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

2、表明:當鎂含量低于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構和物相,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銫鹽釬劑基質后釬劑與釬料/母材的界面活性。結果發(fā)現:只有向 e5釬劑基質中添加 ZnCl2可以實現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 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釬劑基質中,它可以促進釬料的鋪展;并且當 e5釬劑基質中 ZnCl2的含量為4wt.%時,釬料在6061、5052和5083鋁合金上均達到最佳。
　　采用優(yōu)化過的釬劑e5+4wt.%ZnCl2釬劑配合Zn-Al釬料感應釬焊5083和6061鋁合金,結果發(fā)現:當釬焊接頭間隙為200μm時,釬縫金屬組織均勻無缺陷;當搭接面積為7×40mm2