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目录摘要ⅠAbstractⅡ第1章绪论11.1课题背景11.2铝合金的性能和应用11.2.1 铝合金的性能11.2.2铝合金的应用11.3铝合金的钎焊21.4Z N-A L钎料21.5铝合金钎剂31.5.1铝用有机软钎剂31.5.2铝用反应钎剂31.6铝合金低温钎剂的研究现状41.6.1无机钎剂51.6.2有机钎剂71.7本文研究容7第2章材料和试验方法9 2.1试验主要仪器92.2试验材料92.3试验方法102.3.1氯化物钎剂的配制102.3.2软钎剂性能的试验方法112.3.3微观组织观察12第3章低温钎焊用钎剂研究14 3.1钎剂组分的性质与确定143.1.1钎剂基本组元的选取143.1.2去膜组元的选取153.1.3活性组元的选取163.2钎剂含量对钎焊性能的影响173.2.1基本组元含量对钎焊性能的影响173.2.2去膜组元含量对钎焊性能的影响193.2.3活性组元ZnCl含量对钎焊性能的影响2223.2.4小结253.3界面的微观组织分析253.4钎料铺展后的组织263.5缺陷分析273.6本章小结28第4章工艺参数对钎剂的工艺性能的影响30 4.1温度的影响304.2时间的影响324.3本章小节34结论30致错误!未定义书签。
参考文献31文献综述40摘要本文主要针对铝合金低温钎焊的要求，研究了钎剂的配方与其工艺性能。
通过不同比例的钎剂配方，采用Zn-Al钎料，测试了钎料在LY12铝板上的铺展面积和润湿角。
改变加热温度和保温时间，考察了时间和温度对钎料润湿性的影响。
成分不同的氯化物钎剂的铺展面积和润湿角各不一样，在所测试的钎剂中，当NHCl4含量为90%，钎焊温度为390℃时，综合性较好。
此时含量为8%、NaF含量为2%和ZnCl2Cl的含钎料铺展面积为1100mm2左右，润湿角为7°左右。
从显微组织中可以看出，NH4含量为90%，此时的氧化膜残留最少，钎料与母材基量在8%时，NaF含量为2%和ZnCl2本达到冶金结合；并且其反应温度与钎料的熔点最为接近。
超声波辅助制备铝基钎料及其性能分析与评价
丰德友;彭腊梅;李二行;杨升;王斌奇
【期刊名称】《焊接技术》
【年(卷),期】2024(53)3
【摘要】钎焊用铝基钎料熔点高,钎焊时易使母材过烧,因此,降低铝基钎料的熔点具有重要的意义。
超声波的“声空化作用”和“声流化作用”可细化晶粒,使共晶组织和第二相分布均匀。
Ga, In, Sn元素既具有液相通道效应,又能够降低钎料的熔点、提高钎料扩散速度、提高钎焊接头的力学性能。
超声波辅助熔炼的铝基钎料凝固后α(Al)平均晶粒从20μm下降至10μm,是未经超声处理钎料尺寸的50%左右,硬度提高了5.7%。
经过超声处理的Al-30%Cu钎料结晶温度区间从22.6℃下降至18.77℃。
随着Ga, In, Sn含量的增加,钎料固相线温度变化不大,液相线温度明显降低,熔化区间减小。
【总页数】8页(P95-101)
【作者】丰德友;彭腊梅;李二行;杨升;王斌奇
【作者单位】陕西太合智能钻探有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG425
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910196379.0(22)申请日 2019.03.15(71)申请人 南昌大学地址 330000 江西省南昌市东湖区红谷滩新区学府大道999号(72)发明人 李玉龙 王志良 李越 王文琴 李学文 (74)专利代理机构 南昌青远专利代理事务所(普通合伙) 36123代理人 刘爱芳(51)Int.Cl.B23K 35/26(2006.01)B23K 35/40(2006.01)(54)发明名称一种低熔点In-Sn-Bi合金钎料及制备方法(57)摘要本发明涉及合金材料技术领域，具体的说，是一种低熔点In -Sn -Bi合金钎料，及其制备方法。
一种低熔点In -Sn -Bi合金钎料，该合金钎料按照重量份表示，包括如下组分：In 48-51.5份、Sn 44-47.5份、Bi 4-6份。
本发明所述的In -Sn -Bi合金钎料的熔点为96.8-100.5摄氏度，相比In -Sn共晶钎料合金熔点低近20摄氏度，In含量降低使成本降低，添加Bi元素提升了合金的润湿铺展能力，并且钎料中的Bi元素与In元素反应生成BiIn IMC，BiIn IMC的存在使其他IMC （In 3Sn和In 0.2Sn 0.8）的在富In和富Sn相的界面处生长受到抑制，这使In -Sn -Bi焊料的微观结构更精细。
权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 109822256 A 2019.05.31C N 109822256A权 利 要 求 书1/1页CN 109822256 A1.一种低熔点In-Sn-Bi合金钎料，其特征在于，该合金钎料按照重量份表示，包括如下组分：In 48-51.5份、Sn 44-47.5份、Bi 4-6份。
2.根据权利要求1所述的低熔点In-Sn-Bi合金钎料，其特征在于：所述合金钎料的熔点为96.8-100.5摄氏度。
铝合金超声波焊接
铝合金超声波焊接是一种高效、精确的焊接方法，通过利用超声波振动将铝合金表面加热并融合在一起。
以下是其步骤：
1.准备工具和材料：铝合金超声波焊接机、铝合金板材、焊条、清洗剂、打磨机等。
2.清洁铝合金板材：使用清洗剂清除铝合金板材表面的油污、锈迹和其他杂质。
3.准备焊条：选择合适的焊条，并将其一端斜切成45度角，以便与铝合金板材对接。
4.装配焊接机：将铝合金板材和焊条装配到超声波焊接机上，确保它们紧密贴合。
5.设置参数：调整超声波焊接机的参数，如振幅、频率和焊接时间等。
6.启动焊接机：按下启动按钮，超声波焊接机开始工作。
在几秒钟至几分钟内，铝合金板材和焊条之间的接触面将熔化并形成焊接。
7.检查焊接质量：检查焊接接头是否牢固、无气孔、无裂纹等缺陷。
如果需要，可以进行补焊或调整参数。
8.完成焊接：将焊接好的铝合金板材从焊接机上取下，并进行必要的后续处理，如打磨、抛光或喷涂等。
在操作过程中，需要特别注意安全事项，如穿戴防护眼镜、手套等，并确保工作场所的通风良好。
同时，要避免使用不合适的焊条或参数设置不当导致焊接质量不佳或安全事故。
![铝或铝合金的超声波软钎焊方法[发明专利]](https://uimg.taocdn.com/cd2a99bbf01dc281e43af0db.webp)
专利名称：铝或铝合金的超声波软钎焊方法专利类型：发明专利
发明人：赵维巍,陈伟,冷雪松,闫久春,李远星申请号：CN200910071301.2
申请日：20090119
公开号：CN101474699A
公开日：
20090708
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：铝或铝合金的超声波软钎焊方法，它涉及铝或铝合金的焊接方法。
它解决了现有的铝或铝合金的焊接中存在钎剂与钎料不能有效配合、焊后的接头剪切强度低、钎料熔化温度高和需要施加压力的问题。
方法：一、对铝或铝合金板材的待焊部位进行表面清理，然后将待焊部位搭接或对接在一起，预留焊缝间隙；二、将钎料置于到焊缝处，加热并超声处理，即完成铝或铝合金的超声波软钎焊。
本发明中钎料在230～250℃的低温下熔化，且常压条件下进行铝或铝合金的超声波钎焊，不使用钎剂，焊后的接头剪切强度达到90～110MPa，拉伸强度达到200～220MPa。
申请人：哈尔滨工业大学
地址：150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号
国籍：CN
代理机构：哈尔滨市松花江专利商标事务所
代理人：金永焕
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铝基复合材料超声波辅助钎焊简介1.超声波辅助钎焊技术原理频率大于20KHz的声波成为超声波。
超声波是一种波动形式，在强度较低时可以作为探测与负载信息的载体与媒介，称为检测超声；同时超声波又是一种能量形式，其强度超过一定值时，就可以通过它与传声媒质的相互作用，去影响、改变以至破坏后者的状态、性质及结构，称为高能超声。
超声波在介质中传播时能产生一些声波所不具有的超声效应，如线性的交变振动作用、非线性效应、机械作用、空化作用。
尤其是在液体中传播时产生的空化作用、声流，能在液体内部瞬时产生局部高温、几百个大气压，并产生冲击波，对破坏氧化模、促进原子扩散，促进物质的溶解、冲刷固体表面等非常有利[1]。
超声波钎焊最初的发明目的是为了实现在大气条件下无钎剂的钎焊，代替钎焊过程采用的钎剂。
而最早应用于铝合金的钎焊，随着超声波钎焊的发展逐渐的被应用到电子器件的焊接中，而焊接的材料不但有铝合金也包括电子行业中应用广泛的铜合金。
在近几年，随着超声波钎焊的进一步发展，其他润湿差的金属、陶瓷以及玻璃等也实现了有效连接。
同时，对于新兴的双相体材料含有陶瓷增强体的铝基复合材料的超声波钎焊也被发展了。
下面就超声波辅助钎焊铝基复合材料工艺做一下简要的概述。
本研究采用的超声波辅助钎焊，就是利用超声波空化作用去除金属表面的氧化膜，促进钎料与母材的润湿，实现复合材料的有效连接。
2.铝基复合材料连接现状颗粒增强铝基复合材料是目前普遍公认的最有竞争力的金属基复合材料品种之一。
它具有重量轻、比强度高、比刚度高、剪切强度高、热膨胀系数低、良好的热稳定性和导热、导电性能，以及良好的耐磨性能和耐有机液体和溶剂侵蚀等一系列优点。
它有着极为显著的低成本优势，而且制备难度小，制备方法也灵活多样，并可以采用传统的冶金设备进行二次加工，易于实现批量生产。
近几年，颗粒增强铝基复合材料的工程应用特别是航空航天应用取得了一系列重大进展，部分品种尤其是铝基电子封装复合材料已开始步入商业化阶段。
机械工程学院毕业设计（论文）题目：铝合金超声焊接用低焊点钎料的设计制备专业：机械电子工程班级：姓名：学号：指导教师：日期：2015年5月摘要：铝合金具有强度高、耐腐蚀性强、导热性好、易成型、重量轻等优点，使其可以广泛用于社会中的各个生产、生活领域。
本文主要以Al为母材，用Mg、Cu、ln、Bi、Sn、Si、Zn 等不同的金属元素作为添加元素，通过不同的百分含量进行熔合，从而设计了8组钎料试样。
以此来研究各系列铝合金钎料用底焊点超声焊接的特点和应用对象。
通过金相显微镜对焊接后接头的微光组织进行分析可以得出，48.7ln-47Mg-4.3Bi和48.7ln-47Mg-4.3Bi-3.5Sn的钎料的焊接效果较好，化合物在晶界处偏聚度小，焊缝密度高。
其中，Bi元素的添加, 可以提高钎焊的质量，细化晶粒，改善杂质在晶界处的偏聚，得到性能优良的钎焊接头。
关键词：铝合金钎料低焊点超声焊接Title Designed and fabricated aluminum ultrasonic welding solder joints with a bottomAbstract：Aluminum has a high strength, corrosion resistance, good thermal conductivity, easy molding, light weight, etc., so that it can be widely used in various production areas of society life. In this paper, Al as the base material, with Mg, Cu, ln, Bi, Sn, Si, Zn, such as different metal elements as additive elements, were fused by different percentages, designed eight groups solder samples. The series aluminum alloy in order to study the characteristics and application of solder joints object with the bottom ultrasonic welding. By the dim light microscope for tissue welding joints were analyzed can be drawn, 48.7ln-47Mg-4.3Bi and 48.7ln-47Mg-4.3Bi-3.5Sn of braze welding are better, the compound in the grain boundary segregation of small, high seam density, rare earth added element will play a divorced eutectic metamorphism produce, grain refinement to improve the impurities at the grain boundaries of segregation, the excellent performance of brazed joints.Keywords: aluminum alloy solder joints ultrasonic welding目录1 引言 (1)1.1 课题研究的意义 (1)1.2 铝合金钎料的研究现状及发展趋势 (1)1.3 超声钎焊技术 (2)1.4 超声钎焊技术今后发展方向与趋势总结 (3)1.5 论文研究的内容 (4)2 试验准备及设备使用方法 (4)2.1 试验材料 (4)2.2 试验大致流程 (6)2.3 试验设备及使用方法 (6)3 底焊点钎料设计制备及分析研究 (8)3.1 钎料组分选用 (8)3.2 试样配方 (9)3.3 钎料设计制备过程 (9)3.4 磨金相及金相组织观察和分析 (11)4 铝合金超声焊接试验 (16)4.1 钎料焊接 (16)4.2 钎焊界面和焊缝金相组织观察分析 (17)总结 (20)致谢 (21)参考文献 (22)1 引言1.1 课题研究的意义铝合金具有强度高、耐腐蚀性强、导热性好、易成型、重量轻等优点，使其可以广泛用于社会中的各个生产、生活领域[1]。
铝合金在近代材料中占有独特的地位，已广泛应用于航空、航天、建筑、电器、汽车、船舶等行业[2]。
铝及铝合金的钎焊问题,是近年来研究较多、发展较快的领域之一。
又因铝合金的熔点较低、化学活性强、氧化膜熔点高和稳定性大,并能牢固、致密地粘附在铝合金的表面，所以一般通用的钎剂均不能满足钎焊铝及铝合金的要求,必须采用专用钎剂─铝及铝合金用钎剂。
本课题主要是通过制作铝合金钎料、铝合金焊接、金相分析焊接后接头的微光组织等试验，了解铝合金超声焊接用底焊点钎料的设计制备中易出现的问题，并研究钎料中各金属成份和含量、焊接温度、冷却时间以及助焊剂等客观因素对铝合金焊接接头微观组织及性能的影响，从而进行相互比较，解决铝合金焊接中易出现的问题，并试着找出一种或几种相对好一点的方案来进行科学研究。
1.2 铝合金钎料的研究现状及发展趋势1.2.1 传统焊接技术铝合金的传统焊接技术包括TIG焊、MIG焊、等离子弧焊等。
这些方法目前都比较成熟，现在的主要任务就是就是将他们进行改进。
1998年由肯塔基大学的机器人及制造系统中心和美国国家科技基金资助而研制的双焊枪TIG焊，可以不用填充焊丝，并能增加熔深[3]；芬兰Kemppi公司2001年在市场上推出的一款全数字化脉冲(double pulse)MIG焊机Kemppi pro Evolution，使得送丝速度与脉冲频率相适应从而提高焊接质量[4]；美国航空航天管理局(NANA)对变极性进行了大量的研究，成功研制了以变极性等离子弧焊工艺(VPPAW)为核心的焊接技术和相应的设备，并成功地实现了厚板铝合金构件的焊接[5]。
1.2.2 新铝合金焊接技术随着科学技术的发展，铝合金的钎焊工艺也得到了快速的发展。
经过科学家们的不断研究与尝试，提出了采用多种焊接法相结合的新方法，如激光焊与钨极氩弧焊，激光焊与熔化极氩弧焊相结合。
与传统单一的焊接方法相比，能得到更好的焊接质量。
1.2.3 铝合金钎料的发展趋势国内外的铝合金钎料的发展主要集中在以下几个方面：(1)以Al-Si系钎料为基础的低熔点高强度钎料Al-Si系列钎料是以Al-Si共晶成分为基础，其组织中曲卷片状的Si力学性能不佳，但通过添加稀土变质剂可获得较好的力学性能[6]。
国外的学者研究后发现锗、铟、镱等元素可以降低钎料的熔点[7]，但介于生产成本等原因，目前国内主要是采用加入Cu元素来达到降低熔点的目的。
北京航空航天大学研究发现, 在Al-Si-Cu-Ni钎料中，Cu对钎料熔点的影响最大，其次是Si，再次是Al和Ni[8]。
随着Cu和Si含量的增加，钎料的熔点将明显的降低。
对接头强度的影响方面，Si的影响最大，Ni、Cu次之[9]。
(2)快速凝固技术制造钎料快速凝固技术到了上世纪90年代已经能够用于制造非晶态的钎料[10]。
兰州理工大学研制了4种Al-Zn-Si系列钎料, 并比较了快速凝固钎料和普通钎料的熔点及钎焊锻铝LD2所得接头的力学性能，从熔点上比较, 快冷钎料的晶粒细化, 表面能增加，最终得出快速凝固钎料的力学性能明显的优于普通钎料[11]。
(3)自钎剂铝钎料的研究使用自钎剂钎料, 可以直接连续施焊。
不仅简化了操作工艺, 提高了工作效率, 而且减少了以卤化盐为主的钎剂的使用, 大大改善了工作环境。
自钎剂钎料的工艺性和所获得的接头的力学性能均不比一般钎料差,虽然制造自钎剂钎料的材料成本比较高, 但其综合工艺成本并不是很高[12]。
目前, 自钎剂铝钎料在技术上还不是很成熟, 需要进一步的研究。
1.3 超声钎焊技术1.3.1 超声焊接原理超声波焊接主要分为超声波塑料焊接和超声波金属焊接，本课题主要是研究铝合金的焊接。
超声波金属焊接原理是利用超声频率（超过16KHz）的机械振动能量，连接同种金属或异种金属的一种特殊方法。
金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在静压力之下，将框框振动能量转变为工件间的摩擦功、形变能及有限的温升。
接头间的冶金结合是母材不发生熔化的情况下实现的一种固态焊接，因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象。
超声金属焊机能对铜、银、铝、镍等有色金属的细丝或薄片材料进行单点焊接、多点焊接和短条状焊接。
可广泛应用于可控硅引线、熔断器片、电器引线、锂电池极片、极耳的焊接。
1.3.2 超声焊接的特点及运用超声波焊接的优点主要有以下几点：(1)可适用于多种组合材料的焊接；(2)不会对半导体等材料引起高温污染及损伤；(3)易焊接高热导率及高电导率的材料。
如金、银、铜、铝等。
(4)耗用功率小，仅为电阻点焊5%左右。
焊件变形小于3%～5%，焊点强度及强度稳定性平均提高约15%～20%。
(5)对工件表面的清洁度要求不高。
超声波焊接的缺点：金属超声波焊接需用功率随工件厚度及硬度的提高呈指数剧增，因而只限于丝、箔、片等薄件的焊接，大多数情况下只适用于搭接头。
超声波焊接的应用：超声波焊接广泛用于微电子器件及精加工技术，最成功的应用是集成电路元件的互连。
在电子航天电器包装塑料等工业都广泛应用。
1.3.3 超声钎焊工艺参数超声波钎焊的主要工艺参数包括功率P、焊接时间t、静压力F、振幅A以及振幅频率f。
(1)功率P：功率P主要由工件的厚度及材料的硬度所确定[13]。
(2)焊接时间t：焊接时间是指功率输入工件的时间。
焊接时间太短时，焊接接头强度不足，甚至未焊合；焊接时间太长时，焊接接头容易产生疲劳损伤[13]。
(3)静压力F：静压力是直接影响功率输出及工件变形条件的重要因素，主要由材料厚度和材料硬度所决定[13]。
(4)振幅A：振幅常常被用来表示功率的大小，振幅值的大小与聚能器的放大系数有关，常见振幅为5～25μm[13]。
(5)振幅频率f：超声波振幅频率取决于焊件厚度和其物理性能。
1.3.4 超声钎焊技术的研究现状国内对超声波金属焊接主要集中在超声波点焊的实验研究方面。
大量的实验证明，通过超声波对铝及铝合金的焊接，金属表面的致密的氧化膜可以有效的被去除，进而保证了焊接质量。
华南理工大学杨圣文等人研究了铜片-铜管超声波焊接接头的焊接机理[14]，认为超声波焊接接头的形成是材料自身塑性、施加压力以及摩擦升温共同作用的结果。
