CN109763124B - 一种铝合金法兰盘窄深槽表面浸锌均匀性控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝合金法兰盘窄深槽表面浸锌均匀性控制方法，采用化学抛光液对铝合金工件进行抛光处理；对铝合金工件进行碱腐蚀并清洗；对铝合金工件进行出光并清洗；初次浸锌，并清洗；再次浸锌，并清洗。由于在浸锌过程中，优化了浸锌溶液，调整和添加了相关浸锌溶液成份，延长了浸锌时间，改变了冷水洗工序流程，流动自来水为纯净水，使浸锌层的致密性和耐蚀性均有显著提升，可获得稳定均匀的浸锌层。本发明在浸锌后的清洗过程，对锌层表面采用高压水枪冲洗直至洗净为止，保证后续的镀铜工艺不受影响。本发明对清洗后的浸锌层表面浸锌检查，不允许有酸碱残留液色及不均匀色纹出现，浸锌层表面要色度均匀一致。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金法兰盘窄深槽表面浸锌均匀性控制方法，具体涉及一种不锈钢/铝合金异种金属钎焊前的铝合金工件窄深槽浸锌厚度控制方法，属于焊接技术领域。
背景技术
作为不锈钢/铝合金异种金属钎焊前的表面处理工序，铝合金工件表面浸锌工艺对不锈钢/铝合金异种金属钎焊质量具有重要影响。
钢/铝焊接结构在航空航天、交通运输、国防军工业部门有着重要应用。但二者的连接问题一直是焊接领域的技术难点。一直以来，国内外在钢/铝异种金属连接领域进行了大量研究工作，并实现了在航空航天、交通运输、国防军工业产品非密封结构上的工程应用。
现有方法采用了不锈钢/铝合金异种金属导管结构焊接的密封构件，产品制造单位采用金属铝软钎焊工艺实现了工程应用。但在钎缝质量稳定性控制方面一直存在薄弱环节。其中，钎焊前的铝合金工件浸锌厚度和均匀性是造成钎缝质量不稳定的重要因素之一。现有的镀锌工艺不适用与窄缝内的焊接，锌层无法达到所需的均匀度。
另外，由于在铝合金工件浸锌后的镀铜工艺中，对浸锌层厚度有严格要求。对浸锌过程中加工工艺控制不严，将影响后续的钎焊过程。如何保证铝合金工件窄深槽浸锌的均匀性，是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种铝合金法兰盘窄深槽表面浸锌均匀性控制方法，解决钎焊前铝合金工件镀铜层结合力一致性不高的技术问题。
本发明目的通过如下技术方案予以实现：
提供一种铝合金工件窄深槽表面浸锌均匀性控制方法，步骤如下：
(1)采用化学抛光液对铝合金工件进行抛光处理；
(2)对铝合金工件进行碱腐蚀并清洗；
(3)对铝合金工件进行出光并清洗；
(4)初次浸锌，并清洗；
(5)再次浸锌，并清洗。
优选的，步骤(1)之前还包括采用夹具装挂铝合金工件零件，所述夹具夹紧并带动铝合金工件，并避免覆盖窄深槽。
优选的，所述夹具包括手柄，连接环，夹持臂、挂绳和弹簧，两个弧形的夹持臂通过弹簧连接，弹簧的中部通过连接环连接到手柄，弹簧的中部还通过挂绳沿手柄内部延伸，经手柄末端伸出；拉紧挂绳使得弹簧带动夹持臂张开，松开铝合金工件；放开挂绳，弹簧推动夹持臂夹紧铝合金工件。
优选的，步骤(2)中对铝合金工件进行碱腐蚀并清洗的具体方法为：将铝合金工件在50℃～80℃溶液內浸泡1～3min，采用超声波清洗设备，清洗过程中要翻动一次铝合金工件。
优选的，步骤(2)中清洗方式为：将碱腐蚀完成后的铝合金工件迅速放入60℃～90℃纯净水中浸泡2～3min；在常温纯净水池中上下摆动8～10次。
优选的，步骤(3)中进行出光的方法为：在酸性溶液中浸泡5～10min。
优选的，步骤(3)中进行清洗的方法为：将出光后的铝合金工件放入室温纯净水槽中上下摆动7～8次，取出零件后冲洗干净。
优选的，步骤(4)中初次浸锌方法为：在30～40℃浸锌溶液中浸泡60～80s，直至窄深槽表面生产均匀的深灰色膜。
优选的，步骤(4)中清洗的方式为：在水槽中上下摆动7～8次，避免用力过度磕碰伤零件；取出后，用接入室温流动自来水的水管或水枪对窄深槽内进行冲洗，洗净为止。
优选的，步骤(5)中再次浸锌方法为：浸锌槽采用水浴加热方式控制温度，在30～40℃溶液中浸泡60～70s，直至窄深槽表面生成均匀的灰黄色膜。
优选的，所述窄深槽为环槽，槽深为15～25mm，槽宽为3～10mm。
优选的，浸锌液体采用圆桶承装，确保当天零件每批次生成的溶液成份消耗含量使用。
提供一种不锈钢管件与铝合金工件窄深槽钎焊装接方法，步骤如下：
(1)铝合金工件表面清理、检查；
(2)对铝合金工件窄深槽进行吹砂；
(3)采用化学抛光液对铝合金工件进行抛光处理；
(4)对铝合金工件进行碱腐蚀并清洗；
(5)对铝合金工件进行出光并清洗；
(6)初次浸锌，并清洗；
(7)再次浸锌，并清洗
(8)对铝合金工件窄深槽进行镀铜处理；
(9)对铝合金工件的窄深槽灌锡，再进行整体阳极化处理；
(10)清理不锈钢管件表面；对阳极化处理后的铝合金工件锡槽表面进行清理；
(11)将铝合金工件放入钎焊炉内加热至钎料熔化并取出；
(12)将不锈钢管件装入灌锡后的窄深槽，待钎料锡料固化；
(13)进行清洗。
优选的，步骤(12)中将不锈钢管件装入锡槽还包括顺时针转动2-3圈，再逆时针转动2-3圈，其间添加钎料、钎剂，保证焊角饱满。
优选的，步骤(13)中进行清洗包括：
13.1钎焊后的组合件放入50～60℃流动的热水中清洗后，吹干；
13.2放入酒精中浸泡、清洗并吹干；
13.3采用机械的方式进行钎缝清理，直至目视观察没有残留钎剂。
优选的，步骤13.3中采用机械的方式进行钎缝清理包括：使用弯成圆环状的刚性焊丝外面包裹绸布并蘸取酒精，套在不锈钢管件内外侧对钎缝进行清理。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)由于在浸锌过程中，优化了浸锌溶液，调整和添加了相关浸锌溶液成份，延长了浸锌时间，改变了冷水洗工序流程，流动自来水为纯净水，使浸锌层的致密性和耐蚀性均有显著提升，可获得稳定均匀的浸锌层。
(2)本发明在浸锌后的清洗过程，对锌层表面采用高压水枪冲洗直至洗净为止，保证后续的镀铜工艺不受影响。
(3)本发明对清洗后的浸锌层表面浸锌检查，不允许有酸碱残留液色及不均匀色纹出现，浸锌层表面要色度均匀一致。
(4)本发明首次使用中间层变性工艺，提高了铝合金工件与钢管的连接强度，避免了焊接过程中因镀锌层厚度不均匀导致的局部失效，进而造成产品渗漏。
附图说明
图1为本发明铝合金工件结构示意图；
图2为夹持工装结构示意图；
图3为碱腐蚀槽结构示意图；
图4为热水清洗槽结构示意图；
图5为冷水清洗槽结构示意图；
图6为浸锌槽结构示意图。
具体实施方式
本发明针对的铝合金工件具有环形凹槽，凹槽内后续需要镀铜、灌锡等工序，因此需要对凹槽内进行镀锌处理。环形凹槽为窄缝，且深度较深，不利于均匀镀锌，在一个实施例中槽深为Hb为18mm；槽宽为6mm。为了保证铝合金工件表面浸锌厚度均匀性，本发明提供加工方法，包括如下步骤：
(1)装挂铝合金工件零件。
根据法兰盘形状选用合适的夹具和工装，装挂时应装在零件非重要表面位置，不覆盖窄槽，装挂时应选择正确位置，避免产生气膜层。如图2所示，柔性夹持工装，杆长Lb；直径Φa；夹具包括手柄，连接环，夹持臂、挂绳和弹簧，两个弧形的夹持臂通过弹簧连接，弹簧的中部通过连接环连接到手柄，弹簧的中部还通过挂绳沿手柄内部延伸，经手柄末端伸出；拉紧挂绳使得弹簧带动夹持臂张开，松开铝合金工件；放开挂绳，弹簧推动夹持臂夹紧铝合金工件，此时夹持臂夹相对于手柄通过连接环连接，铝合金工件可以摆动。挂绳可以缠绕在手柄顶端的圆环上。
a)抛光
选用铝合金化学抛光液对铝合金工件进行抛光处理。
b)碱腐蚀
选择超声波清洗设备，加入碱溶液，将铝合金工件在50℃～80℃溶液內浸泡1～3min，清洗过程中要翻动一次零件。
c)热水洗
将碱腐蚀完成后的铝合金工件迅速放入60℃～90℃纯净水中浸泡2～3min。
d)冷水洗
零件在常温纯净水池中上下摆动8～10次，严禁用力过度磕伤、碰伤零件。取出零件后，用接入常温流动自来水的水管或水枪对零件环槽内进行冲洗，直到洗净为止。
e)出光
零件在室温酸性溶液中浸泡5～10min，然后放入室温纯净水槽中上下摆动7～8次，严禁用力过度磕碰伤零件。取出后，用接入室温流动自来水的水管或水枪对零件环槽内进行冲洗，直到洗净为止。
(2)第一次浸锌
每次批生产前，由专业人员确认浸锌溶液的使用状态，检测浸锌溶液的浓度符合使用要求，根据检测结果决定浸锌溶液是否重新配制。
a)浸锌
浸锌槽采用水浴加热方式调节控制温度，在30～40℃溶液中浸泡60～80s，直至零件表面生产均匀的深灰色膜。
b)冷水洗
零件在水槽中上下摆动7～8次，严禁用力过度磕碰伤零件。取出后，用接入室温流动自来水的水管或水枪对环槽内进行冲洗，室温下，洗净为止。
(3)第二次浸锌
检查并记录实测工艺参数
a)浸锌
浸锌槽采用水浴加热方式控制温度，在30～40℃溶液中浸泡60～70s，直至零件表面生成均匀的灰黄色膜。
b)冷水洗
零件在水槽中上下摆动7～8次，严禁用力过度磕碰伤零件。取出后，用接入室温流动自来水的水管或水枪对环槽内进行冲洗，室温下，洗净为止。
在上述的一种铝合金工件窄深槽浸锌厚度厚度控制方法中：所述的圆桶型浸锌液体中，浸锌液体成份消耗含量应确保当天零件每批次生成使用。
所使用的酸溶液、碱溶液、纯水槽中，L×W×H，其容积应满足零件摆放和中和处理要求。
在上述的一种铝合金工件窄深槽浸锌厚度控制方法中，所述的浸锌溶液应满足批产要求。
本发明同时提供一种不锈钢管件与铝合金工件窄深槽钎焊装接方法，步骤如下：
(1)对铝合金工件窄深槽进行吹砂；
(2)对铝合金工件窄深槽进行镀锌处理，镀锌的方法如前文所述；
(3)对铝合金工件窄深槽进行镀铜处理；
(4)对铝合金工件的窄深槽灌锡，再进行整体阳极化处理；
(5)清理不锈钢管件表面；对阳极化处理后的铝合金工件锡槽表面进行清理；
(6)将铝合金工件放入钎焊炉内加热至钎料熔化并取出；将钎焊炉加热至85～95℃区间，保温1小时，然后将清洗好的铝合金工件放入电炉内加热，待钎料熔化后，从电炉中拿出，再刮去法兰盘锡槽内表面部分因加热而氧化的钎料。
(7)将不锈钢管件装入灌锡后的窄深槽，顺时针转动2-3圈，再逆时针转动2-3圈，其间添加钎料、钎剂，保证焊角饱满；待钎料锡料固化；
(8)进行清洗。
a)热水清洗
将钎焊好的产品放入50～60℃流动的热水中清洗后，吹干。
b)酒精清洗
为进一步清除热水清洗后残留的氧化物和水渍，进行酒精浸泡和清洗，吹干。
c)机械清理
使用弯成圆环状的刚性焊丝裹住绸布并蘸取酒精，对钎缝内外进行进一步清理，直到目视观察没有残留钎剂为止，吹干。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，铝合金工件的窄间隙槽深为Hb；内直径N；外直径W。法兰盘内直径为d，外直径D。
实施例1
沟槽内径Φ70mm规格铝合金工件浸锌
铝合金工件外(灌锡)沟槽直径ΦE＝76mm，内沟槽直径ΦF＝70mm，法兰盘内径45mm，外径112mm，沟槽深度18mm；
(1)装挂铝合金工件
根据法兰盘形状选用合适的夹具和工装，装挂时应装在零件非重要表面位置，装挂时应选择正确位置，避免产生气膜层。
选用铝合金化学抛光液对铝合金工件进行抛光处理。
结合图3，选择超声波清洗设备，加入配方碱溶液，例如50～100g/L的氢氧化钠碱溶液，将铝合金工件在60℃溶液內浸泡1.5min，清洗过程中要翻动一次零件。
将碱腐蚀完成后的铝合金工件迅速放入70℃纯净水中浸泡2min，如图4所示的热水槽。
零件在如图5所示的常温纯净水池中上下摆动8次，严禁用力过度磕伤、碰伤零件。取出零件后，用接入常温流动自来水的水管或水枪对零件环槽内进行冲洗，直到洗净为止。
零件在室温酸性溶液，例如采用500ml/L的硝酸，浸泡7min，然后放入室温纯净水槽中上下摆动8次，严禁用力过度磕碰伤零件。取出后，用接入室温流动自来水的水管或水枪对零件环槽内进行冲洗，直到洗净为止。
(2)第一次浸锌
每次批生产前，由专业人员确认浸锌溶液的使用状态，根据检测结果决定浸锌溶液是否重新配制。浸锌溶液采用140g/L的NaOH，20g/L的ZnO，30g/L的NiCl2·6H2O，4g/L的FeCl3·6H2O，4g/L的CuSO4·5H2O，2g/L的NaNO3，120g/L的KNaC4H4O6·5H2O，20g/L的配位体A，20g/L的焦磷酸钠，40g/L的柠檬酸钠，20g/L的HEDP。浸锌槽采用水浴加热方式调节控制温度，在30℃溶液中浸泡65s，直至零件表面生产均匀的深灰色膜。浸锌槽结构如图6所示。
零件在水槽中上下摆动8次，严禁用力过度磕碰伤零件。取出后，用接入室温流动自来水的水管或水枪对环槽内进行冲洗，室温下，洗净为止。
(3)第二次浸锌
检查并记录实测工艺参数
浸锌槽采用水浴加热方式控制温度，在30℃溶液中浸泡65s，直至零件表面生成均匀的灰黄色膜。
零件在水槽中上下摆动8次，严禁用力过度磕碰伤零件。取出后，用接入室温流动自来水的水管或水枪对环槽内进行冲洗，室温下，洗净为止。
实施例2
沟槽内径Φ320mm规格铝合金工件浸锌。
铝合金工件外(灌锡)沟槽直径ΦE＝326mm，内沟槽直径ΦF＝320mm，法兰盘内径300mm，外径372mm，沟槽深度18mm；
(1)装挂铝合金工件
根据法兰盘形状选用合适的夹具和工装，装挂时应装在零件非重要表面位置，装挂时应选择正确位置，避免产生气膜层。
选用铝合金化学抛光液对铝合金工件进行抛光处理。
选择超声波清洗设备，加入配方碱溶液，将铝合金工件在65℃溶液內浸泡2min，清洗过程中要翻动一次零件。
将碱腐蚀完成后的铝合金工件迅速放入75℃纯净水中浸泡2min。
零件在常温纯净水池中上下摆动8次，严禁用力过度磕伤、碰伤零件。取出零件后，用接入常温流动自来水的水管或水枪对零件环槽内进行冲洗，直到洗净为止。
零件在室温酸性溶液中浸泡8min，然后放入室温纯净水槽中上下摆动8次，严禁用力过度磕碰伤零件。取出后，用接入室温流动自来水的水管或水枪对零件环槽内进行冲洗，直到洗净为止。
(2)第一次浸锌
每次批生产前，由专业人员确认浸锌溶液的使用状态，根据检测结果决定浸锌溶液是否重新配制。
浸锌溶液采用140g/L的NaOH，20g/L的ZnO，2g/L的NiCl2·6H2O，2g/L的CuSO4·5H2O，2g/L的无机添加剂A，20g/L的多元羟酸络合剂B，2g/L的硝酸钠，40g/L的柠檬酸钠，5ml/L的HF。浸锌槽采用水浴加热方式调节控制温度，在35℃溶液中浸泡70s，直至零件表面生产均匀的深灰色膜。
零件在水槽中上下摆动8次，严禁用力过度磕碰伤零件。取出后，用接入室温流动自来水的水管或水枪对环槽内进行冲洗，室温下，洗净为止。
(3)第二次浸锌
检查并记录实测工艺参数。
浸锌槽采用水浴加热方式控制温度，在35℃溶液中浸泡70s，直至零件表面生成均匀的灰黄色膜。两次浸锌可以采用不同的浸锌液，第二次浸锌可以采用实施例1中的浸锌液。
零件在水槽中上下摆动8次，严禁用力过度磕碰伤零件。取出后，用接入室温流动自来水的水管或水枪对环槽内进行冲洗，室温下，洗净为止。
对浸锌表面进行检查，不允许有酸碱残留液色及不均匀的色纹出现，浸锌表面要色度均匀一致，保证后续镀铜工艺需要。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (12)
1.一种铝合金工件窄深槽表面浸锌均匀性控制方法，其特征在于，步骤如下：
(1)采用化学抛光液对铝合金工件进行抛光处理；
(2)对铝合金工件进行碱腐蚀并清洗：
选择超声波清洗设备，加入碱溶液，将铝合金工件在50℃～80℃碱溶液內浸泡1～3min；将碱腐蚀完成后的铝合金工件迅速放入60℃～90℃纯净水中浸泡2～3min；
(3)对铝合金工件进行出光并清洗：
零件在室温酸性溶液中浸泡5～10min，然后放入室温纯净水槽中上下摆动7～8次；
(4)初次浸锌，并清洗：
浸锌槽采用水浴加热方式调节控制温度，在30～40℃溶液中浸泡60～80s，直至零件表面产生均匀的深灰色膜；将零件在水槽中上下摆动7～8次；
(5)再次浸锌，并清洗：
浸锌槽采用水浴加热方式控制温度，在30～40℃溶液中浸泡60～70s，直至零件表面生成均匀的灰黄色膜；将零件在水槽中上下摆动7～8次。
2.如权利要求1所述的铝合金工件窄深槽表面浸锌均匀性控制方法，其特征在于，步骤(1)之前还包括采用夹具装挂铝合金工件零件，所述夹具夹紧并带动铝合金工件，并避免覆盖窄深槽。
3.如权利要求2所述的铝合金工件窄深槽表面浸锌均匀性控制方法，其特征在于，所述夹具包括手柄，连接环，夹持臂、挂绳和弹簧，两个弧形的夹持臂通过弹簧连接，弹簧的中部通过连接环连接到手柄，弹簧的中部还通过挂绳沿手柄内部延伸，经手柄末端伸出；拉紧挂绳使得弹簧带动夹持臂张开，松开铝合金工件；放开挂绳，弹簧推动夹持臂夹紧铝合金工件。
4.如权利要求1所述的铝合金工件窄深槽表面浸锌均匀性控制方法，其特征在于，步骤(2)中清洗过程中要翻动一次铝合金工件。
5.如权利要求1所述的铝合金工件窄深槽表面浸锌均匀性控制方法，其特征在于，步骤(2)中在常温纯净水池中上下摆动8～10次。
6.如权利要求1所述的铝合金工件窄深槽表面浸锌均匀性控制方法，其特征在于，步骤(4)中取出后，用接入室温流动自来水的水管或水枪对窄深槽内进行冲洗，洗净为止。
7.如权利要求1所述的铝合金工件窄深槽表面浸锌均匀性控制方法，其特征在于：所述窄深槽为环槽，槽深为15～25mm，槽宽为3～10mm。
8.如权利要求1所述的铝合金工件窄深槽表面浸锌均匀性控制方法，其特征在于：浸锌液体采用圆桶承装，确保当天零件每批次生成的溶液成份消耗含量使用。
9.一种不锈钢管件与铝合金工件窄深槽钎焊装接方法，其特征在于，步骤如下：
(1)铝合金工件表面清理、检查；
(2)对铝合金工件窄深槽进行吹砂；
(3)采用化学抛光液对铝合金工件进行抛光处理；
(4)对铝合金工件进行碱腐蚀并清洗：
选择超声波清洗设备，加入碱溶液，将铝合金工件在50℃～80℃碱溶液內浸泡1～3min；将碱腐蚀完成后的铝合金工件迅速放入60℃～90℃纯净水中浸泡2～3min；
(5)对铝合金工件进行出光并清洗：
零件在室温酸性溶液中浸泡5～10min，然后放入室温纯净水槽中上下摆动7～8次；
(6)初次浸锌，并清洗：
浸锌槽采用水浴加热方式调节控制温度，在30～40℃溶液中浸泡60～80s，直至零件表面产生均匀的深灰色膜；将零件在水槽中上下摆动7～8次；
(7)再次浸锌，并清洗：
浸锌槽采用水浴加热方式控制温度，在30～40℃溶液中浸泡60～70s，直至零件表面生成均匀的灰黄色膜；将零件在水槽中上下摆动7～8次；
(8)对铝合金工件窄深槽进行镀铜处理；
(9)对铝合金工件的窄深槽灌锡，再进行整体阳极化处理；
(10)清理不锈钢管件表面；对阳极化处理后的铝合金工件锡槽表面进行清理；
(11)将铝合金工件放入钎焊炉内加热至钎料熔化并取出；
(12)将不锈钢管件装入灌锡后的窄深槽，待钎料固化；
(13)进行清洗。
10.如权利要求9所述的不锈钢管件与铝合金工件窄深槽钎焊装接方法，其特征在于，步骤(12)中将不锈钢管件装入灌锡后的窄深槽还包括顺时针转动2-3圈，再逆时针转动2-3圈，其间添加钎料、钎剂，保证焊角饱满。
11.如权利要求9所述的不锈钢管件与铝合金工件窄深槽钎焊装接方法，其特征在于，步骤(13)中进行清洗包括：
13.1钎焊后的组合件放入50～60℃流动的热水中清洗后，吹干；
13.2放入酒精中浸泡、清洗并吹干；
13.3采用机械的方式进行钎缝清理，直至目视观察没有残留钎剂。
12.如权利要求11所述的不锈钢管件与铝合金工件窄深槽钎焊装接方法，其特征在于，步骤13.3中采用机械的方式进行钎缝清理包括：使用弯成圆环状的刚性焊丝外面包裹绸布并蘸取酒精，套在不锈钢管件内外侧对钎缝进行清理。
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| CN109763124A (zh) | 2019-05-17 |
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