鋁及鋁合金的釬焊的工藝應(yīng)用，沈陽北真真空是一家專業(yè)的真空爐生產(chǎn)廠家，專業(yè)制造真空釬焊爐，完善的售后為您解決一切真空爐問題，聯(lián)系電話：13998872066
概述 Introduction
鋁及其合金由于密度小，熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率高(僅列于Ag、Cu、Au之后），在近代工業(yè)材料中占 有獨(dú)特的地位。在人造衛(wèi)星、火箭、導(dǎo)彈、微波元 件、飛機(jī)或地面雷達(dá)天線、汽車水箱或空調(diào)散熱器 等的制造上，為了減輕重量，降低能耗，提高效率 和增強(qiáng)機(jī)動(dòng)性都竭盡可能地以鋁代銅，甚至代鋼。 能否取代的關(guān)鍵在丁?鋁及其合金的焊接，而焊接之 精密者首推釬焊。
鋁及其合金較之其他合金難于釬焊之處，在于 其表面有一層極為致密的氧化膜。這層氧化膜的性 質(zhì)非常穩(wěn)定，能夠充分抵抗大氣的侵蝕，它又能在 舊膜被破壞時(shí)隨時(shí)生成新膜。鋁的化學(xué)性質(zhì)非?；?潑，正是這層隨時(shí)生成的氧化膜的保護(hù)，才使得鋁 及其合金有可能成為今日的重要材料。也有辦法能徹底破壞這層膜，例如在鋁上滴一滴HgCl2溶液或 放上一些金屬汞，用砂布摩擦使生成鋁汞齊，鋁表 面上液態(tài)的Al-Mg合金會(huì)使氧化膜不能保持完整致密，這時(shí)可以明顯看到它能和水反應(yīng)放出氫氣。成 塊的鋁及其合金，在潮濕情況下一夜間會(huì)化為絨毛 狀的A1(0H),。鋁及其合金釬焊時(shí)需要破壞這層 膜，否則熔化的釬料不能與母材潤濕；焊后又需要 維持保護(hù)膜的完整，否則接頭將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。
1. 鍋及鑰合金的編號Designations of Aluminum and its Alloys
純鋁的延展性優(yōu)良佴強(qiáng)度不高，加人Mn、 Mg、Cu, Si、Cr等金屬制成合金后各種性能有特 殊的改善。有的經(jīng)熱處理后可以得到很高的強(qiáng)度， 甚至可以和某些特種鋼媲美。合金分類如下：(JIS)基本上采用的是美國的表示方法。
世界各發(fā)達(dá)國家的鋁合金大都有自己的牌號和成分，約半數(shù)可以互相對比，成分也不完全相同。 有相當(dāng)數(shù)童的鋁合金屬于獨(dú)自發(fā)展的品種，別國沒有相應(yīng)的合金。我國舊的編號（GB)⑴以LX代表 工業(yè)純鋁，X為數(shù)字1~6,數(shù)字越小純度越高，由U至L6，純度由99. 7%至99. 8%。用LGX代 表髙純鋁，X為0~4, X越大純度越高，由LG1 至LG5,純度由99. 85%至99. 99%。防銹鋁（LF 系列）為Al-Mn及Al-Mg系合金，硬鋁（LY系 列）為Al-Cu-Mg系合金，鍛鋁（LD系列）為A1- Mg-Si和Al-Mg-Si-Cu系合金，超硬培(LC系列） 為Al-Zn-Mg-Cu系列合金。表2-1列出了不同國家 合金牌號的對照⑺。從中可以看出合金的大概組 成。在世界各國的牌號中，徳國、意大利、瑞士、 比利時(shí)、瑞典和荷蘭等國采取類似國際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì) 的表示方法，其他諸國則采取自C的編號。日本表2-1不同國家合金牌號的對照
Table 2-1 Some comparison examples of aluminum alloys designation for different countries
類別 | 中國GB | 美國 | 俄國 | 國際標(biāo)準(zhǔn) 化組織ISO |
純鋁 | 1A90 (LG2) 1A85 (LG1) —(L1) 1A50 (LB2) —(L5-1) | 1090 | AB1 | A199.8 |
防銹鋁 | 5A02 (LK2) 5A03 (LF3) 5A05 (LF5) 3A21 (LF21) | 5052 | AMr | AlMg2.5 |
硬鋁 | 2A01 (LY1) | 2117 | Ani8n | AlCu2. 5 Mg AlCu4MgSi AlCu4Mgl |
類別 | 屮國GB 新(舊) | 美國 | 俄國 | 國際標(biāo)準(zhǔn) 化紺織iso |
鍛鋁 | 6061 (LD30) 6063 (LD31) 2A70 (LD7) 2A14 (LD10) | 6061 | AITO | AlMgSiCu |
超硬鋁 | 7A09 (LC9) | 7075 | 一 | AlZn5.5MgCu |
特殊鋁 | 4A01 (LT1) | 4043 | AK | AlSi5 |
- 1972年12月由18個(gè)國家簽約制定了變形鋁及 鋁合金國際牌兮命名體系。這個(gè)體系基本上是以美國鋁業(yè)協(xié)會(huì)（AA)命名法為基礎(chǔ)，即四位數(shù)字體 系。第一位數(shù)字代表主要添加的合金元素：1 x x x為尤添加，即為純鋁；2xxx為Cu;3xxx 為 Mn; 4 x x x 為 Si; 5 x x x 為 Mg; 6 x x X 為 Mg + Si; 7 x x x為Zn; 8 x x x為其他元素。第 二位代表合金改型狀況：0為原型，1 均為改 型。第二位、四位為合金的識別號，無特殊意義。 國際間與AA相似成分的合金則在四位數(shù)后加綴英 文大寫宇母（除I、0、Q外）來識別。我國鋁合金牌號的命名已經(jīng)向這個(gè)體系靠垅，有的直接引用，有的在四位數(shù)后加英文字母后綴。與AA相差較遠(yuǎn)的合金，則除第一位數(shù)字保持共同的規(guī)則以 外，第二位改用英文大寫字母而不用數(shù)字，例如 LY1 改為 2A01，LY12 改為 2A12，LF2 改為 5A02， LF10改為5B05等⑴。
2.鋁及鋁合金的埋化性能Physi- cal and Chemical Properties of Aluminum and its Alloys
純鋁的密度小，只有2.7fr/Cin3,與銅（8.9g/ cm3)或鐵（7.9g/cm3)比較，只是二者的1/3。 鋁的電附率為2. 61 pil ? cm,在所有低電阻率的金 屬中排在銀(1.47^11 ? cm),鋼(1.58jiH ? cm) 和金（lOlpil . cm)之后，居第四位。僅此兩項(xiàng) 就足以表明鋁在金屬材料中之獨(dú)特地位。鋁的物理 性能見表2-2。鋁合金一些重要的和釬焊工藝有關(guān) 的性能見表2-3。表2-3中列出各合金的特性都以 美國合金編號AA排序，盡量列出合金成分與之相 當(dāng)?shù)腉B牌號以供參考u
Table 2-2 Physical properties of aluminum
14 # ( | 尚純度鋁1 | IP通純度鋁 |
99.9%%) | (99.5%) | |
原子序數(shù) | 13 | — |
相對原子質(zhì)童 | 26.97 | — |
20弋時(shí)晶格常數(shù)（凼心立方晶 格)/nm | 0.40413 | 0.404 |
密度（20尤）/(g/on3) | 2.689 | 2.70 |
密度(70(rC)/(g/Cm3) | — | 2.373 |
熔點(diǎn)/T | 660.2 | -655 |
沸點(diǎn)/尤 | 2060 | — |
線脹系數(shù)（20 ~ 100T)/ io_6<c -1 | 24.58 | 23.5 |
線脹系數(shù)（100 ~ 3001)/ \0'6X. ?' | 25.45 | 25.6 |
凝固收縮（體積）（％) | — | 6.6 |
比熱 100t：/(J/g) | 0.9305 | 0.9601 |
熔融潛熱/(J/g) | 395.4 | 388.7 |
燃燒熱/(J/g) | 30.88 | 30.93 |
熱導(dǎo)率⑵^：)/!^/…!!！.^)] | — | 2.215 |
電導(dǎo)率（對標(biāo)準(zhǔn)銅）（％) | 64.94 | 60 |
比阻抗20*^/^ ? cm | 2.6548 | 2.922 |
阻抗的溫度系數(shù)/(10_3/*0 | 4.2 | 4.0 |
反射率 A = 250nm( % ) | .一 | 87 |
反射率 A = 500nm( % ) | — | 90 |
反射率 A =2000nm(%) | .— | 97 |
表2-3鋁合金一些重要的與釬焊有關(guān)的性能Table 2-3 Properties of some important aluminum alloys concerning with brazing and soldering
合金代號 | 特征合金元素 | 固相線一液相線 | 抗拉強(qiáng) 度/MPa | 屈服強(qiáng) 度/MPa | 仲長 | 耐 | 釬ft | I | ||
美國 | 屮國GB 新（舊） | 蝕 | 硬釬 | 軟釬 | ||||||
1050 | 1050A(I3) | 99.5A1 | 646—657 | 76 | 28 | A | A | A | 0 | |
1060 | 1060(L2) | 99.6A1 | 646—657 | 69 | 28 | 43 | A | A | A | 0 |
1100 | 1100(L5-1) | 99.1A1-0.12Cu | 643—657 | 90 | 34 | 35 | A | A | A | 0 |
1145 | 1145 | 99.45AU0.3Si | 646—657 | 75 | 34 | 40 | A | A | A | 0 |
1199 | (L03) | 99.99A1 | 660—660 | 45 | 10 | 50 | A | A | A | 0 |
1350 | 1350 | 99.50A1 | 646—657 | 83 | 28 | 23 | A | A | A | 0 |
1460 | 2.2U-3. OCu-0.05Mg-0. IZr-O. ISc | 440 | 11 | B | C | resi | ||||
2011 | 2011 | 5.5Cu-0.4Pb-0.4Bi-0.3Zn | 535(m)—541 — 638 | 380 | 295 | 15 | D | D | C | T3 |
2014 | 2A14(LD10) | 4.4Cu-0.8Si4).8Mn-0.5Mg | 507—638 | 185 | 97 | 21 | D | C | 0 | |
2017 | 2RI1(LY8) | 4.2Cu-0.6Mg-0.6Mn^).5Si | 513—641 | 183 | 70 | 22 | D | NA | 0 | |
2018 | 2A90(LD9) | 4.0Cu-2.0Ni-0.8Si-().6Mg | 507—^38 | — | B | |||||
2020 | 4.5Cu-1.5Li-0.5Mn-0.2Cd | 210 | 145 | 19 | 0 | 0 | ||||
2024 | 2A12(LY12) | 4.4Cu-l. 5Mg-0. 6Mn | 502—638 | 185 | 76 | 20 | D | C | 0 | |
2036 | 2.6Cu-0.45Mg-0.25Mn | 510(m)—554— 649 | 340 | 195 | 24 | T4 | ||||
2090 | 2.7Cu-2.2Li-0.12Zr-0.25Mg | 560-650 | 213 | 193 | 11 | B | D | 0 | ||
2091 | 2. lCu-2.0U-1.0Mg-0. lOZr | 560—670 | - | B | D | |||||
2117 | 2A01(LY1) | 2.6Cu-0.8Si-0.3Mg | 555—650 | 160 | 60 | 24 | D | 0 | ||
2124 | 4.4Cu-1.5Mg-0.6Mn | 502—638 | 490 | 440 | 9.4 | C | D | T851 | ||
2218 | 4.0Cu-2.0Ni-1.5Mg | 504(m)—532— 635 | 405 | 305 | 13 | D | C | T61 | ||
2219 | 2B16 | 6.3Cu-0.3Mn-0. 18Zr-0. 10V-0.06Ti | 543—M3 | 170 | 76 | 18 | D | 0 | ||
2618 | 2A70(LD7) | 2. 3Cu-l. 6Mg-l. IFe-l. 0Ni-0. 18Si- 0.07Ti | 502(m)—549— 638 | 440 | 370 | 10 | D | D | T61 | |
3003 | 3003 | 1.2Mn-0.12Cu | 643-HS54 | 110 | 42 | 30 | A | A | A | 0 |
3004 | 3004 | 1.2Mn-1.0Mg | 629—654 | 180 | 69 | 20 | A | B | B | 0 |
3005 | 3005 | 1.3Mn-0.6Si-0.4Mg-0.3Cu | 130 | 45 | 10 | A | 0 | |||
3010 | 0.5Mn-0.2Cr | |||||||||
3105 | 3105 | 0.55Mn-0.50Mg | 638—657 | 115 | 55 | 24 | A | B | B | 0 |
4002 | 4.0Si-1.1Cd-0. lMg | 575—638 | — | A | D | NA | ||||
表2-3中所列的固相線溫度是釬焊操作不可逾 越的界限，否則合金將產(chǎn)生過燒。事實(shí)上由于合金 牌號和廠家產(chǎn)品的不均一性，釬焊溫度總得比固相 線最少低以保安全。但表中的合金鑄態(tài) 出現(xiàn)共晶溫度（e),經(jīng)均化固溶處理后的初熔溫 度（m)相對較高，因此實(shí)際釬焊時(shí)的溫度可以高 于（e)，但決+能逼近（m>。此外，經(jīng)常還要考 慮工件的力學(xué)性能，因此釘焊溫度的選擇還要參考 合金的熱處理規(guī)范。鋁合金的熱學(xué)性質(zhì)一般比較接 近，知道大概數(shù)值即可而不需細(xì)列。例如鋁合金的 比熱容都在0.9丨/(8.<0(20弋）左右；線脹系數(shù) 在23 X 10 6弋1 (20 ~ 100^)左右，它們比純 Cul7.4xlO-6lC-\ H62 黃銅 SOJxlOdT』-1、純 Nil6. 7 x 10_6<€ 、鋼 12. 6 x 都較大；鋁合金的熱導(dǎo)率為1.25 ~2.5W/(cm . t)。鋁及絕 大多數(shù)鋁合金的密度均在（2_7 ±0. l)g/cm3之間， 其中含重金屬（Cu、Zn等）和輕金屬（Mg等） 的量不同而密度微有起伏。少數(shù)Al-Li-Mg合金的相 對密度有小到2.5^/cm3左右的。純招的電導(dǎo)率與退 火銅比約為后者的60% (稱比電導(dǎo)率），通常的鋁 合金均約50%左右。含Mg量較高的鋁合金的比電 導(dǎo)率則較低，例如，5A02 (LF2)、5A05 (I.F5)等防銹鋁系列，但其比電導(dǎo)率也不低于30%。這與 黃銅（H62 ) 27%、純Ni24%、低碳鋼14%和比， 則仍屬高電導(dǎo)率。鋁合金的力學(xué)性能則有較大的變 化，表2-3所列盡量選取了退火的軟化態(tài)數(shù)據(jù)，以 便為釬焊后可能出現(xiàn)的最差狀態(tài)作參考。
中國新編號的變形鋁合金，除部分沿用AA的 編號和合金成分以外，多數(shù)和AA都對不上，這從 表2-3中就可以看得出來。由于新老編號的交替， 特別是老的編號還未能完令退出人們的思緒，有一 張新老編號對照以及相應(yīng)成分的說明還是很有必要 的。表24列出了相應(yīng)的數(shù)據(jù)。因?yàn)镚B牌號的變 形鋁合金缺乏和軒焊有關(guān)的數(shù)據(jù)，必要時(shí)讀者可以 根據(jù)表24屮GB和表2-3中AA主要成分相近的合 金進(jìn)行釬焊性能的判斷。
鑄造培合金因?yàn)榫Я１容^粗大，結(jié)構(gòu)也比較疏 松，和變形鋁材相比軒焊效果都較差。特別是含Si 或含Mg量較髙的鑄鋁合金更是難于被熔態(tài)的釬料 潤濕。只有少數(shù)幾個(gè)牌號的鑄鋁合金必要時(shí)可以考 慮進(jìn)行釬焊。如 ZL201 (Al(：?5Mn)和 ZL203 ( A1- Cu4)針焊效果較好，其次可以考慮的還侖ZL105 (AlSi5CulMg)。有關(guān)參數(shù)見表2-3末尾的4個(gè)數(shù)據(jù)。
