铝合金型材的硬钎焊方法
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    为了根本排除使用钎剂去膜带来的问题,近年来兴起了专门针对真空钎焊,并已应用于工业产业。

       铝的真空钎焊与其他金属的真空钎焊相比具有特殊性:铝及铝合金的真空钎焊常采用金属镁作为活化剂。由于氧化铝膜十分稳定,单纯靠真空条件不能达到去膜目的,必须同时借助于某些金属活化剂(又称吸气剂)的作用以使铝的表面氧化膜变质,保证钎料的润湿与铺展。用作金属活化剂的是一些蒸气压较高、对氧的亲和力比铝大的元素,诸如锑、钡、锶、铋、镁等。研究表明以镁做活化剂效果最好,在65mPa真空度夏就可取得良好的去膜效果。这是因为镁的蒸气压高,在真空中容易挥发,有利于清除氧化膜,且价格较低,因此目前普遍采用。


    镁作为活化剂,可以以颗粒形式直接放在工件上使用,或以蒸气形式引入钎焊区,也可以将镁作为合金元素加入铝硅钎料中。第一种方式的主要缺点是镁的挥发将在远低于前焊温度时发生,同时对结构复杂的焊件镁蒸气很难遍布;第二种方式的设备和工艺都比较复杂;最后一种方式没有上述缺点,可保证镁的蒸发与钎料的熔化互相适应且镁蒸气实在接头处就地产生。此外,镁能降低铝硅钎料的熔点。所以第三种是目前主要的使用方式。


    钎料中镁的添加量对钎料的润湿性有显著地影响,随着镁量的增多,钎料的流动系数均有提高。但是随着镁含量的增加,钎料对铝的溶蚀也加剧,这是由于形成了Al-Mg-Si三元共晶的缘故;且含镁量过高,钎料易流失而损害焊件表面。综合考虑,钎料的ωMg以1.0%-1.5%为宜。研究表明,铝硅钎料在加镁的同时添加质量分数为0.1%左右的铋,可以减少钎料的加镁量,减少钎料的表面张力,改善润湿性,并可以降低对真空度的要求。


    真空铝钎焊适于采用对接、T型及与之类似的接头形式,因为这些接头形式开敞性较好,间隙内的氧化膜容易排除。搭接接头内的氧化膜则较难排出,故不推荐采用。


    真空钎焊时钎料的铺展能力比浸沾钎焊时差,因此应使用较大的钎焊间隙。


    铝的真空钎焊的工艺过程 与其他金属的真空钎焊基本相同。但由于其去膜依靠镁活化剂的作用,对于结构复杂的焊件,为了保证母材获得镁蒸气的充分作用,常采取局部屏蔽的补充工艺措施,即先将焊件放入不锈钢盒内(统称工艺盒),然后置于真空炉中加热钎焊,这样可以明显改善钎焊质量。必要时,盒内还可以补充使用少量纯镁粒来加强作用。真空钎焊的铝件表面光洁,钎缝致密,前韩后不需要清洗。


    真空钎焊为铝的无钎剂钎焊开辟了一条道路,改善了钎焊产品的质量,但它也存在一定的缺点,主要是:设备复杂,生产成本较高,真空系统的维修技术难度较大;镁蒸气沉积在炉壁、隔热屏及真空系统中,影响设备的工作性能,需要经常清理维护;依靠辐射加热,速度较慢,均匀性较差,尤其是对大型复杂焊件这种现象更为显著。故适合于尺寸较小。结构较简单的焊件。


    气体保护焊

    铝的真空钎焊存在的某些技术和经济困难,当采用一个中性气氛环境来替代真空环境时就可以得到解决。例如,对系统渗漏率的要求可以降低,设备比较简单,而且减少了挥发性元素沉积引起的设备维修工作,因此生产成本比较低。加热主要依靠对流,速度较快也较均匀,既有利于保证质量又有较高的生产率。因此近年来中性气体保护焊铝的方法发展较快,是一种有前途的铝钎焊方法。


    在中性气氛中钎焊铝,其表面氧化膜不能靠分解去除,仍然像在真空钎焊时一样,必须借助镁的活化剂作用来去膜。不同的是取得好的钎焊效果的钎料含镁量远低于真空钎焊所需数值,ωMg=0.2%-0.5%左右即可,高含镁量反将导致不良的接头质量。这是因为在中性气氛中,钎料中蒸发出来的未与母材反应的剩余镁蒸气,由于气体分子的阻挡,被拘留于母材表面而与表面吸附的气体中的氧和水反应,生成氧化镁,影响钎料的铺展和润湿。此外,钎料中添加少量的铋,有利于提高钎焊质量。可以使用氩或纯净的氮作为中型气体,其露点温度应低于-40℃。


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