铝及其合金钎焊培训

钎焊概念

钎焊是采用液相线温度比母材固相线温度低的金属材料做钎料，将零件和钎料加热到钎料熔化，利于液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互溶解和扩散而实现连接零件的方法。

与熔焊相比，钎焊具有以下优点：

1）钎焊接头平整光滑，外形美观；

2）钎焊加热相对温度较低，对母材组织和性能的影响较小；

3）焊件变形较小，尤其是采用均匀加热（如炉中钎焊）的钎焊方法，焊件的变形可减少到最低程度，容易保证焊件的尺寸精度。

4）某些钎焊方法一次可焊成几十条或成百条钎缝，生产效率高；

5）可以实现异种金属或合金，金属和非金属的连接。

缺点是钎焊接头强度比较低，耐热能力比较差，装配要求比较高等。

根据使用钎料的不同，钎焊一般分为：

1）软钎焊——钎料液相线温度低于450℃；

2）硬钎焊——钎料液相线温度高于450℃。

铝及其合金钎焊存在困难：

1、由于纯铝不能在空气中存在，铝表面会形成一层致密的氧化膜，钎焊时氧化膜将妨碍液态钎料在母材表面润湿，因此焊前要清理母材表面，焊接时要配合使用化学钎剂，经过多年的不断研究开发，对一般材料都可以成功焊接，但对母材中Mg含量超过1％的铝镁合金及含Si超过3％的铝硅合金尚难克服。

2、在钎焊过程，由于钎料与铝及铝合金的液相线温度相差不大，且铝及铝合金在加热过程中颜色不变，因此不容易判断温度，母材容易发生过热，使母材严重软化甚至过烧，这需要操作者要十分小心，用丰富的经验来掌控钎焊温度及热力分布。

3、钎焊接头耐腐蚀性差，接头腐蚀是因为在钎缝的不同位置，电极电位不同形成电势差，从而造成接头腐蚀，通过钎料优化选择，使母材钎缝的电极电位过渡为平缓，从而提高抗蚀性。

钎料选择：GB/T13815-1992

BAl88Si （料400）成份含量：Si　11.0～13.0％　Cu＜0.30％  Zn＜0.20％  Fe＜0.80％  Mg＜0.10％  Mn＜0.05％　其他≤0.15％ 

BAl90Si      成份含量：Si　9.0～11.0％　Cu＜0.30％  Zn＜0.10％  Fe＜0.80％  Mg＜0.50％  Mn＜0.05％  Ti＜0.20％  其他≤0.15％

熔化温度：

BAl88Si （HL400）　固相线　577℃　　液相线　580℃    

钎焊温度：582～0℃

BAl90Si          　固相线　577℃　　液相线　590℃

美国钎料

BAlSi-2  Si　6.8～8.2％　  Cu 0.25％    Zn 0.20％   Mn 0.1％  Fe 0.80％  

BAlSi-3  Si　9.3～10.7％　 Cu 3.3~4.7％  Mg 0.15％  Zn 0.20％  Mn 0.15％  Fe 0.80％    

BAlSi-4  Si　11.0～13.0％　Cu 0.30％     Mg 0.10％  Zn 0.20％  Mn 0.15％  Fe 0.80％    

BAlSi-5  Si　9.0～11.0％　 Cu 0.30％    Mg 0.05％   Zn 0.10％  Mn 0.05％  Fe 0.80％

BAlSi-6  Si　6.8～8.2％　  Cu 0.25％    Mg 2.0~3.0％ Zn 0.20％  Mn 0.10％  Fe 0.80％

熔化温度　　固相线　　　 液相线　　钎焊温度范围

BAlSi-2　　　577℃　　　　613℃　　　599～621℃

BAlSi-3　　　521℃　　　　585℃　　　571～604℃

BAlSi-4　　　577℃　　　　582℃　　　582～604℃

BAlSi-5　　　577℃　　　　590℃　　　588～604℃

BAlSi-6　　　559℃　　　　607℃　　　599～621℃

钎剂

铝的氧化膜致密且稳定，钎焊铝和铝合金时必须采用专门的钎剂。铝合金用钎剂按温度不同可分为软钎剂和硬钎剂两类。

1、铝用软钎剂

铝用软钎剂按其去氧化膜方式通常分为有机钎剂和反应钎剂两类。有机钎剂的主要组分是三乙醇胺。这类钎剂在温度超过275℃后由于三乙醇胺迅速碳化而死去活性，所以钎焊温度不能超过275℃。

反应钎剂含有大量锌、锡等重金属的氯化物，加热时在铝表面析出锌、锡等金属。大大提高钎料的润湿能力。反应钎剂因组分不同而具有不同的反应温度，钎焊温度应与反应温度相适应。

2、铝用硬钎剂

铝用硬钎剂的基本组分是碱金属及碱土金属的氯化物及氟化物，氯化物使钎剂具有合适的熔化温度和粘度。氟化物有利于除去表面氧化物，重金属氯化物有利于提高钎剂活性。

NOCOLOK(氟铝酸钾钎剂)　分子式：KF-AlF3是一种全氟型不含氯化物的无腐蚀性硬钎剂

该钎焊工艺方法是由加拿大ALCAN公司发展起来，日本将此钎焊技术应用于热交换器。

该钎焊工艺需要对母材或钎料中的Mg含量严格控制，一般在0.4％以下

该钎剂熔点与其成份控制精度有关

当精度控制而制得共晶成份时，其熔点为588℃，略为偏离此共晶成份时，熔点将升高。

NOCOLOK　组分含量　KF 45.8%  AlF3 54.2%                 

钎焊温度　＞558℃

剂201　组分含量　KCl 50％　LiCl 32%  ZnCl 28%  NaF 10%

钎焊温度　460～620℃

火焰钎焊铝及其合金操作要领：

1、设备

使用煤气作为燃烧气体，使用火焰发散的专用焊，保证加热过程热力分布均匀

2、焊前清洗

用NaOH溶液对产品及零组件进行清洗，去除表面油污、氧化物等。

3、产品装配后，保证接头间隙0.10～0.25mm，焊接时用外焰加热母材，焊与工件焊缝夹角为40～50°，钎料与焊垂直，不断摆动火焰，使母材钎缝区受热均匀。钎料要依靠母材产生的热量熔化，不能用焊直接熔化钎料。用NOCOLOK钎剂时，先用焊烤热钎料酸组成，用焊料不断蘸取钎剂，再进行钎焊。

4、焊后清洗，用7％草酸、7％硝的水溶液清洗

钎焊接头的缺陷

钎焊后的工件必须进行检验，以判定钎焊接头是否符合质量要求，钎焊接头的缺陷与熔焊接头相比，无论在缺陷的类型、产生原因或消除方法等方面都有很大的差别。钎焊接头内常见的缺陷及其成因如下：

（1）填隙不良，部分间隙未被填满

产生原因：

1）钎缝间隙过大或过小，装配时零件歪斜

2）钎剂不合适，如活性差，钎剂与钎料熔化温度相差过大，钎剂填隙能力差等；

3）钎料选用不当，如钎料的润湿作用差，钎料量不足。

4）钎料环放置位置不当。

5）钎焊前准备工作不佳，如清洗不干净等。

6）钎焊温度过低或分布不均匀。

（2）钎焊气孔

产生原因：

1）钎缝间隙过小或过大。

2）钎焊前零件清理不净。

3）钎剂去膜作用弱。

4）钎料在钎焊时析出气体或钎料过热。

（3）钎缝夹渣

产生原因：

1）钎剂使用量过多或过少。

2）钎缝间隙过大或过小。

3）钎料从两面填隙，两面加热温度不统一。

4）钎料与钎剂的熔化温度不匹配。

5）钎剂比重过大。

（4）钎缝开裂

产生原因：

1）钎焊加热不均匀，造成冷却过程中收缩不一致。

2）钎料凝固时，零件相互错动。

3）钎料结晶温度间隔过大。

4）钎缝脆性过大

（5）母材开裂

产生原因：

1）母材过烧或过热

2）钎料向母材晶间渗入，形成脆性相。

3）加热不均匀或由于刚性夹持工件而引起过大的内应力。

4）工件本身有内应力而引起的应力腐蚀。

（6）钎料流失

产生原因：

1）钎焊温度过高或保温时间过长。

2）焊料环安置不当以致未起毛细作用。

3）局部间隙过大

（7）母材被熔蚀

产生原因：

1）钎焊温度过高，保温时间过长。

2）母材与钎料之间的作用太剧烈。

3）钎料量过大。

钎焊接头缺陷的检验方法

钎焊接头缺陷的检验方法可分为无损检测和破坏性检验。日常生产中广泛采用无损检测。破坏性检验只用于重要结构的钎焊接头的抽烟检验。

1、外观检验

外观检验是用肉眼或低倍放大镜检查钎焊接头的表面质量，如钎料是否填满间隙，表面是否光滑，是否有裂纹，气孔及其它外部缺陷。外观检查是一种初步的检查。根据技术条件规定，再进行其他的无损检验。

2、钎焊结构的致密性检验常用方法有一般的水压试验、气密试验、气渗透试验、煤油渗透试验和质谱试验等方法，其中水压试验用于高压容器；气密试验及气渗透试验用于低压容器；煤油渗透试验用于不受压力容器；质谱试验用于真空密封接头。