[其他]鋁和鋁合金的硬釬焊法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101986000001487
• 申請日: 1986-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN86101487B
• 公開（公告）日: 1987-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張成邦
• 申請（專利權(quán)）人: 電子工業(yè)部第二十七研究所
• 代理公司: 電子工業(yè)部專利服務(wù)中心
• 代理人: 邱應(yīng)鳳

一種鋁和鋁合金硬釬焊法。在普通純度的氫氣氣氛中使用微量的糊狀氟鋁酸鉀釬劑及鋁硅釬料，由于氫和氟鋁酸鉀的聯(lián)合破膜作用，氫氣露點(diǎn)提高到－２０℃，氫氣來源方便，成本低。釬劑用量大大降低，殘余焊劑少，不需清洗，經(jīng)濟(jì)效益顯著。可進(jìn)行對(duì)接、搭接和套接、特別適用于精度較高、形狀復(fù)雜的組件的釬焊。

長期以來，鋁和鋁合金的硬釬焊法經(jīng)常使用一種含硅在5-12%范圍內(nèi)的鋁硅系釬料，以氯化物（如氯化鋅、氯化鉀、氯化鋰等）為主的腐蝕性很強(qiáng)的釬劑。

但是，由于這種釬劑對(duì)鋁和鋁合金具有很強(qiáng)的腐蝕作用，使用該方法釬焊后的工件必須進(jìn)行殘余釬劑的去除和檢查，工序繁多，致使成本升高。

為了克服上述方法的缺點(diǎn)，近年來開發(fā)了鋁和鋁合金的真空無釬劑硬釬焊和高純度不活性氣體保護(hù)的無釬劑硬釬焊。上述方法在保證釬焊接頭質(zhì)量的前提下雖然較好地解決了接頭腐蝕問題，但有于需要高真空或高純度氣體，增加了設(shè)備投資費(fèi)用，限制了應(yīng)用和推廣的范圍。

真空釬焊時(shí)，釬料的填隙能力較差，盡管有人在釬焊面通過機(jī)械打磨使其粗糙而提高釬料對(duì)母材的浸潤能力和填隙能力，但效果有限，其填隙高度（按大阪大學(xué)法）也只能達(dá)到1.75毫米。因此真空釬焊法在釬焊搭接或套接面積較大的產(chǎn)品時(shí)，往往因釬焊質(zhì)量不佳，破壞接頭的氣密性而限制其使用。

1980年4月在洛杉磯舉行的第十一屆國際釬焊年會(huì)上W·E·COOKE提出在氮?dú)庵惺褂梅X酸鉀釬劑的鋁合金硬釬焊法。雖然在工業(yè)上獲得了一定的應(yīng)用，但目前還存在以下幾個(gè)問題尚待克服：（1）需要的氮?dú)饧兌容^高，露點(diǎn)選在-40℃以下;（2）使用的釬劑用量較大，一般為：釬劑重量∶釬料重量＝1∶1～5生成數(shù)量較多的殘余釬劑，給工件的表面涂復(fù)帶來困難;（3）因?yàn)榈獨(dú)獾臒醾鲗?dǎo)率低于氫氣，為了保證工件的快速均勻加熱，往往選擇高于鋁合金熔點(diǎn)的初始爐溫和對(duì)通入氮?dú)膺M(jìn)行了較高溫度的預(yù)先加熱。W·E·COOKE選擇的初始爐溫為704℃，氮?dú)忸A(yù)熱溫度為540℃。

據(jù)日本專利昭53-5053，介紹了服卷孝等人提出的在露點(diǎn)為-40℃以下氫氣氣氛中對(duì)鋁和鋁合金進(jìn)行無釬劑的硬釬焊法。這種方式打破了氫氣中不進(jìn)行釬焊鋁和鋁合金的常規(guī)。不過該發(fā)明需要預(yù)先對(duì)工件表面的氧化膜進(jìn)行嚴(yán)格的清洗和檢查，要求氫氣的露點(diǎn)在-40℃以下，還要使用包覆鋁硅釬料的復(fù)合釬焊板，否則會(huì)造成釬焊接頭的缺陷。

US-3，951，328介紹了氟鋁酸鉀釬劑對(duì)鋁的氧化膜具有較強(qiáng)的破除作用，同時(shí)氟鋁酸鉀釬劑不溶于水，殘余釬劑對(duì)鋁基材不產(chǎn)生腐蝕，但釬劑用量高達(dá)250克/米²，給釬焊后的清洗和涂覆工作帶來很多困難。

氫氣是一種強(qiáng)還原性氣體，它可以直接與各種金屬氧化物作用而清除氧化物。為使還原反應(yīng)順利進(jìn)行，氫氣中水蒸氣的含量不能超過某個(gè)臨界值，即氫氣的露點(diǎn)必須低于某一臨界溫度。鋁表面的氧化膜需要在1900℃高溫下用露點(diǎn)為-80℃的氫氣才可以還原為鋁。據(jù)日本專利昭53-5053介紹，只要?dú)錃饴饵c(diǎn)低于-40℃就可以有效地阻止釬焊鋁過程中氧化膜的加厚;同時(shí)高溫下分解出來的氫原子也有一定的穿透膜能力，對(duì)破膜有一定作用。

本發(fā)明的目的旨在克服上述已有技術(shù)的不足。讓鋁和鋁合金硬釬焊在普通純度氫氣氣氛中進(jìn)行，配合使用微量無腐蝕性的糊狀氟鋁酸鉀釬劑及含有微量鍶和鑭的鋁硅共晶型釬料，強(qiáng)化了氫和氟鋁酸鉀的聯(lián)合破膜作用，從而將氫氣露點(diǎn)提高到-20℃，釬劑用量大大降低（約25克/米²），同時(shí)還利用了鋁硅鍶鑭釬料的良好的流動(dòng)性和細(xì)化纖縫組織的特征。采用本發(fā)明既可實(shí)現(xiàn)對(duì)散熱器類工件的釬焊，又可實(shí)現(xiàn)對(duì)精度較高的、形狀復(fù)雜的微波元器件的釬焊。

露點(diǎn)為-20℃以下的氫氣屬于普通純度的氫氣，來源方便，成本低，而露點(diǎn)為-40℃以下的氫氣屬于高純度氫氣，凈化程序復(fù)雜，成本高。

采用微量鍶和鑭的鋁硅系共晶釬料其成分是：硅12%;鍶0.04～0.06%;鑭0.04～0.06%;其余為鋁。它不僅具有優(yōu)良的流動(dòng)性和填隙能力，而且還可以使釬縫組織細(xì)化，提高接頭的塑性和抗腐能力。同時(shí)該釬料具有良好的延展性，可加工成絲狀、箔狀、塊狀使用，適用各種型式的釬焊接頭的填隙需要，比如對(duì)接、搭接、套接等。