含鎂鋁合金中溫釬焊表面氧化膜的演變及釬焊性能的研究.pdf

1、鋁合金的中溫釬焊技術(shù)問題涉及到釬劑、釬料和釬焊工藝、接頭質(zhì)量等眾多方面。其中核心的基礎(chǔ)理論問題是氧化膜的去除機(jī)制和釬劑與釬料/母材的界面反應(yīng)與活化問題。其中,含鎂鋁合金由于表面氧化膜比較復(fù)雜,且難以去除,是鋁合金釬焊的一個公認(rèn)的難題。本課題主要圍繞含鎂鋁合金表面復(fù)雜氧化膜的去除機(jī)制這一問題展開研究。具體從以下幾個方面進(jìn)行研究。
　　本文首先研究了典型鋁合金在中溫釬焊溫度下(500℃保溫15min)表面膜的物相結(jié)構(gòu)及其演變。研究結(jié)果

2、表明:當(dāng)鎂含量低于2wt.％時,不管是在中溫釬焊操作溫度下還是冷軋狀態(tài),Mg元素均不會發(fā)生表面富集和氧化,但是釬焊操作溫度下氧化膜的厚度約為80nm左右,約是冷軋態(tài)的2倍;當(dāng)鎂含量大于2wt.%時,只有釬焊操作溫度下 Mg元素將在表面發(fā)生明顯的富集和氧化,且在表面130nm以內(nèi)表氧化膜主要為MgO和少量的MgAl2O4,而且晶態(tài)的MgAl2O4是彌散分布在MgO之間的。但是冷軋狀態(tài)下,表面氧化膜和純鋁一樣,依然是Al2O3,其厚度約為4

3、0nm左右。對于以Mn和Si為主要合金元素的鋁合金,不管是在中溫釬焊操作條件下還是冷軋狀態(tài),其 Mn和 Si元素不會在表面發(fā)生富集,也不會改變表面氧化膜的結(jié)構(gòu)和物相,其表面氧化膜主要還是Al2O3。
　　考察了ZnCl2、SnCl2和GeO2添加到e5、E5和b33銫鹽釬劑基質(zhì)后釬劑與釬料/母材的界面活性。結(jié)果發(fā)現(xiàn):只有向 e5釬劑基質(zhì)中添加 ZnCl2可以實現(xiàn)Zn-Al釬料在含鎂量大于2wt.%的鋁合金上鋪展;而 SnCl2雖然

4、不能實現(xiàn) Zn-Al釬料在含鎂量大于2wt.%的鋁合金上鋪展,但是如果配合ZnCl2一起加入e5釬劑基質(zhì)中,它可以促進(jìn)釬料的鋪展;并且當(dāng) e5釬劑基質(zhì)中 ZnCl2的含量為4wt.%時,釬料在6061、5052和5083鋁合金上均達(dá)到最佳。
　　采用優(yōu)化過的釬劑e5+4wt.%ZnCl2釬劑配合Zn-Al釬料感應(yīng)釬焊5083和6061鋁合金,結(jié)果發(fā)現(xiàn):當(dāng)釬焊接頭間隙為200μm時,釬縫金屬組織均勻無缺陷;當(dāng)搭接面積為7×40mm2