CN1175957C - 含镁铝合金钎焊用无腐蚀氟化物钎剂 - Google Patents
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Abstract
一种含镁铝合金钎焊用钎剂及其制备方法，属钎焊材料领域。本发明钎剂由氟化铯、三氟化铝、二氟化锌所组成，其配方为氟化铯38～43%、三氟化铝52～56%、二氟化锌2～6%皆为重量比。本钎剂的制备方法为：将分析纯氟化铯、三氟化铝、二氟化锌粉末按配方比例秤出混合，将所得混合粉末在铂研钵中研磨，研磨过程中混合粉末先变成糊状，继续研磨至糊状物变为白色干粉，即为钎剂。本钎剂可不用配合含锌钎料使用，钎焊温度低于500℃。
Description
技术领域
本发明属于钎焊材料领域，特别涉及含镁铝合金钎焊所采用的无腐蚀钎剂及其制备方法。
背景技术
含镁铝合金主要有LF系列防锈铝、LY系列硬铝、LC系列超硬铝、LD系列锻铝和ZL系列铸造铝合金，在铝合金中占很大的比例。由于它们比重小、导热导电性高，在近代工业材料中占有重要地位。在航空航天、电子、冶金、机械制造和轻工业等部门得到了广泛的应用。如Al-Mg系防锈铝常用于航空煤油、汽油和润滑油的容器和导管等焊件，硬铝广泛用于生产飞机蒙皮、螺旋桨叶片和火箭上的液体燃料箱等关键部件。因此，近二十年来，含镁铝合金的连接技术发展迅速，而精密又方便之连接方法首推钎焊。
铝及铝合金与其他金属相比钎焊较困难，其原因在于铝对氧的亲和力极大，表面很容易生成一层致密且化学稳定、熔点很高(2050℃)的Al2O3膜，颇难去除。含镁铝合金中由于镁的存在，使母材表面氧化膜组成和结构都发生了变化，以LF2(5052或AM)为代表的含镁铝合金在500℃以上加热时，氧化膜中的Mg和Si的含量大增，并有MgO和MgSi相出现。氧化膜的存在，增大了熔态钎料和母材之间的界面张力，阻碍着钎料和母材的润湿和结合，成为钎焊时主要障碍之一。所以，钎焊含镁铝合金时不仅要去除Al2O3薄膜，还要去除因为镁的存在而形成的MgO薄膜。使用传统的氯化物钎剂钎焊铝合金时，焊后需进行严格的清洗，清洗工作十分繁琐，否则将因接头严重的腐蚀导致结构早期破坏，而且当含镁量＞1.5％时，用氯化物钎剂钎焊比较困难。使用无腐蚀的诺克洛克(Nocolok)钎剂钎焊含镁量＞0.5％的铝合金时就非常困难。另外，由于采用诺克洛克(Nocolok)钎剂的钎焊温度一般在590-610℃以上，高于绝大多数含镁铝合金的熔点及一些热处理强化铝合金的过烧温度，导致钎焊接头性能下降或钎焊失败。因此，研究中温(熔点低于500℃)无腐蚀钎剂对全面解决含镁铝合金钎焊时存在的过烧和腐蚀问题有着非常重要的意义。
国内外现有的解决含镁铝合金钎焊存在的过烧和腐蚀问题的措施是尝试采用CsF-AlF3二元系熔盐钎剂。我国有关单位曾在1982年报道了一定配比的CsF-AlF3二元系熔盐的熔点低于大多数含镁铝合金的过烧温度，有希望作为含镁铝合金钎焊用无腐蚀钎剂，本发明申请者曾于1998年报道了该二元系熔盐钎剂因无法去除含镁铝合金表面的氧化膜而不能用于含镁铝合金的钎焊。日本曾于1999年报道采用CsF-AlF3的二元系熔盐钎剂(摩尔比AlF3∶CsF＝1.2)只有在配合Al-Zn钎料时方能解决含镁铝合金钎焊问题。但是，从钎焊温度出发，与CsF-AlF3钎剂能配合使用的Al-Zn钎料的含锌量较高(大于10wt％)，含锌的钎料由于锌的蒸气压高而在钎焊过程中极易烧损，导致钎焊接头的化学成分和性能下降，而且，钎缝中较高的含锌量将严重恶化钎焊接头的耐腐蚀性和韧性。另外，国内外已有的报道均未涉及该二元系氟化物熔盐钎剂的制备方法。因此，目前提出的钎剂或是因为所需钎焊温度较高，或是需配合含Zn钎料使用，都不适合用于含镁铝合金的钎焊。
发明内容
本发明的目的是提供一种不需配合含Zn钎料使用，且钎焊温度较低的用于含镁铝合金钎焊的钎剂。
本发明钎剂由氟化铯、三氟化铝、二氟化锌组成，其成分配比为氟化铯38～43％、三氟化铝52～56％、二氟化锌2～6％皆为重量比，该钎剂的熔点为450℃，钎焊温度为460～500℃。
本发明提出的氟化物钎剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将分析纯CsF、AlF3及ZnF2粉末按配方比例秤出混合；
(2)将按步骤(1)所得混合粉末在铂研钵中研磨，研磨过程中混合粉末先变成糊状物，继续研磨至糊状物变为白色干粉，该白色干粉即为本发明钎剂。
本发明钎剂的工作原理为：
本发明钎剂的组元CsF与组元AlF3在研磨过程中发生化学反应，钎焊加热过程中该化学反应的产物在450℃发生共晶反应而熔化，钎剂的第三组元ZnF2使含镁铝合金表面的MgO和Al2O3薄膜松脱，从而促使熔化的钎料在含镁铝合金表面润湿铺展并填充焊缝间隙，钎焊冷却过程中钎料凝固并形成钎焊接头。该钎剂无需配合含锌钎料即可解决含镁铝合金的钎焊问题，而且钎剂不吸潮，不会对铝合金引起电化学腐蚀，故钎焊后不必去除钎剂残渣。
本发明的特点为：
本发明钎剂中第三组元ZnF2充当去膜剂，从而使该钎剂无需与含锌钎料配合即可有效去除含镁铝合金表面的氧化膜，钎缝金属含锌量低，不会使钎焊接头的韧性和抗腐蚀性显著下降。
本发明所说的钎剂可在大气中经研磨制备，无需任何保护措施，对操作人员健康无危害，工序简单，制备工艺成本低，成品钎剂不吸潮，在大气中长期保存不失效。
具体实施方式
下面用表表示本发明钎剂的实施例成分，及其钎焊工艺参数。
表1本发明钎剂的配方、钎焊工艺参数及结果
| 钎剂配方(wt％) | 钎焊工艺参数 | 钎焊结果 | ||||
| AlF3 | CsF | ZnF2 | 钎料 | 被钎焊材料 | 钎焊温度(℃) | |
| 53.0 | 43.0 | 4.0 | Al-Si-Ge | LY12 | 460 | 无过烧、两面钎角光滑 |
| 55.0 | 43.0 | 2.0 | Al-Si-Ge | LY12 | 460 | 无过烧、两面钎角光滑 |
| 56.0 | 38.0 | 6.0 | Al-Ag-Cu | LF2 | 500 | 无过烧、两面钎角光滑 |
Claims (1)
1、一种含镁铝合金钎焊用钎剂，其特征是由氟化铯、三氟化铝、二氟化锌所组成，其配方为氟化铯38～43％、三氟化铝52～56％、二氟化锌2～6％皆为重量比。
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