新型铝用钎剂的研制及其去膜机理研究

【摘要】由于铝合金的独特特点使其普遍应用于各行各业中,采用钎焊对铝合金进行连接,工件的相对变形及应力都很小,还能够保证工件尺寸的精密性。但是铝合金表面具有一层极为活泼的氧化膜提高了钎焊的难度,钎焊时常采用钎剂来除去母材和钎料表面的氧化膜,钎剂覆盖在钎料和母材表面上防止其被再次氧化,并且降低熔态钎料与母材之间的界面张力,促进钎料的润湿铺展。氯化物钎剂活性高、稳定性好而得到广泛应用,但其易吸潮、残渣腐蚀性强而逐步被淘汰。Nocolok钎剂(AIF3-KF钎剂)不吸潮、无腐蚀而得到迅速发展,但是较高的熔点限制了其使用范围,对含镁铝合金去膜的活性较差。在Nocolok钎剂基础上开发出来的AlF3-KF-CsF钎剂和AlF3-CsF钎剂,显著的降低了熔点,由于CsF的加入对含镁铝合金的去膜具有独特的优势。本文正是在AlF3-KF-CsF钎剂的基础上加入第四组元来进一步提高钎剂的活性,并通过XRD、EDS、DTA等方法对钎剂性能进行分析。在AlF3-KF-CsF钎剂的基础上添加第四组元,设计并采用水调法制备出了AlF3-KF-CsF-ZnCl2、AlF3-KF-CsF-ZnF2、A1F3-KF-CsF-Si、AlF3-KF-CsF-K2SiF6、AlF3-KF-CsF-CuCl2、AlF3-KF-CsF-Zn共六组钎剂。钎料采用自制的Al-Si-Cu钎料,其成分为A172Si6Cu15Zn4Sn3.研究发现,在钎剂中加入ZnCl2、ZnF2、Zn、Si、K2SiF6可以在钎焊时产生传质作用,提高钎剂的活性,对比ZnCl2、ZnF2、Zn,发现加入ZnCl2的钎剂效果最好,ZnF2的次之,加入Zn的效果比前两者差,但仍比三元钎剂的效果要好。对比加入Si和K2SiF6的钎剂,发现加入同等质量分数Si粉的钎剂强度更高,在钎剂中加入硅化物的强度比加入锌化物的总体强度要高,Si的传质作用要比Zn的传质作用强。在钎剂中加入CuCl2是不可行的,Cu的氧化问题以及Cl-的腐蚀严重恶化了接头质量。在钎剂中加入Cu粉和Si粉进行自钎的研究,发现在空气中无法形成接头,分析得知铜的氧化问题不可解决,采用高频感应钎焊配合氩气做保护气体可以实现自钎。对钎剂与纯铝板和6063锻铝板反应后每一圈的成分做XRD分析,可知新型钎剂是靠物理作用和化学作用复合在一起来去除氧化膜的,钎剂熔化后覆盖在母材表面,松动氧化膜,和氧化物发生化学反应进而溶解氧化膜。
【作者】范百震；
【导师】路文江；俞伟元；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】AlF3-KF-CsF钎剂；第四组元；氧化膜；钎焊性能；去膜机理；

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