哈工大_钎焊_杨国 15.第03章 铝及铝合金氧化膜去除机制.pdf

钎焊 钎焊 ————铝及其合金去膜过程 ————铝及其合金去膜过程 主讲：杨建国 主讲：杨建国 先进焊接与连接国家重点实验室 先进焊接与连接国家重点实验室 哈尔滨工业大学 哈尔滨工业大学 铝及铝合金钎焊时的去膜机制 铝及铝合金钎焊时的去膜机制 铝及其合金钎焊的难点在于其表面存在一 层极为致密的氧化膜。这层膜的化学性质极为 稳定，能够充分抵抗大气的侵蚀。而且铝及其 铝合金的表面氧化膜一旦破坏，在与空气接触 时又会迅速生成新的氧化膜。铝及其合金在钎 焊时必须去除这层膜，否则，熔化的钎料就不 能润湿母材，实现良好的连接。并且，钎焊后 还要维持保护膜的完整，否则，钎焊接头将产 生严重的腐蚀。 由于铝表面氧化膜极为致密和稳定，在钎 焊时也难以去除，因此铝钎焊时的去膜过程就 表现出了一定的特殊性。 铝及铝合金钎焊时的去膜机制 铝及铝合金钎焊时的去膜机制 • 铝用硬钎剂钎焊时的去膜过程 铝用硬钎剂主要分为两类，一类是氯 化物钎剂，另一类是无腐蚀性的氟化物 钎剂。不同类型的钎剂，其去膜机制也 是不同的。 铝及铝合金钎焊时的去膜机制 铝及铝合金钎焊时的去膜机制 • 氯化物基铝用硬钎剂的去膜机制 氯化物钎剂主要含有三类物质： • 作为钎剂载体的碱金属及碱土金属的氯化物，如 KCl、NaCl、LiCl等。这类物质的混合物可以为 钎剂提供适当的熔点，使其与钎料的熔点相匹 配，并可覆盖于母材表面起到保护作用。 • 碱金属及碱土金属的氟化物，如KF、NaF等。 这类物质是去除氧化铝膜的主要成分。 • 重金属的氯化物，如ZnCl 、CdCl 等。这类物 2 2 质的主要功能是促进钎料的润湿与铺展。 • 典型钎剂 （剂201）的成分为：LiCl 31~35%, KCl 47~51%, ZnCl2 6~10%, NaF 9~11%，钎焊温度为450~620 °C。 铝及铝合金钎焊时的去膜机制 铝及铝合金钎焊时的去膜机制 • 氯化物基铝用硬钎剂的去膜机制 最初认为这种钎剂可以溶解氧化铝 膜，但有人将α-Al O 颗粒放在 2 3 熔融的钎剂中，却未观察到明显 的变化；后又有人提出铝在快速 加热过程中，表面氧化铝膜会发 生开裂(见右图),钎剂会与裂缝下 的铝接触并发生下列反应： 3ZnCl +2Al→2AlCl ↑+3Zn ↓ 2 3 3CdCl +2Al→2AlCl ↑+3Cd ↓ 2 3 反应产物AlCl 为气体，其外逸 3 时会冲破氧化铝膜，而重金属 快速加热时LF21铝合金表 锌、镉等沉积于铝的表面并促进 面氧化膜的开裂及变化 钎料的铺展。 铝及铝合金钎焊时的去膜机制 铝及铝合金钎焊时的去膜机制 • 氯化物基铝用硬钎剂的去膜机制 由于大量的AlCl 气体外逸，破坏了钎 3 剂的保护作用，因而加入一些碱金属氟 化物（如NaF）来抑制AlCl3的生成量， 从而减轻钎焊时钎剂中的气泡数量。 上述反应是可以进行的，但其关于碱金 属氟化物作用的描述是不完善的。当钎 剂中不含有氟化物时，其去膜效果明显 减弱。 铝及铝合金钎焊时的去膜机制 铝及铝合金钎焊时的去膜机制 • 氯化物基铝用硬钎剂的去