化劑起到去除氧化膜的作用。AI-Si-Mg這一系列釬料包括4N04、4104、4004、4005等。（4）Al-Si-Zn系釬料在將Zn添加到Al-Si晶體里面中后，流動(dòng)性和濕度都增加了，在Al-Si中增加了大約1%的抗腐蝕性化合物。釬料4245、4145標(biāo)準(zhǔn)單元基礎(chǔ)中加入9.3-10.7%Zn,釬料液相線溫度減少到560℃,主要用于焊接鑄造型鋁合金。（5）Al-Si-Ge系釬料研究低溫釬料意義有很大的作用，在釬焊時(shí)候應(yīng)該是母材不熔化，釬料熔化，為了實(shí)現(xiàn)這一要求，因此母材的固相線溫度要高于釬料熔點(diǎn)很多，如果接近時(shí)，釬焊的接頭性能會(huì)變得不好，因?yàn)槟覆纳系木Я０l(fā)生了變化。母材也易發(fā)生其他的缺陷。在強(qiáng)度高的某些結(jié)構(gòu)鋁合金中，不能進(jìn)行真空釬焊，也不能進(jìn)行爐中釬焊是因?yàn)楹琈g，導(dǎo)致的固的鋁合金相溫度低。焊接此類合金只能用低溫釬料，簡(jiǎn)單講液相線低于Al-Si共晶溫度釬料就是所謂的低溫釬料。Al-Si-Ge這一系列釬料為低溫釬料的例子熔化溫度在460-530℃之內(nèi)。近年來(lái),中國(guó)在這個(gè)釬料探索達(dá)到最大,總結(jié)了許多實(shí)驗(yàn)結(jié)論。他們所研究的這類釬料能釬焊復(fù)合材料和其他材料。但是該釬料的塑性很差，不能在生產(chǎn)工業(yè)中應(yīng)用，想要生產(chǎn)出成品只能采用單滾急冷凝固制箔法。在釬料中加入一些元素能改變釬料的性能，通過(guò)改善潤(rùn)濕性和流動(dòng)性發(fā)現(xiàn)新型釬料，茅本隆司等人用這種方法發(fā)現(xiàn)并制造了Al-Ge-Si-Mg系釬料，用這個(gè)釬料焊接，可以得到性能好而且塑性高的焊接接頭。用該釬料釬焊6061鋁合金，得到的接頭強(qiáng)度高于母材，達(dá)母材的90%以上；在釬料中加入硫元素后形成的釬料釬焊7003合金，其接頭強(qiáng)度高于340MPa,達(dá)到了母材的85%以上。

(6)其他

還有像Al-Si-Cu-Zn系、Al-Cu-Ag-Zn系這些四種不同元素素組成的釬料

，在這些三元系釬料的基礎(chǔ)上添加第其他元素就形成了四元釬料，Al-Si-Cu-Zn系釬料的熔化溫度比其他釬料高，三元系A(chǔ)l-Si-Cu系和Al-Si-Zn系釬料，當(dāng)在Al-Si中加入Cu和Zn元素，就會(huì)改變了力學(xué)性能，并且加大了鋪展性和潤(rùn)濕性。2.3鋁釬劑鋁及鋁合金釬焊時(shí)候影響質(zhì)量的主要因素是因?yàn)殇X外層會(huì)與空氣發(fā)生反應(yīng)形成化學(xué)膜，釬焊前只有把膜用化學(xué)方法去掉才能得到比較好的焊件。使用釬劑用來(lái)減小釬料與母材張力的同時(shí)也可以去除表面所生成的氧化物，一般把比450℃高的釬焊時(shí)所用的釬劑成為硬釬劑，把比450℃低的釬焊時(shí)所用的釬劑成為軟釬劑鋁是鋁和鋁飛行的主要障礙之一。只有將氧化膜從表面移除，才能獲得高質(zhì)量的焊接接合。鋁和鋁合金可用于從表面去除氧化外殼，降低母親材料和鉆頭之間的表面拉力。電弧焊通常溫度高于450℃用電動(dòng)嚴(yán)厲電劑劑量低于450℃電動(dòng)軟電動(dòng)劑量的劑量。硬釬劑按所含基體組成分為氯化物基硬釬劑和氟化物基硬釬劑兩種。氯化物基鋁用硬釬劑

通常由基質(zhì)、、使界面運(yùn)動(dòng)的釬劑三部分組成了氯化物基鋁用硬釬劑基質(zhì)是由釬劑中所有成分的溶劑，它能掌握著與釬料匹配的熔點(diǎn)溫度。不與母材發(fā)生化學(xué)反應(yīng)氣人性能穩(wěn)定，主要組成物為堿金屬。去除化合物劑通常由堿性金屬和堿性金屬的氟組成。這主要是氟離子的脫膜效應(yīng)，它主要與氟離子的濃度有關(guān)，與化合物的種類無(wú)關(guān)。但是氟化物通常在添加后會(huì)增加熔化的核心溫度，所以我們需要控制比例。

(3)界面活性劑含有金屬離子。按道理講，只要電位比鋁離子多的金屬離子都可以用來(lái)使界面活動(dòng)。釬劑與其他金屬反應(yīng)時(shí)，鋁會(huì)成為離子進(jìn)入到釬劑，并且金屬離子會(huì)附著在母材的表面上。這種方法能防止一些不必要的缺陷發(fā)生，還能保證沒(méi)有水解且成分均勻，因此這個(gè)方法最理想。

二、氟化物基鋁用硬釬劑

氯化物釬劑有許多缺點(diǎn)，比如該釬劑受潮后會(huì)形成化合物，此化合物為酸性，腐蝕母材與釬焊接頭，從而產(chǎn)生許多現(xiàn)象。但是長(zhǎng)久以來(lái)，氯化物釬劑由于獨(dú)有的性質(zhì)和活性好等好處被大量用于鋁合金的釬焊。用該釬劑釬焊會(huì)增加成本，也會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染。

鋁用軟釬劑按釬劑原料種類又可分為無(wú)機(jī)軟釬劑和有機(jī)軟釬劑。

一、無(wú)機(jī)軟釬劑主要由多種鹽組成，如ZnCl2、SnCl2和NH4Cl。它們的熔化溫度較低，在170℃-200℃之間，所以適用軟釬焊的溫度范圍。此外，他們還引入了氟化物用來(lái)的分解化合物形成的膜。釬劑的積極強(qiáng)化與使用高濃度的鹽中的重金屬,期間他們可以應(yīng)對(duì)和鋁金屬表面反應(yīng),但同時(shí)大量的析出副產(chǎn)品AlF3混入更粘稠,導(dǎo)致焊點(diǎn)變得不干凈。此外，腐蝕問(wèn)題可能是由污垢引起的。

二、有機(jī)軟釬劑主要由三乙醇胺一氟硼酸鹽型釬劑組成，這種釬劑以該物質(zhì)為基礎(chǔ)，然后溶于溶液中，如氟羅拉酸鋅、氟硼酸銨或其他幾種溶于有機(jī)氨基酸溶劑。薄膜的變形主要是由氟化物組成的，它會(huì)在適當(dāng)溫度下分解，在適當(dāng)溫度下，重金屬會(huì)析出沉積金屬，以改善鋁表面的金屬潤(rùn)滑劑。雖然三乙醇胺在高溫下溶解氧化鋁，但過(guò)程非常緩慢。其主要影響是，對(duì)氟硼酸鹽的強(qiáng)烈除顫效應(yīng)用來(lái)緩沖，這促使重金屬顆粒在鋁表面薄而均勻地分泌為涂層，從而使釬料展開(kāi)的更均勻。這種釬劑現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于鋁燈，用于白熾燈的鋁燈座。201釬劑在國(guó)內(nèi)一般使用比較多，這是一種活躍的、流動(dòng)性強(qiáng)的釬劑，焊后殘?jiān)枰獜氐浊逑础?01釬劑置空氣中30分鐘左右就能潮解，需要201釬劑和無(wú)水乙醇調(diào)成溶液使用，以避免這種現(xiàn)象。Nocolok釬劑是一種快速進(jìn)步的釬劑，主要用于傳統(tǒng)的鋁包裝中，作為氯鹽釬劑，在加熱時(shí)具有活性和穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。焊接時(shí)可以使用各種各樣的熱源，既方便又便宜。這種釬劑的缺點(diǎn)是，氯化離子對(duì)基本物質(zhì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕作用，吸收水分和不那么容易保存，焊后需要洗滌等步驟很重要。20世紀(jì)70年代末，一種幾乎不溶解的無(wú)腐蝕性的釬劑迅速進(jìn)化。該釬劑溶解在水中很少，以避免容易吸收的氯化鉀溶液的缺陷，它也是腐蝕性的，因此被稱為noclock。Nocolok釬劑作為薄薄的白色粉末,主要成分氟鋁酸混合物,在其他條件下，金屬元素進(jìn)入焊接面,冷卻后,會(huì)形成模糊不清的化合物,厚度約為1～2μm,其余釬劑不會(huì)被潮吸收，也不會(huì)溶解在水溶劑中。雖然氟化鉀在水中溶解的程度很小，但它的熱穩(wěn)定性并不穩(wěn)定，化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在空氣加熱時(shí)。近年來(lái)，有許多關(guān)于改進(jìn)方法的報(bào)道，主要原因有兩個(gè):另一個(gè)是開(kāi)發(fā)新的氟化鉀應(yīng)用方法。另外，增加其性能。本章小結(jié)釬焊是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中常用的焊接方法之一,本章主要對(duì)鋁合金釬焊進(jìn)行了大概的介紹以及常用的鋁合金釬焊用釬料、釬劑及接頭形式。實(shí)驗(yàn)的方法及過(guò)程3.1實(shí)驗(yàn)材料母材：本實(shí)驗(yàn)采用6063鋁合金，該鋁合金熔點(diǎn)一般在655℃左右的溫度區(qū)間內(nèi)，密度為2.71gcm3。3.1.2釬料釬劑選擇本文實(shí)驗(yàn)中采用的是鋁硅釬料，該釬料的固相線為577℃。實(shí)驗(yàn)釬劑為201釬劑，需與水配成粘稠狀使用。3.2焊前準(zhǔn)備工具：手套、燒杯、玻璃棒、鑷子、天平、脫脂棉、鉗子、吹風(fēng)機(jī)；No320、No800、No1500的水磨砂紙、自制夾具（如下圖）。溶液：濃度為10％NaOH溶液、濃度為30％的稀硝酸和丙酮溶液實(shí)驗(yàn)所用熱處理爐：坩鍋式電阻爐（如下圖）夾具坩鍋式電阻爐3.3實(shí)驗(yàn)步驟1.用No320、No800、No1500的水磨砂紙將6063鋁合金試件打磨光亮，然后使用拋光機(jī)進(jìn)行拋光將磨好的薄件用丙酮去除表面油垢在濃度為10％NaOH溶液中浸泡30s后用流動(dòng)的清水清洗在稀硝酸溶液中浸泡10s左右后用流動(dòng)的清水清洗，用吹風(fēng)機(jī)吹干將兩塊處理好的試件采用搭接的方式裝配在夾具上并固定好，搭接量為薄件的2～5倍。將井式熱處理爐溫度升到預(yù)定溫度，將試件放入爐內(nèi)。焊接完取出時(shí)，在空氣中冷卻后再觀察。改變保溫時(shí)間和釬焊溫度，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，找到焊縫成形最好的條件在釬焊溫度區(qū)間和保溫時(shí)間相同下，改變搭接量得到的焊接試件。如下圖二倍搭接量，焊接溫度610℃，保溫時(shí)間15分鐘三倍搭接量焊三倍搭接量焊件，焊接溫度630℃，保溫時(shí)間15分鐘四倍搭接量焊件，焊接溫度610℃，保溫時(shí)間15分鐘四倍搭接量焊件，焊接溫度610℃，保溫時(shí)間15分鐘五倍搭接量焊件五倍搭接量焊件，焊接溫度610℃，保溫時(shí)間15分鐘實(shí)驗(yàn)得出保溫時(shí)間為15分鐘，釬焊溫度控制在610℃-630℃之間釬焊接頭質(zhì)量最好。通過(guò)外觀觀察，三倍搭接量和四倍搭接量的焊件焊縫成形最好，二倍搭接量和五倍搭接量焊件焊縫成形一般。本章小結(jié)本章主要對(duì)釬焊實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一個(gè)比較完整的描述，經(jīng)過(guò)了多次實(shí)驗(yàn)，最終得出結(jié)論，保溫時(shí)間為15分鐘，釬焊加熱溫度控制在610℃-630℃之間內(nèi)會(huì)取得相對(duì)較好的焊縫。三倍搭接量焊件和四倍搭接量焊件焊縫成形最好。第四章金相與硬度實(shí)驗(yàn)4.1金相實(shí)驗(yàn)1.磨光過(guò)程（1）粗磨：因?yàn)殇X合金比較軟，先用銼刀銼平試樣表面。（2）將試樣用No320、No800、No1500、No2000水磨砂紙依次打磨，將焊縫面磨的沒(méi)有劃痕。砂紙不可跳躍，否則可能掩蓋前道砂紙留下的粗劃痕，也可能會(huì)延長(zhǎng)是下道砂紙的磨制時(shí)間延長(zhǎng)。2.試樣拋光目的：磨光水磨砂紙留下的劃痕，改善組織的分辨率。機(jī)械拋光：先在細(xì)帆布作為拋光織物上粗拋，再放在絲絨作為織物上細(xì)拋。拋光是需要在織物上噴上氧化鋁懸浮液和水。3.侵蝕步驟侵蝕液的配置：本次實(shí)驗(yàn)用氫氟酸水溶液。侵蝕劑：用0.5％氫氟酸水溶液。把拋光完畢試件用水沖洗，擦酒精，擦侵蝕液35秒，再用水沖洗，最后用吹風(fēng)機(jī)吹干。4將腐蝕好的試件放到金相顯微鏡上觀察，設(shè)備照片如下圖5.分別在50倍和100倍的倍數(shù)下觀察焊縫；100倍和200倍的倍數(shù)下觀察母材如圖4.1、圖4.2。圖4.1100倍母材圖4.2200倍母材純鋁中主要雜質(zhì)為鐵和硅。當(dāng)鋁中鐵和硅的含量很少時(shí)，硅可融入基體。而鐵形成針狀或細(xì)條狀A(yù)l3Fe相。w（Mg)小于2％的Al-Mg系合金為單相α固溶體，隨著含鎂量的增加，組織中會(huì)出現(xiàn)β（Al8Mg5）相。在母材α固溶體的基體上分布著Al6Mn和β（Al8Mg5）相、及少量Mg2Si、Al3Fe等雜質(zhì)相，經(jīng)熱擠壓的強(qiáng)烈變形，鑄態(tài)化合物被破碎，擠壓冷卻后呈小顆粒裝均勻分布于基體上。圖4.350倍觀察搭接量為2倍焊縫圖4.4100倍觀察搭接量為2倍焊縫圖4.550倍觀察搭接量為3倍焊縫圖4.6100倍觀察搭接量為3倍焊縫圖4.750倍觀察搭接量為4倍焊縫圖4.8100倍觀察搭接量為4倍焊縫圖4.950倍觀察搭接量為5倍焊縫圖4.10100倍觀察搭接量為5倍焊縫通過(guò)觀察圖片中焊縫，搭接量為兩倍時(shí)，焊件焊縫中有小部分沒(méi)焊上；搭接量為三倍時(shí)的焊件焊縫成形最好;四倍搭接量焊件，焊縫中有焊流出現(xiàn)；搭接量為五倍時(shí)，由于搭接量大，釬劑沒(méi)流過(guò)去，部分焊縫明顯沒(méi)焊上。搭接量為三倍時(shí)，釬焊焊縫質(zhì)量最好。。4.2硬度實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟：1.打開(kāi)維氏硬度計(jì)電源，調(diào)節(jié)力度（本次硬度實(shí)驗(yàn)選用了0.025公斤力）。2.放置試樣，調(diào)節(jié)樣品臺(tái)高度，將試樣放到樣品臺(tái)上，旋轉(zhuǎn)鏡頭，觀察試樣，以再次確定位置，并且調(diào)節(jié)使得試樣表面可以看見(jiàn)。3.旋轉(zhuǎn)壓頭，按下啟動(dòng)按鈕，過(guò)程中會(huì)數(shù)字顯示10-1，當(dāng)卸載完成后會(huì)有“滴滴”的提示音4.自動(dòng)卸載力，旋轉(zhuǎn)鏡頭，觀察壓痕，鏡頭里面會(huì)出現(xiàn)兩條線，用來(lái)卡住壓痕對(duì)角線。左右對(duì)角線與兩條線對(duì)齊確認(rèn)；卡位線旋轉(zhuǎn)90°，上下對(duì)角線與兩條線對(duì)齊確認(rèn)后會(huì)自動(dòng)顯示硬度值。6.在0.025公斤力的條件下，在焊縫處做三次實(shí)驗(yàn)、母材處左右兩邊分別做兩次實(shí)驗(yàn)，并取平均值。見(jiàn)下表。7.實(shí)驗(yàn)所用儀器見(jiàn)下圖圖4.12HVS-1000型數(shù)顯顯微儀表4.12倍搭接量焊件硬度測(cè)量焊縫硬度母材硬度第一次硬度測(cè)量98.5HV0.02549.5HV0.025第二次硬度測(cè)量110.3HV0.02550.2HV0.025第三次硬度測(cè)量95.7HV0.02553.6HV0.025第四次硬度測(cè)量未測(cè)量52.2HV0.025硬度平均值101.5HV0.02551.4HV0.025表4.23倍搭接量焊件硬度測(cè)量焊縫硬度母材硬度第一次硬度測(cè)量71.3HV0.02554.4HV0.025第二次硬度測(cè)量65.5HV0.02551.2HV0.025第三次硬度測(cè)量56.3HV0.02557.5HV0.025第四次硬度測(cè)量未測(cè)量62.7HV0.025硬度平均值64.4HV0.02556.5HV0.025表4.34倍搭接量焊件硬度測(cè)量焊縫硬度母材硬度第一次硬度測(cè)量61.8HV0.02547.6HV0.025第二次硬度測(cè)量45.0HV0.02547.6HV0.025第三次硬度測(cè)量47.6HV0.02547.6HV0.025第四次硬度測(cè)量未測(cè)量5