自钎剂铝钎料的研制与应用前景

铝及铝合金的钎焊摘要：综述了近年来铝及铝合金钎焊在钎焊方法、钎料及钎剂三个方面的技术发展现状，分别介绍了它们各自的发展方向。

指出铝及铝合金的钎焊问题是近年来研究较多、发展较快的研究领域之一，铝及铝合金钎焊技术应用前景广阔。

1 铝及铝合金钎焊的研究现状铝合金具有密度小、强度高和耐腐蚀等优点，因而广泛应用于汽车、高速铁路车辆、航空航天和军事工业。

由于它特有的物理、化学性能，其焊接过程中会遇到一系列困难，如氧化、焊缝热裂纹和气孔等。

对于铝合金的焊接，传统的方法主要以熔化焊接为主，设备复杂，且对焊工的技术要求也比较严格。

铝钎焊作为铝合金连接的重要方法，具有钎焊件变形小。

尺寸精度高等优点，近年来在我国得到广泛的应用。

铝及铝合金的钎焊技术近年来研究较多。

随着新材料、新方法的不断出现，铝及铝合金的钎焊工艺也得到了快速的发展，其钎焊方法、钎料及钎剂都有很大的进步。

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。

这主要是因为其具备一系列优良性能,如强度大、耐蚀性好、电导性及热导性高,因此在航天、航空、电子、冶金、机械制造和轻工业等部门的应用日趋广泛。

特别是随着铜材料的大幅度涨价,以及为了减轻质量、提高功效、增强美观,以铝代铜、以铝代钢技术在某些领域成功应用。

最典型的就是汽车铜水箱被铝水箱的替代。

我国大规模生产铝焊剂的厂家很少,目前使用的铝焊剂多为国外进口。

因铝及铝合金的熔点较低、化学活性强、氧化膜熔点高和稳定性大,并能牢固、致密地粘附在铝或铝合金的表面,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。

此外,铝及其合金的钎焊接头的耐蚀性易受钎料和钎剂的影响,这主要是因为钎料和母材之间的电极电位差别极大,使接头耐蚀性降低,尤其是对软钎焊接头的影响更为明显。

通常,为了能很好去除铝及其合金表面的氧化膜,大部分钎剂中都添加了具有强烈腐蚀性的材料,而这些材料即使在钎焊后进行清理,也难全部除去对接头耐蚀性的影响。

Welding Technology Vol．40No．5May 2011·专题综述·文章编号：1002－025X (2011)05-0001-04铜/铝钎焊用软钎料及其焊接性研究现状杨刘波，孙德明，刘鹏，李静（山东建筑大学材料科学与工程学院，山东济南250101）摘要：介绍了铜/铝异种材料钎焊用的几种常见软钎料及其特点、应用及研究现状。

本文着重介绍了Sn－Zn 和Zn－Al 系钎料的特点及应用，分析了目前Sn－Zn 和Zn－Al 系钎料存在的主要问题，并对Zn－Al 系钎料在铜/铝钎焊中的应用前景进行了展望。

关键词：铜/铝；异种材料；钎焊；软钎料中图分类号：TG454文献标志码：A收稿日期：2010-10-25基金项目：中国博士后科学基金资助项目（20080430377）；山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目（2008BS04037，2007BS04020）0前言软钎焊是一种低温结合工艺，主要依靠钎料对母材的润湿来形成接头［1-2］。

铜/铝异种材料利用钎焊技术进行连接，既能节约资源、节省成本，又能发挥铜和铝各自的性能优势。

软钎焊已被广泛用于电子组装工艺、电机制造以及电器用端子的铝线与设备铜制引出端的连接等。

铜与铝的物理化学性能差异较大，钎焊时Al 基体表面极易氧化成致密的氧化膜，且极易在界面产生硬脆、电阻极大的Cu－Al 金属间化合物［3－5］。

钎焊时通常将金属间化合物的厚度控制在2μm 以下，才能获得成形良好的Cu /Al 异种接头，同时，又能保证其力学性能［6］。

因此，不断改善钎料性能，降低金属间化合物对Cu /Al 接头性能的影响，一直是铜／铝钎焊用软钎料研究的热点课题。

铜/铝钎焊用软钎料，正在经历从传统的Sn－Pb 钎料向绿色无铅软钎料发展的过程。

本文主要介绍常见的几种铜/铝钎焊用软钎料的特点、性能及其焊接性，阐述了Sn 基、Cd 基、Zn 基钎料的特点及其在铜/铝钎焊中的应用，重点关注Zn－Al 系软钎料研究的现状。

哈⼯⼤钎焊复习题（附参考答案）1.钎焊的基本原理钎焊时采⽤⽐母材熔点低的⾦属材料，将焊件和钎料加热到⾼于钎料熔点低于母材熔点，利⽤液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散实现连接焊件的⽅法。

2.描述全部钎焊⼯艺过程并简单分析各不同阶段所发⽣的物理或化学现象钎焊⼯艺过程：⼀是钎料填满钎缝的过程，⼆是钎料同母材相互作⽤的过程。

如果钎焊时使⽤钎剂，则还有⼀个钎剂的填缝过程。

不同阶段的物理化学现象：⼀：钎剂在加热熔化后流⼊焊件间的间隙，同时熔化的钎剂与母材表⾯发⽣物化作⽤，从⽽清净母材表⾯，为钎料填缝创造条件。

⼆：随着加热温度升⾼，熔化的钎料与固态母材接触，润湿母材，并在其上铺展。

随后，熔化的钎料依靠⽑细作⽤在钎缝间隙内流动进⾏填缝。

三：液态钎料在⽑细填缝的同时，与母材发⽣相互扩散作⽤，⼀种是母材向液态钎料的扩散，即通常说的溶解；⼀种是钎料组分向母材的扩散。

3.钎焊的技术特点优点：（1）加热温度较低（2）焊件变形⼩，尺⼨精确⾼（3）可焊异种⾦属或材料（4）适合于批量⽣产，⽣产率很⾼（5）可整体加热，⽤于结构复杂，开敞性差的材料焊件缺点：（1）接头强度低（2）耐热性差（3）搭接接头，增加了母材消耗和结构重量总之，钎焊最明显的优点：母材不化钎料化。

钎焊较适宜连接精密、微型、复杂、多钎缝、异类材料的焊件。

4.简述钎焊⼯艺⽅法原理及特点烙铁钎焊：⽤于细⼩简单或很薄零件的软钎焊。

波峰钎焊：⽤于⼤批量印刷电路板和电⼦元件的组装焊接。

施焊时,250℃左右的熔融焊锡在泵的压⼒下通过窄缝形成波峰，⼯件经过波峰实现焊接。

这种⽅法⽣产率⾼，可在流⽔线上实现⾃动化⽣产。

⽕焰钎焊：⽤可燃⽓体与氧⽓或压缩空⽓混合燃烧的⽕焰作为热源进⾏焊接。

⽕焰钎焊设备简单、操作⽅便，根据⼯件形状可⽤多⽕焰同时加热焊接。

这种⽅法适⽤于⾃⾏车架、铝⽔壶嘴等中、⼩件的焊接。

电阻钎焊：利⽤电流流过被焊⼯件时,在钎料与母材界⾯因接触电阻,产⽣热量进⾏局部加热钎料,同时还对待焊接处施加⼀定的压⼒,加热快。

Al-Si-Cu-Zn钎料钎焊3003铝合金的接头组织及力学性能李小强;肖晴;李力;屈盛官【摘要】采用自制的Al-Si-Cu-Zn钎料对3003铝合金进行钎焊实验,利用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪对接头微观组织和断口进行分析,并研究了钎焊温度对接头组织和性能的影响.结果表明:在540～580℃保温10min工艺下钎焊3003铝合金,均可获得良好的钎焊效果.钎焊接头均由钎缝中心区的α(Al)固溶体、θ(Al2Cu)金属间化合物、细小Si相和AlCuFeMn+ Si相,两侧扩散区的α(Al)固溶体与元素扩散层以及母材组成;钎焊接头室温剪切断裂于扩散区齿状α(Al)/钎缝中心区的交界面,断口主要呈脆性解理断裂特征.随着钎焊温度的升高,扩散区的α(Al)固溶体晶粒长大,接头结合界面犬牙交错;当钎焊温度为560℃,保温10min时,接头的室温抗剪强度达到最大值92.3MPa,约为母材强度的62.7％.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2016(044)009【总页数】6页(P32-37)【关键词】铝合金;钎焊;铝基钎料;接头组织【作者】李小强;肖晴;李力;屈盛官【作者单位】华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心,广州510640;华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心,广州510640;华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心,广州510640;华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心,广州510640【正文语种】中文【中图分类】TG454铝合金由于密度小、力学性能良好、成形性能优异等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、机械等行业[1,2]。

钎焊作为一种传统的连接技术，可以使被连接件的变形控制在极小的范围内，从而为结构复杂的铝合金制件的连接提供技术支撑。

铝合金目前常用的钎焊方法有火焰钎焊、气体保护钎焊和真空钎焊[3-5]。

火焰钎焊简便灵活，适用于小尺寸构件，但是加热过程中温度不易精确控制，难以保证接头质量，甚至可能烧坏被焊工件。

铝及铝合金钎焊用硬钎料的研究现状与展望牛志伟;黄继华;许方钊;刘凯凯;陈树海;赵兴科【摘要】铝及铝合金以其优良的特性,在当代工业材料中占有越来越重要的地位.钎焊作为一种可靠连接铝及铝合金结构件的连接方法而被广泛应用.铝及铝合金钎焊用硬钎料的开发一直是国内外学者争相研究的热点,然而,钎料合金熔化温度高、加工成形性差、钎焊接头强度低等因素严重制约着钎料合金的开发应用,实现商业化的钎料甚少.添加合金元素能够降低钎料熔化温度,改善钎料显微组织和性能,这对铝钎焊用硬钎料的发展是一个行之有效的方法.结合国内外对铝及铝合金钎焊用硬钎料的最新研究成果,全面阐述合金元素的添加对钎料熔化温度、加工成形性及钎焊接头组织性能的影响,指明铝及其合金钎焊用硬钎料目前研究中存在的问题及今后的研究方向.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2016(026)001【总页数】11页(P77-87)【关键词】铝合金;硬钎料;加工成形;钎焊接头【作者】牛志伟;黄继华;许方钊;刘凯凯;陈树海;赵兴科【作者单位】北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TG425+.2铝及铝合金具有密度小、强度高和耐腐蚀等优点，因而广泛应用于汽车、高速铁路车辆、航空航天和军事工业［1-4］。

不同牌号的铝合金及其过烧温度如图1所示。

对于铝合金的焊接，传统的方法主要以熔化焊接为主，设备复杂，且对焊工的技术要求比较严格［5-7］。

钎焊作为铝合金连接的重要方法，具有钎焊件变形小、尺寸精度高等优点，近年来，在国内外得到广泛的应用［8-10］。

铝及铝合金的软钎焊是不常应用的方法，由于铝及铝合金软钎料主要采用以低熔点金属如锡、锌等为基，使得软钎料的成分、组织及电极电位与铝及铝合金母材相差很大，钎焊接头易引起严重的电化学腐蚀［11-12］。

含M g铝合金在N ocol ok钎焊工艺的车用热交换器领域的应用凌亚标摘要：本文结合Nocolok铝钎焊原理和钎剂的发展，介绍含Mg铝合金在汽车铝制热交换器领域的应用及其复合材料的制造方法。

关键词：铝合金镁Nocolok钎焊热交换器铝及其合金以其优异的性能在交通、建筑、化工等行业得到了广泛式热交换器方面的选用及其复合材应用。

钎焊技术既精密又方便，且加料的制造方法。

热均匀，适合批量生产，是铝及其合1．铝合金N ocol ok钎焊技术金焊接加工中的一种重要方法。

随着自70年代末，加拿大Al can公钎焊技术的逐渐发展，一种无腐蚀钎司发明并制造的将之命名为N ocol ok剂钎焊铝合金N ocol ok钎焊技术已经钎剂( 又名氟铝酸钾钎剂) 以来，该成为汽车铝制热交换器行业的主流N ocol ok钎焊工艺已经在全球铝制热生产工艺。

但由于该工艺的钎剂存在交换器行业得到了广泛的应用。

钎焊局限性，含M g量高于0．3％的高强度合技术是金属连接的一种方法，由于铝金使用该工艺存在困难，但是，铝制及其合金表面存在一层致密、稳定的热交换器行业一直以追求小型化，高氧化膜，氧化膜的熔点远远高于铝合强度，低成本为目标，要求铝合金材金的熔点。

在钎焊过程中，这层氧化料强度不断提高，同时厚度不断减薄膜会阻碍钎料流动、钎料润湿基体、来降低成本，在这些合金中往往会加钎料与基体的互相溶解等，使钎焊难入少量的M g。

但如何平衡钎焊工艺和以进行。

因此，要得到良好的钎焊接含M g量之间的关系，本文结合头质量，就必须破坏这层氧化膜。

无N ocol ok钎焊原理和钎剂的工作机论采用何种钎焊工艺，洁净的表面都是获得优质接头的重要前提。

钎剂的3) 使用软钎料钎焊时，由于钎料与主要用途之一就是使合金表面的氧母材之间电极电位的差异使接头的化膜与基体剥离。

钎焊时，钎剂首先抗腐蚀性降低。

熔化，在A1。

0。

表面铺展开来，使A1：O 。

七十年代后期发展起来的无腐薄膜解离、溶解，为钎焊顺利进行提蚀，不溶性N ocol ok钎剂把铝合金的供可能。

焊接技术第３６卷第１期２００７年２月铝及铝合金以其优良的物理、化学性能，良好的加工、表面处理和耐蚀性能，在当代工业材料中占有很重要的地位，被广泛应用于航天航空、建筑、电器、汽车和船舶等部门［１，２］。

又由于其比强度高、耐腐蚀性好等优点，是代替钢材等作为结构材料的理想材料，同时也是当今所需要的绿色环保、节能材料。

而纯铝、铝合金的连接及其加工工艺在其中起着非常重要的作用［３］。

在众多的连接方法中，钎焊作为一种能够可靠地连接铝及其合金结构件的连接方法而被广泛应用。

但铝及其合金具有硬度低、焊接时表面氧化膜难去除等缺点，与之匹配的中温钎料、钎剂研究不成熟，而使得铝及铝合金的更广泛的应用受到了限制。

传统的Ａｌ－１２Ｓｉ钎料（共晶点温度５７７℃）可以钎焊某些铝合金而得到可靠的接头，但是和这些铝合金的熔化温度相比，钎焊温度又过高，经常会发生铝合金母材过烧及元器件损坏现象，因此只能钎焊纯铝和少数几种熔点较高的铝合金，如６０６３，３Ａ２１等。

而像７Ａ０４，７Ａ０５等铝合金由于固相线温度低于Ａｌ－Ｓｉ钎料熔点，故不能用该钎料来钎焊。

为了解决这些问题，许多研究人员都在研究一种能够钎焊绝大多数铝合金而又具有满意连接强度的低熔点钎料。

Ｋａｙａｍｏｔｏ等人研究了一系列可用于焊接６０６１铝合金且具有低熔点和足够接头强度的Ａｌ－Ｇｅ－Ｓｉ－Ｍｇ钎料。

然而，Ｇｅ的价格使得这种钎料过于昂贵。

Ｈｕｍｐｓｔｏｎ和Ｊａｃｏｂｓｏｎ等人报道了一种熔化区间在５１８￣５３８℃之间的Ａｌ－５Ｓｉ－２０Ｃｕ－２Ｎｉ钎料。

Ｓｕｚｕｋｉ等人也曾研究过一系列三元共晶的Ａｌ－Ｓｉ－Ｚｎ钎料［４］。

而笔者主要是研究了一系列Ａｌ－Ｓｉ－Ｃｕ－Ｚｎ系钎料，该系列由于Ｃｕ，Ｚｎ元素的加入，不仅使得该系钎料熔点降低（大约在５００～５７７℃），而且具有良好的流动性、润湿性。

１试验材料及设备本试验所用母材为１０６０纯铝和６０６３铝合金，母材有关的性质［２］见表１。

钎料为自制的Ａｌ－Ｓｉ－Ｃｕ－Ｚｎ钎料，其成分见表２。