鋁釬焊的焊前準(zhǔn)備和焊后處埋 Pre-brazing Preparations and Post-brazing Operations 沈陽(yáng)北真真空一家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)真空爐的廠(chǎng)家，完整的售后服務(wù)為您保駕護(hù)航，免費(fèi)咨詢(xún)電話(huà)：13998872066

接頭和夾具的設(shè)計(jì) Joint and Jig Design

• 通常簡(jiǎn)單的鋁釬焊都是使用搭接、套接或T接 完成，對(duì)許多有特殊要求的釬縫，如需要密封、特殊受力或要求無(wú)變形的釬縫等，則需認(rèn)真考慮釬縫的設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)釬縫有幾個(gè)基本情況需要注意：

• 釬焊時(shí)，釬縫寬度的變化對(duì)工裝精度的影 響，特別是使用片狀釬料（夾入釬縫屮）和壓桓釬料的板材時(shí)，釬料熔化后，要注意工件整體尺寸 的變化u鋁合金的線(xiàn)脹系數(shù)比通常的金屬約大1/3, 因此釬焊的夾具應(yīng)采用撓性的。

• 鋁合金在釬焊受熱時(shí)會(huì)軟化，纖細(xì)而垂直的t件一定要進(jìn)行支撐?

• 對(duì)一些需耍進(jìn)行熱處理的鋁合金件，釬焊 后為恢復(fù)原來(lái)強(qiáng)度而需淬火時(shí)難免會(huì)有變形，零件應(yīng)考慮留有加工余量。

• 鋁釬焊的釬縫I'ul隙影響釬焊工藝和釬縫的質(zhì) 5。間隙越窄，熔態(tài)釬劑、釬料在釬縫中的毛細(xì)作 用越強(qiáng)，但易夾渣；間隙太寬，釬料難于流布到盡 頭，釬縫的應(yīng)力也不均勻。

• 在自然擺放的狀態(tài)下，熔化的釬劑和釬料會(huì)自動(dòng)保持合理的釬縫間隙。有特殊間隙要求的釬縫如 何保持？可以用磨尖的細(xì)錐在欲釬焊的母材的面上 輕輕撞刺一些小孔，小孔邊緣的翻卷可以幫助維持 間隙的寬度，夾裝后再進(jìn)行測(cè)量以保持需要的間 隙。對(duì)法蘭或T形接頭，欲保持間隙也可以采用針 刺小孔的辦法。

• 釬焊接頭處的盲孔和封閉的空M是不允許存在的，必須有排氣或排出殘留釬劑的通道。圖242所 示為實(shí)心的桿插入平板上的個(gè)孔中進(jìn)行的釬焊， 接頭處形成封閉的空間。左邊的接頭不正確，心邊 的正確。排氣、排淹的孔不-定放在下邊，放在其 他位背也可以。如果釬焊的中心芩件不是實(shí)心的桿 而是開(kāi)n的管材，則不存在專(zhuān)設(shè)排氣孔的問(wèn)題。

• 在鋁釬焊實(shí)踐中，會(huì)遇到各種形式的釬焊接頭，一般很少采用對(duì)接方式，這是因?yàn)閷?duì)接的釬焊面很小，釘縫兩側(cè)形不成圓角，而釬料的強(qiáng)度往往又低 于母材。圖243所示為各種典型釬焊接頭設(shè)計(jì)。

• 在板材耑要做直線(xiàn)連接吋，常用搭接釬焊接頭 代替簡(jiǎn)單的對(duì)接來(lái)增強(qiáng)接點(diǎn)的強(qiáng)度。在釬焊較薄的 板材（<3mm),而兩部分板材厚度、強(qiáng)度又不同 時(shí)，搭接適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度應(yīng)該是薄側(cè)（或弱側(cè)）板厚 的2~3倍。如果板材的強(qiáng)度更高或釬料的抗剪強(qiáng) 度更低時(shí)，搭接的長(zhǎng)度還應(yīng)加大。

• 在大面積搭接的情況下，為了防止屮心圍阱和 夾渣，如果設(shè)計(jì)允許，可以在上面一片材料上打若 干小孔，以利氣體和殘余釬劑的排出。

釬焊時(shí)釬料的供給有三種方式：

• 將釬料安放在緊靠釬縫間隙的旁邊=使用壓植釘料的板材。

• 釬焊時(shí)手工臨時(shí)供給。

• 第一種供料可以采用成形的釬料進(jìn)行安放：成塑的商品釬料很多，有絲、棒、片/環(huán)、墊圈、管 等各種形式，可以根據(jù)需要采用。例如，管與法蘭 連接可以采用環(huán)形針料，大面積搭接可以在間隙中 夾人釘料箔等。最常用的還是絲狀和棒狀的釬料， 可以將釬料絲剪成小節(jié)，仔細(xì)考慮好工件上熔化釬料的行走路線(xiàn)，布置許多點(diǎn)安放若干釬輯小節(jié)，這樣可以一次完成長(zhǎng)而復(fù)雜交銪的多個(gè)釬縫：

安放釬料時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：

• 不要讓培態(tài)釬料在釬縫中做過(guò)遠(yuǎn)的流動(dòng)，以免熔蝕母材和釬縫組織不均勻。

• 如果釬料質(zhì)量相對(duì)于母材來(lái)說(shuō)過(guò)于細(xì)小，一定要將它放在一個(gè)穩(wěn)當(dāng)?shù)牡胤?，如溝、槽中，以免因熱容景小，先熔未及?rùn)濕母材而滾走。如果母 材各部件質(zhì)景相差很大，釬料當(dāng)靠在大質(zhì)a的部 件上，使其受熱時(shí)能和大質(zhì)霞部件的溫度一致=如果釬焊時(shí)的加熱主要是依靠熱源的輻射傳 熱，如在火焰自動(dòng)釬焊線(xiàn)上和爐中，則要防止母材尚 未升溫到預(yù)定釬焊溫度前釬料即過(guò)熔化而滾走。

• 用無(wú)水丙《將氯化物釬劑調(diào)成糊，把釬料粘在需要的位置上，并在上M用少許釬劑糊皰蓋， 可以減小上述2)、3)項(xiàng)引起的問(wèn)題?

• 工件的夾緊和固定：簡(jiǎn)申零件軒焊時(shí)，+需特殊固定，零件本身的重量即足以保持原位。鹽浴釬 焊則必須用夾具固定。火具的設(shè)計(jì)可以根據(jù)具體情 況決定，但應(yīng)盡簞減少夾具本身的體積和質(zhì)量，并采 用撓性、彈性的材料，最好采用發(fā)藍(lán)處理的鋼材或氧化處理的不銹鋼以免讓夾具和鋁母材也被釬焊在一 起，但這種材料的夾具不能用于鹽浴釬焊。鹽浴中 較好的夾具材料是imonel X750,它比不銹鋼的耐蝕 性要高出好兒倍。圖244所示為種簧式的夾具。

• 使用夾具總是十分不便的車(chē)，無(wú)論是占據(jù)空間，還是耗熱、沾軒劑后的清洗等諸多方面總是比 較麻煩3因此在工廠(chǎng)中，尤其是有批量生產(chǎn)的工廠(chǎng) 中常使用自?shī)A緊接頭，即用鉚釘、機(jī)械脹管、凸線(xiàn) 壓緊、鎖縫甚至定位焊等辦法固定而不采用夾具。圖245所示為些自?shī)A緊接頭的類(lèi)銦。

工件的預(yù)清洗 Pre-cleaning of Workpieces to be Brazed

• 被釬焊的工件必須仔細(xì)除去表面的各種污物、 過(guò)厚的氧化膜和加工帶來(lái)的油污，否則不能獲得良 好的釬縫。去除工件表曲油脂最現(xiàn)想的方法是在一個(gè)密閉 艙內(nèi)用有機(jī)溶劑的蒸氣沖刷太除。用三氣乙烷、四 氣乙烯或其他商品溶劑的蒸氣沖洗，也可以用石油 類(lèi)溶劑或氯化烴類(lèi)溶劑刷洗。

• 水溶液去油的配方最好用磷酸三鈉的堿性水溶 液加少許洗潔凈（烷基苯磺酸鈉）類(lèi)的表面活性 劑刷洗，最后用水沖凈。

• 油污除盡以后，應(yīng)該有一個(gè)判斷鋁合金表面氧化膜的厚度是否影響釬劑功能的方法。憑目視表面 氧化暎的狀態(tài)十分不可靠，有時(shí)看似氧化很厲害而 ?實(shí)氧化膜很#。相反，很光滑平整的表面有時(shí)卻有一層很厙的氧化膜。氧化膜的厚度是否適于宜接 釬焊，可以簡(jiǎn)單地用微歐姆計(jì)測(cè)合金的表面電阻來(lái)判斷。常見(jiàn)鋁合金的表曲電阻見(jiàn)表2-17?？偟膩?lái)說(shuō)，這種測(cè)定不甚精確，各點(diǎn)、各面數(shù)值舍時(shí)相差其大，可以多測(cè)一些點(diǎn)。如果表面電阻介于表的范 圍之內(nèi)或低丁?此值，即為表而膜足夠薄，適于直接釬焊。

• 過(guò)厚的氧化膜可用不銹鋼擦絲或銅絲刷打、磨 等方法局部去除。一定不要用砂布或砂紙，謹(jǐn)防有 砂粒嵌人到鋁面上。大面積淸除氧化膜常用化學(xué)方 法。通常用《KNa0H)為5%的氫氧化鈉溶液清洗， 溫度保持在60T左右,，清洗時(shí)放出大童氫氣，夾 帶大*堿霧對(duì)呼吸道刺激很厲害，并易著火爆炸， 應(yīng)在良好通風(fēng)處進(jìn)行。隨著淸洗反應(yīng)的進(jìn)行，溫度 會(huì)很快上升，應(yīng)注意降溫，以免反應(yīng)過(guò)于劇烈。

• 在上述熱溶液中，每分鐘大致使鋁母材減薄約 25pm。氧化膜去除的同時(shí)，堿溶液主要溶￡?純鋁 而留卜合金元素形成黑色浮渣或貼在母材表面的沉 渣。合金元素量愈大，黑色浮渣愈多，因此清洗鋁合金時(shí)，應(yīng)注意控制溶液的溫度和?ff洗的時(shí)間，有 時(shí)寧可用更稀一些的清洗液。

• 表2-17常見(jiàn)鋁合金的表面電阻

• 堿洗的時(shí)間最好控制在10 ~ 15s以?xún)?nèi)，喊液在去除氧化膜時(shí)+是均勻地蝕去一層，而經(jīng)常將母材 蝕出高低不平?的凹坑和留下一些碎屑。圖2>46所 示為20丨4合金用NaOH溶液清洗后表曲的SEM圖像。由此可見(jiàn)堿溶液的清洗應(yīng)在嚴(yán)格控制條件下進(jìn) 行，切忌過(guò)度。

• 堿洗以后應(yīng)該用清水仔細(xì)沖凈堿液。殘余的微量堿液完仝沖凈是很難的，合金留下的黑色沉渣也 不能靠水洗沖掉，用酸浸泡則很容易都去除?為了 防止酸對(duì)鋁材的腐蝕應(yīng)該采用氧化性的酸，通常在 室溫下使用稀的硝酸或鉻酸（CrO,水溶液加一些 重鉻酸鉀）來(lái)沖洗。據(jù)報(bào)道，國(guó)外某工廠(chǎng)使用稀 硝酸加體積分?jǐn)?shù)為0.5% 的氫氟酸，有的使用添加高達(dá)20%的氫氣酸有更佳的出光效果。最全面介紹鋁及鋁合金淸洗液的配方和操作可參考 Wemick 和 Pinner 的專(zhuān)著。

• 用酸浸泡后應(yīng)該再用水沖凈，最后1 ~2次應(yīng) 該用去離子水或蒸餾水沖洗以免留下水垢；然后風(fēng) 干或溫風(fēng)吹十。此過(guò)程中不可再用手宵接觸摸，否則潔凈的表鹵極易留下汗跡和指紋。

• 如采合金表面比較清潔，氧化膜不厚，n丨以免 去堿洗而只用酸洗。酸洗nf用硝酸和a氟酸的混合液，它不但能去除氧化膜也能薄薄地削去一層金屬，但削*的速度比堿溶液慢得多，均勻件也較佳。應(yīng) 該指出，氫氟酸是一個(gè)非常危險(xiǎn)的酸，使用時(shí)切忌觸及皮膚，如有接觸（包括蒸氣熏及）應(yīng)立即用水 沖凈，用肥皂或堿性液多次徹底洗凈。它之所以危 險(xiǎn)是初接觸時(shí)和硫酸、硝酸等不問(wèn)，并尤感覺(jué)，不易引起瞀惕，等到皮膚發(fā)癢泡漲時(shí)為時(shí)已晚，由此 將引起皮膚組織向深層壞死，極為疼痛難忍。

• 清洗十燥后的工件應(yīng)及時(shí)完成軒焊工作，如儲(chǔ) 存期需超過(guò)48h，則應(yīng)該先行裝人塑料袋屮封存。

工件焊后的清洗 Post-braze Cleaning of Workpieces

• 焊后黏附釬劑的工件必須徹底淸洗干凈以防腐蝕。最有效的淸洗是焊后趁熱浸人沸水中并繼續(xù)煮沸。在清洗釜內(nèi)的水應(yīng)該流動(dòng)循環(huán)或吹人氣流攪動(dòng)，并且需要定時(shí)更換。必要時(shí)還需人工或機(jī)械刷洗工件。超聲振動(dòng)淸洗是極有效的幾種方法。復(fù)雜 的、帶狹縫或小深孔的工件，常需在流動(dòng)的、不時(shí) 史換的熱水中浸泡好兒天。鋁工件在這種情況尸只 要洗水勤r-更新，一般不致引起孔蝕。

釬劑的最后殘余常需采用化學(xué)方法清除，北真真空的清洗液敘述如下：

• 硝酸清洗液將硝酸與水按體積比為i:i 配成溶液，室溫下洗滌。這種洗液在洗滌10~20S 即發(fā)揮作用，然后用水洗凈。硝酸很快被殘余釬劑消耗，因此這種洗液只用來(lái)淸洗小的工件和黏附釬 劑不多的場(chǎng)合。

• 當(dāng)硝酸洗液中氣化物含筆:超過(guò)5R/L時(shí)，薄壁 或纖細(xì)的工件可能被浸蝕，這時(shí)可加人質(zhì)最分?jǐn)?shù)為 1%的硫脲作為緩蝕劑，來(lái)防止氣化物的腐蝕。

• 硝酸?氫氟酸混合清洗液硝酸:氫氟酸： 水（體積比）=1:0.06:9紀(jì)成清洗液，室溫下使用。工件浸入此液后，不但迅速清除殘余釬劑，還 會(huì)蝕去母材金屬。金屬被蝕去的深度視浸泡時(shí)間而 定，通常清洗10~15min已足夠。然后用冷水沖洗 干凈，最后用75弋左右的熱水沖洗，沖洗的時(shí)間 不要超過(guò)3min，否則將出現(xiàn)銹斑。清洗液每周要 進(jìn)行分析化驗(yàn)，如氣化物（如HCI)達(dá)到3g/L時(shí)即需更換。

• 氫氟酸清洗液氫氟酸：水（體積比）= 0.3: 10配成清洗液，室溫使用。此清洗液清除殘 余釬劑頗為有效和快速。由于此液能溶解鋁，所以 浸洗時(shí)間不要超過(guò)lOmin。它被殘余釬劑消耗的速度不如硝酸，故較經(jīng)用，但沒(méi)洗時(shí)產(chǎn)生氫氣，必須 通風(fēng)。淸洗時(shí)，如發(fā)現(xiàn)工件變色晦暗，可用硝酸恢復(fù)光澤。

• 硝酸-重鉻酸鈉清洗液5L硝酸+3. 5kg重鉻酸鈉（Na2Cr207) +40L水配成淸洗液，最適用 于淸洗纖細(xì)的丨'.件以及用于極怕腐蝕的丨:件。清洗 溫度保持約65弋，5 ~ lOmin淸洗完畢，隨后用熱 水沖凈u鉻酸酐-磷酸清洗液1L水溶液含鉻酸酐w( CrO,) =2%和《;(比1>04) =5% 加熱 80t：。此液 適用于尺寸纖細(xì)的工件。淸洗液中被洗下來(lái)的氣化 物濃度超過(guò)100&/L時(shí)即需要換新液。

• 磷酸鈉-重鉻酸鈉-氟化鈉清洗液:135]120_W 此淸洗液適用于極為纖細(xì)的工件，去除殘余釬劑和表而刻蝕并舉，腐蝕極輕微。

• 用以上各種方法清洗完畢后，要用清水將清洗 液徹底沖凈，否則清洗液本身又會(huì)給工件薄弱處釀 成穿孔腐蝕。有丁廠(chǎng)報(bào)道，在最后的水洗液中加人 質(zhì)R分?jǐn)?shù)為0.5%的重鉻酸鈉或重鉻酸鉀，可以使 工件更耐腐蝕。

• 對(duì)要求高的工件，最后還需用i離子水或蒸餾 水洗滌，直到水洗液和工件表面的氣化物濃度不超 過(guò)5x10-、簡(jiǎn)單的檢驗(yàn)方法是將最后的清洗水取一 些放于試管中，滴人硝酸銀溶液數(shù)滴，靜置lmin，如 不見(jiàn)混濁即為合格。硝酸銀溶液的配制方法如下：取 AgNO^g,加人二次去離子水100g,再滴人質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為20% ~50%的HN0,數(shù)滴，搖勻備用。

• 在用硝酸作淸洗液時(shí)，淸洗梢可以使用不銹鋼 制成；在使用HN03-HF混合洗液或HF淸洗液時(shí)，需用高分子樹(shù)脂的玻璃鋼槽，這種槽也可以用于HN0,-Na2Cr207清洗液熱的淸洗液也可以使用。

鍛覆 Finishing

• 釬焊后的釬縫洗凈以后一般不進(jìn)行鍍覆。釬縫 的色澤與母材總會(huì)有反差，程度視釬料的成分、種 類(lèi)以及與母材的關(guān)系而定。與母材色澤差別圾小的 是Al-Si釬料，差別最大的是鋅基和含重金屬的釬 料。釬焊以后的釬縫最忌再用堿洗，即使是Al-Si 釬料用堿（如NaOH>清洗時(shí)，由于堿溶AI比溶 Si快，使得釬縫I .露出Si微晶而發(fā)黑酸洗時(shí)， 如果含HF也應(yīng)在濃度和酸洗時(shí)間上小心控制。在 這種意義上，淸洗后的釬縫如稍有不潔，寧可用較 軟的金厲毛刷，如銅絲刷刷整。

1.工件的陽(yáng)極氧化

• 釬焊后的零件要求表面保護(hù)時(shí)，常進(jìn)行陽(yáng)極氧 化處殫?盡管不帶釬縫的鋁材常在強(qiáng)酸介質(zhì) 溶液中陽(yáng)極氧化，但在有釬縫的零件上進(jìn)行強(qiáng)酸陽(yáng) 極氧化往往使釬縫顏色變得更暗，反差更大。含鋅 的釬料這現(xiàn)象更加嚴(yán)重，甚至將釘縫嚴(yán)重腐蝕，因 此通常不用強(qiáng)酸作電解質(zhì)，一個(gè)較可用的是鉻酸 法；此外，更適合帶釬縫鋁零件的陽(yáng)極氧化的是草 酸（H2C204)法。表2-18列出鋁釬焊零件陽(yáng)極氣 化電解質(zhì)的配方和操作條件。電解的陰極可以用不 銹鋼.鉛或石墨制成。陽(yáng)極（工件）：陰極（面積 比）=5:1-10:1。氧化后用水沖凈，再浸入質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為1%氨水或N^HCO,中以除去微量的酸。

• 表2-18鋁釬焊零件陽(yáng)極氧化電解質(zhì)的配方和操作條件

• flj含重金屬釬料釬焊的釬縫(如Zn-Al共晶釬 料），陽(yáng)極氧化后往往和母材有相當(dāng)大的色澤差。 日本有一家工廠(chǎng)a動(dòng)線(xiàn)一火焰釬焊家用鋁壺，用 的就是Zn-Al釬料。陽(yáng)極氧化后整體適當(dāng)染色，明 顯縮小了釬縫的色差，也頗可看。

2.工件的電鍍前處理

• 在許多情況下，要求鋁工件表面有史高的電導(dǎo) 率（如微波器件），則需在鋁表面電鍍一層電導(dǎo)率 更商、性能更穩(wěn)定的金屬3但+管在鋁面h鍍何種 金屬，一種簡(jiǎn)申的工藝常常是在鋁囪上先用化學(xué)沉只法沉一層鋅，然后再用常規(guī)方法鍍其他金屬3以 :列出數(shù)種化學(xué)沉積鋅的配方：ZeUcy 配方

• 配方中少量的FeCl,結(jié)合酒石酸鹽可以改善鋅 在鋁上，特別是在含鎂合金上的附著力。配方2和 3特別推薦用在復(fù)雜工件上的沉積鋅。配方3適合 含鎂以及Al-Zn-Cu-Mg、Al-Cu-Mg-Mn等系合金。 在高含鎂的合金1：沉積7,n時(shí)，可以提高灑石酸鉀 鈉至IOOr/L。此配方的操作溫度為21 -24^,^ 人時(shí)間不應(yīng)超過(guò)30s。