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铝钎焊的焊前准备和焊后处埋

时间:2020-03-05 16:36:19 编辑:小编 点击:


铝钎焊的焊前准备和焊后处埋 Pre-brazing Preparations and Post-brazing Operations 沈阳北真真空一家专业生产真空炉的厂家,完整的售后服务为您保驾护航,免费咨询电话:13998872066

接头和夹具的设计 Joint and Jig Design


  • 通常简单的铝钎焊都是使用搭接、套接或T接 完成,对许多有特殊要求的钎缝,如需要密封、特殊受力或要求无变形的钎缝等,则需认真考虑钎缝的设计。

设计钎缝有几个基本情况需要注意:

  • 钎焊时,钎缝宽度的变化对工装精度的影 响,特别是使用片状钎料(夹入钎缝屮)和压桓钎料的板材时,钎料熔化后,要注意工件整体尺寸 的变化u铝合金的线胀系数比通常的金属约大1/3, 因此钎焊的夹具应采用挠性的。

  • 铝合金在钎焊受热时会软化,纤细而垂直的t件一定要进行支撑?

  • 对一些需耍进行热处理的铝合金件,钎焊 后为恢复原来强度而需淬火时难免会有变形,零件应考虑留有加工余量。

  • 铝钎焊的钎缝I'ul隙影响钎焊工艺和钎缝的质 5。间隙越窄,熔态钎剂、钎料在钎缝中的毛细作 用越强,但易夹渣;间隙太宽,钎料难于流布到尽 头,钎缝的应力也不均匀。

  • 在自然摆放的状态下,熔化的钎剂和钎料会自动保持合理的钎缝间隙。有特殊间隙要求的钎缝如 何保持?可以用磨尖的细锥在欲钎焊的母材的面上 轻轻撞刺一些小孔,小孔边缘的翻卷可以帮助维持 间隙的宽度,夹装后再进行测量以保持需要的间 隙。对法兰或T形接头,欲保持间隙也可以采用针 刺小孔的办法。

  • 钎焊接头处的盲孔和封闭的空M是不允许存在的,必须有排气或排出残留钎剂的通道。图242所 示为实心的杆插入平板上的个孔中进行的钎焊, 接头处形成封闭的空间。左边的接头不正确,心边 的正确。排气、排淹的孔不-定放在下边,放在其 他位背也可以。如果钎焊的中心芩件不是实心的杆 而是开n的管材,则不存在专设排气孔的问题。

  • 在铝钎焊实践中,会遇到各种形式的钎焊接头,一般很少采用对接方式,这是因为对接的钎焊面很小,钉缝两侧形不成圆角,而钎料的强度往往又低 于母材。图243所示为各种典型钎焊接头设计。

  • 在板材耑要做直线连接吋,常用搭接钎焊接头 代替简单的对接来增强接点的强度。在钎焊较薄的 板材(<3mm),而两部分板材厚度、强度又不同 时,搭接适当的长度应该是薄侧(或弱侧)板厚 的2~3倍。如果板材的强度更高或钎料的抗剪强 度更低时,搭接的长度还应加大。

  • 在大面积搭接的情况下,为了防止屮心围阱和 夹渣,如果设计允许,可以在上面一片材料上打若 干小孔,以利气体和残余钎剂的排出。

钎焊时钎料的供给有三种方式:

  • 将钎料安顿在紧靠钎缝间隙的旁边=使用压植钉料的板材。

  • 钎焊时手工临时供给。

  • 第一种供料可以采用成形的钎料进行安顿:成塑的商品钎料很多,有丝、棒、片/环、垫圈、管 等各种形式,可以根据需要采用。例如,管与法兰 连接可以采用环形针料,大面积搭接可以在间隙中 夹人钉料箔等。最常用的还是丝状和棒状的钎料, 可以将钎料丝剪成小节,仔细考虑好工件上熔化钎料的行走路线,布置许多点安顿若干钎輯小节,这样可以一次完成长而复杂交铕的多个钎缝:

安顿钎料时需注意以下几点:

  • 不要让培态钎料在钎缝中做过远的流动,以免熔蚀母材和钎缝组织不均匀。

  • 如果钎料质量相对于母材来说过于细小,一定要将它放在一个稳当的地方,如沟、槽中,以免因热容景小,先熔未及润湿母材而滚走。如果母 材各部件质景相差很大,钎料当靠在大质a的部 件上,使其受热时能和大质霞部件的温度一致=如果钎焊时的加热主要是依靠热源的辐射传 热,如在火焰自动钎焊线上和炉中,则要防止母材尚 未升温到预定钎焊温度前钎料即过熔化而滚走。

  • 用无水丙《将氯化物钎剂调成糊,把钎料粘在需要的位置上,并在上M用少许钎剂糊疱盖, 可以减小上述2)、3)项引起的问题?

  • 工件的夹紧和固定:简申零件轩焊时,+需特殊固定,零件本身的重量即足以保持原位。盐浴钎 焊则必须用夹具固定。火具的设计可以根据具体情 况决定,但应尽簞减少夹具本身的体积和质量,并采 用挠性、弹性的材料,最好采用发蓝处理的钢材或氧化处理的不锈钢以免让夹具和铝母材也被钎焊在一 起,但这种材料的夹具不能用于盐浴钎焊。盐浴中 较好的夹具材料是imonel X750,它比不锈钢的耐蚀 性要高出好儿倍。图244所示为种簧式的夹具。

  • 使用夹具总是十分不便的車,无论是占据空间,还是耗热、沾轩剂后的清洗等诸多方面总是比 较麻烦3因此在工厂中,尤其是有批量生产的工厂 中常使用自夹紧接头,即用铆钉、机械胀管、凸线 压紧、锁缝甚至定位焊等办法固定而不采用夹具。图245所示为些自夹紧接头的类铟。

工件的预清洗 Pre-cleaning of Workpieces to be Brazed


  • 被钎焊的工件必须仔细除去表面的各种污物、 过厚的氧化膜和加工带来的油污,否则不能获得良 好的钎缝。去除工件表曲油脂最现想的方法是在一个密闭 舱内用有机溶剂的蒸气冲刷太除。用三氣乙烷、四 氣乙烯或其他商品溶剂的蒸气冲洗,也可以用石油 类溶剂或氯化烃类溶剂刷洗。

  • 水溶液去油的配方最好用磷酸三钠的碱性水溶 液加少许洗洁净(烷基苯磺酸钠)类的表面活性 剂刷洗,最后用水冲净。

  • 油污除尽以后,应该有一个判断铝合金表面氧化膜的厚度是否影响钎剂功能的方法。凭目视表面 氧化暎的状态十分不可靠,有时看似氧化很利害而 ?实氧化膜很#。相反,很光滑平整的表面有时却有一层很厍的氧化膜。氧化膜的厚度是否适于宜接 钎焊,可以简单地用微欧姆计测合金的表面电阻来判断。常见铝合金的表曲电阻见表2-17。总的来说,这种测定不甚精确,各点、各面数值舍时相差其大,可以多测一些点。如果表面电阻介于表的范 围之内或低丁?此值,即为表而膜足够薄,适于直接钎焊。

  • 过厚的氧化膜可用不锈钢擦丝或铜丝刷打、磨 等方法局部去除。一定不要用砂布或砂纸,谨防有 砂粒嵌人到铝面上。大面积淸除氧化膜常用化学方 法。通常用《KNa0H)为5%的氢氧化钠溶液清洗, 温度保持在60T左右,,清洗时放出大童氢气,夹 带大*碱雾对呼吸道刺激很利害,并易着火爆炸, 应在良好通风处进行。随着淸洗反应的进行,温度 会很快上升,应注意降温,以免反应过于剧烈。

  • 在上述热溶液中,每分钟大致使铝母材减薄约 25pm。氧化膜去除的同时,碱溶液主要溶??纯铝 而留卜合金元素形成黑色浮渣或貼在母材表面的沉 渣。合金元素量愈大,黑色浮渣愈多,因此清洗铝合金时,应注意控制溶液的溫度和?ff洗的时间,有 时宁可用更稀一些的清洗液。

  • 表2-17常见铝合金的表面电阻

Table 2-17 The surface resistance of commonly电阻
used aluminum alloys
GBAA




3004500-3000


5A02(LF2)50521000-10000
GBAA
8A06(L6)1100100-5006A02(LD2)60611000-20000
3A21(LF21)3003300-100070392000-20000
  • 碱洗的时间最好控制在10 ~ 15s以内,喊液在去除氧化膜时+是均匀地蚀去一层,而经常将母材 蚀出高低不平?的凹坑和留下一些碎屑。图2>46所 示为20丨4合金用NaOH溶液清洗后表曲的SEM图像。由此可见碱溶液的清洗应在严格控制条件下进 行,切忌过度。

  • 碱洗以后应该用清水仔细冲净碱液。残余的微量碱液完仝冲净是很难的,合金留下的黑色沉渣也 不能靠水洗冲掉,用酸浸泡则很容易都去除?为了 防止酸对铝材的腐蚀应该采用氧化性的酸,通常在 室温下使用稀的硝酸或铬酸(CrO,水溶液加一些 重铬酸钾)来冲洗。据报道,国外某工厂使用稀 硝酸加体积分数为0.5% 的氢氟酸,有的使用添加高达20%的氢氣酸有更佳的出光效果。最全面先容铝及铝合金淸洗液的配方和操作可参考 Wemick 和 Pinner 的专著。

  • 用酸浸泡后应该再用水冲净,最后1 ~2次应 该用去离子水或蒸馏水冲洗以免留下水垢;然后风 干或温风吹十。此过程中不可再用手宵接触摸,否则洁净的表卤极易留下汗迹和指纹。

  • 如采合金表面比较清洁,氧化膜不厚,n丨以免 去碱洗而只用酸洗。酸洗nf用硝酸和a氟酸的混合液,它不但能去除氧化膜也能薄薄地削去一层金属,但削*的速度比碱溶液慢得多,均匀件也较佳。应 该指出,氢氟酸是一个非常危险的酸,使用时切忌触及皮肤,如有接触(包括蒸气熏及)应马上用水 冲净,用肥皂或碱性液多次彻底洗净。它之所以危 险是初接触时和硫酸、硝酸等不问,并尤感觉,不易引起瞀惕,等到皮肤发痒泡涨时为时已晚,由此 将引起皮肤组织向深层坏死,极为疼痛难忍。

  • 清洗十燥后的工件应及时完成轩焊工作,如储 存期需超过48h,则应该先行装人塑料袋屮封存。

工件焊后的清洗 Post-braze Cleaning of Workpieces


  • 焊后黏附钎剂的工件必须彻底淸洗干净以防腐蚀。最有效的淸洗是焊后趁热浸人沸水中并继续煮沸。在清洗釜内的水应该流动循环或吹人气流搅动,并且需要定时更换。必要时还需人工或机械刷洗工件。超声振动淸洗是极有效的几种方法。复杂 的、带狹缝或小深孔的工件,常需在流动的、不时 史换的热水中浸泡好儿天。铝工件在这种情况尸只 要洗水勤r-更新,一般不致引起孔蚀。

钎剂的最后残余常需采用化学方法清除,北真真空的清洗液叙述如下:

  • 硝酸清洗液将硝酸与水按体积比为i:i 配成溶液,室温下洗涤。这种洗液在洗涤10~20S 即发挥作用,然后用水洗净。硝酸很快被残余钎剂消耗,因此这种洗液只用来淸洗小的工件和黏附钎 剂不多的场合。

  • 当硝酸洗液中氣化物含筆:超过5R/L时,薄壁 或纤细的工件可能被浸蚀,这时可加人质最分数为 1%的硫脲作为缓蚀剂,来防止氣化物的腐蚀。

  • 硝酸?氢氟酸混合清洗液硝酸:氢氟酸: 水(体积比)=1:0.06:9紀成清洗液,室温下使用。工件浸入此液后,不但迅速清除残余钎剂,还 会蚀去母材金属。金属被蚀去的深度视浸泡时间而 定,通常清洗10~15min已足够。然后用冷水冲洗 干净,最后用75弋左右的热水冲洗,冲洗的时间 不要超过3min,否则将出现锈斑。清洗液每周要 进行分析化验,如氣化物(如HCI)达到3g/L时即需更换。

  • 氢氟酸清洗液氢氟酸:水(体积比)= 0.3: 10配成清洗液,室温使用。此清洗液清除残 余钎剂颇为有效和快速。由于此液能溶解铝,所以 浸洗时间不要超过lOmin。它被残余钎剂消耗的速度不如硝酸,故较经用,但沒洗时产生氢气,必须 通风。淸洗时,如发现工件变色晦暗,可用硝酸恢复光泽。

  • 硝酸-重铬酸钠清洗液5L硝酸+3. 5kg重铬酸钠(Na2Cr207) +40L水配成淸洗液,最适用 于淸洗纤细的丨'.件以及用于极怕腐蚀的丨:件。清洗 温度保持约65弋,5 ~ lOmin淸洗完毕,随后用热 水冲净u铬酸酐-磷酸清洗液1L水溶液含铬酸酐w( CrO,) =2%和《;(比1>04) =5% 加热 80t:。此液 适用于尺寸纤细的工件。淸洗液中被洗下来的氣化 物浓度超过100&/L时即需要换新液。

  • 磷酸钠-重铬酸钠-氟化钠清洗液:135]120_W 此淸洗液适用于极为纤细的工件,去除残余钎剂和表而刻蚀并举,腐蚀极轻微。

  • 用以上各种方法清洗完毕后,要用清水将清洗 液彻底冲净,否则清洗液本身又会给工件薄弱处酿 成穿孔腐蚀。有丁厂报道,在最后的水洗液中加人 质R分数为0.5%的重铬酸钠或重铬酸钾,可以使 工件更耐腐蚀。

  • 对要求高的工件,最后还需用i离子水或蒸馏 水洗涤,直到水洗液和工件表面的氣化物浓度不超 过5x10-、简单的检验方法是将最后的清洗水取一 些放于试管中,滴人硝酸银溶液数滴,静置lmin,如 不见混浊即为合格。硝酸银溶液的配制方法如下:取 AgNO^g,加人二次去离子水100g,再滴人质量分数 为20% ~50%的HN0,数滴,摇匀备用。

  • 在用硝酸作淸洗液时,淸洗梢可以使用不锈钢 制成;在使用HN03-HF混合洗液或HF淸洗液时,需用高分子树脂的玻璃钢槽,这种槽也可以用于HN0,-Na2Cr207清洗液热的淸洗液也可以使用。


锻覆 Finishing


  • 钎焊后的钎缝洗净以后一般不进行镀覆。钎缝 的色泽与母材总会有反差,程度视钎料的成分、种 类以及与母材的关系而定。与母材色泽差别圾小的 是Al-Si钎料,差別最大的是锌基和含重金属的钎 料。钎焊以后的钎缝最忌再用碱洗,即使是Al-Si 钎料用碱(如NaOH>清洗时,由于碱溶AI比溶 Si快,使得钎缝I .露出Si微晶而发黑酸洗时, 如果含HF也应在浓度和酸洗时间上小心控制。在 这种意义上,淸洗后的钎缝如稍有不洁,宁可用较 软的金厲毛刷,如铜丝刷刷整。

1.工件的阳极氧化

  • 钎焊后的零件要求表面保护时,常进行阳极氧 化处殚?尽管不带钎缝的铝材常在强酸介质 溶液中阳极氧化,但在有钎缝的零件上进行强酸阳 极氧化往往使钎缝颜色变得更暗,反差更大。含锌 的钎料这现象更加严重,甚至将钉缝严重腐蚀,因 此通常不用强酸作电解质,一个较可用的是铬酸 法;此外,更适合带钎缝铝零件的阳极氧化的是草 酸(H2C204)法。表2-18列出铝钎焊零件阳极氣 化电解质的配方和操作条件。电解的阴极可以用不 锈钢.铅或石墨制成。阳极(工件):阴极(面积 比)=5:1-10:1。氧化后用水冲净,再浸入质量 分数为1%氨水或N^HCO,中以除去微量的酸。

  • 表2-18铝钎焊零件阳极氧化电解质的配方和操作条件

序号电解质 +水电解质浓度
/(g/L)
电源电流密度 /(A/dm)2梢电压
/V
温度
/X.
氧化时间 /min覆层颜色特 点
1Cr0390DC0.3403030微绿
2Cr03
K2Cr207
12.5
37.0
DC0.1 -0.64020-60?微绿较纯Cr03的腐 蚀性低
3h2c2o430-50DCI ~240 ?6018-2040-60
4II2 C2 O430 ?50DC1?230-353520-30无色獏多孔适于染色
5h2c2o430-50AC2-320-6025-3540-60适于较细的零件 和带村
6h2c2o430-50AC
DC
1 -2
2?3
40-60
30-60
20-3015-20?适于Al-Mg系合 金的抗磨菹层
7H2L204 1 50 -100DC1 -1.550-653010-30半透明?
  • flj含重金属钎料钎焊的钎缝(如Zn-Al共晶钎 料),阳极氧化后往往和母材有相当大的色泽差。 日本有一家工厂a动线一火焰钎焊家用铝壶,用 的就是Zn-Al钎料。阳极氧化后整体适当染色,明 显缩小了钎缝的色差,也颇可看。

2.工件的电镀前处理

  • 在许多情况下,要求铝工件表面有史高的电导 率(如微波器件),则需在铝表面电镀一层电导率 更商、性能更稳定的金属3但+管在铝面h镀何种 金属,一种简申的工艺常常是在铝囱上先用化学沉只法沉一层锌,然后再用常规方法镀其他金属3以 :列出数种化学沉积锌的配方:ZeUcy 配方
NaOH (g/L)配方1 525配方2 50配方3 120
ZnO (g/L)100520
FeCl3 (g/L)122
酒石酸钾钠(g/L)105050
NaN03 (^L)11
  • 配方中少量的FeCl,结合酒石酸盐可以改善锌 在铝上,特别是在含镁合金上的附着力。配方2和 3特別推荐用在复杂工件上的沉积锌。配方3适合 含镁以及Al-Zn-Cu-Mg、Al-Cu-Mg-Mn等系合金。 在高含镁的合金1:沉积7,n时,可以提高洒石酸钾 钠至IOOr/L。此配方的操作温度为21 -24^,^ 人时间不应超过30s。


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