宋鴻江 王洪禮

新疆維吾爾自治區(qū)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 新疆烏魯木齊 830011

1 本文研究的目的及意義

目前市場上的Al-Si釬料在釬焊鋁合金時(shí)，由于Al-Si釬料熔點(diǎn)較高，釬焊時(shí)易出現(xiàn)母材過燒或熔蝕等缺陷。為了降低釬料熔點(diǎn)，在傳統(tǒng)鋁硅釬料表面電鍍一層銅，制備出形如Cu/Al-Si/Cu式低熔點(diǎn)鋁基復(fù)合釬料，解決目前Al-Si釬料熔點(diǎn)過高的問題[1]。

2 制備鍍銅的鋁合金釬料

本文采用電鍍的方法在傳統(tǒng)Al-Si二元合金釬料表面鍍敷一層銅，通過調(diào)整工藝規(guī)范，對鍍層銅含量實(shí)施精確控制，制得Cu/Al-Si/Cu復(fù)合薄帶釬料。

3 新型釬料性能分析

3.1 熔化特性

測量新型釬料的（DSC）曲線，和普通Al-Si釬料的（DSC）曲線進(jìn)行比較。測量結(jié)果如圖1、2所示。

由圖可知，普通Al-Si釬料的固相線溫度為575.3℃，液相線溫度為591.6℃，結(jié)晶溫度區(qū)間為16℃。制備出的新型釬料型如Cu/Al-Si/Cu，固相線溫度為507.1°C，液相線溫度為555.1°C，峰值溫度為525.3℃，比普通Al-Si釬料固液相溫度顯著降低，基本符合Al-Si-Cu三元共晶成分。

3.2 新型釬料潤濕性能

通過用描圖的方法將潤濕區(qū)域的邊緣線描至坐標(biāo)紙上，計(jì)算圈內(nèi)的坐標(biāo)的方格數(shù)目，從而可以直接得出釬料的潤濕鋪展面積。通過這種方法做若干組實(shí)驗(yàn)，記錄鋪展面積的數(shù)據(jù)，取其平均值，可以得出0.2g的新型釬料在母材上的鋪展面積隨著溫度增高而先增大后減小的特征，并且在565°C時(shí)鋪展面積最大[2]。

釬料鋪展區(qū)域從中間到外面分別由釬料區(qū)、釬料鋪展區(qū)、潤濕環(huán)三部分組成。潤濕環(huán)是液態(tài)釬料潤濕鋪展的前沿，對釬料接觸角的減小和潤濕性的提高有重要作用。

3.3 釬料的力學(xué)性能

將厚度為2mm的防銹鋁合金試樣，在真空釬焊爐中進(jìn)行釬焊。對于不同成分的釬料試樣，釬焊溫度分別為：555-570℃，保溫時(shí)間10min。將釬焊接頭線切割成標(biāo)準(zhǔn)試樣，做拉伸試驗(yàn)。

從圖3中的幾組釬料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)圖上可以看出：在一系列的釬焊中，新型釬料的抗拉強(qiáng)度在釬焊溫度565℃時(shí)最高，達(dá)72Mpa。

4 新型釬料釬焊接頭形成過程及元素?cái)U(kuò)散行為

釬焊溫度達(dá)到525°C時(shí)，Al-Si合金層與外層的Cu之間已經(jīng)達(dá)到或稍高于三元共晶溫度時(shí)，會導(dǎo)致氧化膜薄弱區(qū)破碎，Cu與Al基體之間發(fā)生迅速而劇烈的擴(kuò)散。在達(dá)到鋁銅共晶反應(yīng)的溫度和濃度時(shí)，會形成鋁銅二元共晶的液相，形成反應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行的通道，即在焊縫上形成明顯的優(yōu)先反應(yīng)區(qū)域。隨著溫度進(jìn)一步升高及保溫時(shí)間的延長，導(dǎo)致銅層上液相通道的形成。之后Al-Si合金層中的Si在濃度梯度的驅(qū)動下，經(jīng)由通道向母材中擴(kuò)散，使銅兩側(cè)的反應(yīng)區(qū)最終連成一體[3-4]。

5 結(jié)語

通過對新型釬料和釬焊的各種性能分析，得出以下結(jié)論：

通過電鍍的方式在傳統(tǒng)Al-Si釬料表面電鍍一層銅，得到的釬料形為Cu/Al-Si/Cu。得到的新型釬料與傳統(tǒng)釬料機(jī)械性能保持一致。

與傳統(tǒng)Al-Si釬料相比，新型釬料的固液相線溫度顯著降低。新型釬料的潤濕性能良好，潤濕鋪展面積隨著溫度的升高先增大后減小，并且在565°C時(shí)獲得鋪展面積的最大值。釬焊接頭剪切強(qiáng)度較高，可以達(dá)到72Mpa。

對釬焊接頭的分析發(fā)現(xiàn)，焊接缺陷很少。并且銅和硅在焊接反應(yīng)區(qū)中的擴(kuò)散充分。在釬焊過程中，銅與母材及釬料中的鋁反應(yīng)生成二元共晶產(chǎn)物，硅在反應(yīng)區(qū)中主要沿著鋁銅化合物的晶界擴(kuò)散。