11铝及铝合金钎焊课件.ppt

1、铝及铝合金的钎焊铝及铝合金的钎焊为什么拿破仑没有珍藏金制的餐具而门捷列为什么拿破仑没有珍藏金制的餐具而门捷列夫没有给奖励一只金杯呢？夫没有给奖励一只金杯呢？铝土矿铝土矿（主要成分为主要成分为Al2O3，含少量，含少量Fe2O3、SiO2杂质杂质）氧氧49.13%49.13%硅硅26%26%铝铝7.73%7.73%铁钙钠钾镁铁钙钠钾镁14.55%14.55%铝的发现铝的发现 年，丹麦科学家奥年，丹麦科学家奥斯特发表文章说，他提炼出一块斯特发表文章说，他提炼出一块金属，颜色和光泽有点象锡。金属，颜色和光泽有点象锡。 因刊登文章的杂志不出名，因刊登文章的杂志不出名，奥斯特又忙于自己的电磁现象研奥斯特

2、又忙于自己的电磁现象研究，这个实验就被忽视了。究，这个实验就被忽视了。 木炭和铝土（氧化铝）木炭和铝土（氧化铝）氯气氯气氯化铝氯化铝钾钾汞齐汞齐铝汞齐铝汞齐隔绝空气蒸发隔绝空气蒸发一种金属一种金属丹麦科学家奥斯特丹麦科学家奥斯特(Hans(HansChristianChristianOerstedOersted，177717771851)1851)铝合金具有密度小、强度高和耐腐蚀等优铝合金具有密度小、强度高和耐腐蚀等优点，因而广泛应用于汽车、高速铁路车辆点，因而广泛应用于汽车、高速铁路车辆、航空航天和军事工业。、航空航天和军事工业。 铝及铝合金的物理性质铝及铝合金的物理性质银银白白色色导导电电

3、性性导导热热性性延延展展性性铝合金：铝合金：轻金属、耐高温、轻金属、耐高温、 硬度大、强度高硬度大、强度高生活当中的铝生活当中的铝铝与氧化铁反应铝与氧化铁反应修补钢修补钢轨轨定向爆破定向爆破生活当中的铝生活当中的铝问题问题2：为何铝罐车可以储存、运为何铝罐车可以储存、运输浓硫酸、浓硝酸？输浓硫酸、浓硝酸？ 原因：原因：铝在冷的浓硫酸、浓硝酸铝在冷的浓硫酸、浓硝酸中发生钝化现象。中发生钝化现象。 铝和热水能反应，为什么铝和热水能反应，为什么在日常生活中，人们常用铝制在日常生活中，人们常用铝制品制炊具？但铝制品却不能用品制炊具？但铝制品却不能用来盛放酸性和碱性物质？来盛放酸性和碱性物质？原因：原因

4、： 1、铝在空气中可以生成致密的、铝在空气中可以生成致密的氧化层，保护内层的铝。氧化层，保护内层的铝。 2、氧化层能与酸性、碱性物质、氧化层能与酸性、碱性物质反应。反应。原子序数为原子序数为13，原子量为，原子量为26.98，面心立方结构，熔点，面心立方结构，熔点660，密度，密度2.702名称名称纯度纯度用途用途高纯铝高纯铝99.93%-99.99%99.93%-99.99%科学研究、制作电器科学研究、制作电器工业高纯铝工业高纯铝98.85%-99.9%98.85%-99.9%铝箔、铝合金原料铝箔、铝合金原料工业纯铝工业纯铝98.0%-99.0%98.0%-99.0%电线、电缆、配置合金电线

5、、电缆、配置合金密度低、比强度高，纯铝的密度只有密度低、比强度高，纯铝的密度只有2700kg/m仅为铁的仅为铁的1/41/4。优良的物理、化学性能。导电性能好、磁化率低、优良的物理、化学性能。导电性能好、磁化率低、耐腐蚀等。耐腐蚀等。加工性能好，铸造性能好，易于塑性变形，经热处加工性能好，铸造性能好，易于塑性变形，经热处理后还具有很高的强度。理后还具有很高的强度。纯铝通常制成管、棒、箔等型材，配制合金和脱氧剂纯铝通常制成管、棒、箔等型材，配制合金和脱氧剂 、电线、电缆等。电线、电缆等。纯铝的强度低，不能用作结构材料纯铝的强度低，不能用作结构材料铝合金铝合金铝合金铝合金（1）变形铝合金变形铝合金

6、不可热处理强化铝合金不可热处理强化铝合金防锈铝防锈铝可热处理强化铝合金可热处理强化铝合金硬铝、超硬铝和锻铝硬铝、超硬铝和锻铝 （2） 变形铝合金变形铝合金 铸造铝合金铸造铝合金 具有共晶组织，塑性较差，但具有共晶组织，塑性较差，但熔点低，流动性好熔点低，流动性好铝合金铝合金Al-Mn系合金系合金 如如3A21(LF21) Al-Mg系合金系合金 如如5A05(LF5)、5A11(LF11) Al-Zn-Mg-Cu系合金系合金 防锈铝防锈铝 优良的抗腐蚀，良好的塑性与焊接性，适宜压力加工和优良的抗腐蚀，良好的塑性与焊接性，适宜压力加工和焊接。力学性能较低焊接。力学性能较低 ，可用冷加工方法使其强

7、化。切削加可用冷加工方法使其强化。切削加工工艺性能差，故适用制作焊接管道、容器、铆钉以及其它工工艺性能差，故适用制作焊接管道、容器、铆钉以及其它冷变形零件。冷变形零件。 能热处理强化的铝合金能热处理强化的铝合金 硬铝硬铝 （铝（铝-铜铜-镁系合金）镁系合金）铆钉硬铝铆钉硬铝 典型牌号典型牌号2A01(LY1) 2A10(LY10) 标准硬铝标准硬铝 典型牌号典型牌号2A11(LY11) 高强度硬铝高强度硬铝 典型牌号典型牌号2A12(LY12) 硬铝有强烈的时效强化作用，经时效处理后具有很高硬铝有强烈的时效强化作用，经时效处理后具有很高的硬度、强度，具有优良的加工工艺性能，可以加工成板、的硬度

8、、强度，具有优良的加工工艺性能，可以加工成板、棒、管、线、型材及锻件等半成品，广泛应用在航空，汽棒、管、线、型材及锻件等半成品，广泛应用在航空，汽车和机械中车和机械中。 超硬铝超硬铝 （铝（铝-锌锌-铜系合金）铜系合金）超硬铝合金是目前室温强度最高的一类铝合金，其强度达超硬铝合金是目前室温强度最高的一类铝合金，其强度达500700MPa，超过高强度的硬铝，超过高强度的硬铝LY12合金合金(400-430 MPa)。 用用“铝铝”和和“锻锻”二字的汉语拼音首字二字的汉语拼音首字母母“L”和和“D”加顺序号表示，加顺序号表示， 如如5号锻铝用号锻铝用LD5(2A50)表示。表示。 锻铝锻铝 （铝（

9、铝-镁镁-硅硅-铜系合金）铜系合金）锻铝合金具有优良的锻造工艺性能，主要用作制作外形复锻铝合金具有优良的锻造工艺性能，主要用作制作外形复杂的锻件。杂的锻件。 铝及铝合金的焊接性分析铝及铝合金的焊接性分析? ?由于它特有的物理、化学性能由于它特有的物理、化学性能,其焊接过程中会遇其焊接过程中会遇到一系列困难到一系列困难,如氧化、焊缝热裂纹和气孔等。对如氧化、焊缝热裂纹和气孔等。对于铝合金的焊接于铝合金的焊接,传统的方法主要以熔化焊接为主传统的方法主要以熔化焊接为主,设备复杂设备复杂,且对焊工的技术要求也比较严格。且对焊工的技术要求也比较严格。铝及铝合金与其他金属相比铝及铝合金与其他金属相比,钎焊

10、仍是较困难的钎焊仍是较困难的,工艺钎焊工艺钎焊性较差性较差铝及铝合金的钎焊特点铝及铝合金的钎焊特点铝对氧的亲和力极大表面很容易生成一层致密且化学稳铝对氧的亲和力极大表面很容易生成一层致密且化学稳定、熔点很高定、熔点很高(2050)的氧化铝膜，颇难去除的氧化铝膜，颇难去除 用硬钎料钎焊时，由于钎料的熔点同铝及铝合金的熔点相用硬钎料钎焊时，由于钎料的熔点同铝及铝合金的熔点相差不大，所以必须严格控制钎焊温度。差不大，所以必须严格控制钎焊温度。 用软钎料钎焊时，由于钎料和母材之间电极电位相差悬殊，用软钎料钎焊时，由于钎料和母材之间电极电位相差悬殊，给钎焊接头的抗腐蚀性能带来不利的影响。给钎焊接头的抗腐

11、蚀性能带来不利的影响。为清除氧化铝膜使用的钎剂具有强烈的腐蚀性，如果钎焊为清除氧化铝膜使用的钎剂具有强烈的腐蚀性，如果钎焊后不立即清除干净，接头有很快被腐蚀破坏的危险。后不立即清除干净，接头有很快被腐蚀破坏的危险。软钎焊软钎焊铝及铝合金很少进行软钎焊，主要问题是钎焊接头抗蚀性铝及铝合金很少进行软钎焊，主要问题是钎焊接头抗蚀性能差。因为钎料与母材成分相差大，造成电极电位差异，能差。因为钎料与母材成分相差大，造成电极电位差异，使接头产生电化学腐蚀。使接头产生电化学腐蚀。 解决的办法解决的办法:提高钎料中的锌含量，有助于提高抗提高钎料中的锌含量，有助于提高抗蚀性。若在铝表面预镀铜或镍再用通常的锡铅钎

12、蚀性。若在铝表面预镀铜或镍再用通常的锡铅钎料钎焊，在界面处不会发生腐蚀料钎焊，在界面处不会发生腐蚀。 软钎料软钎料软钎剂软钎剂硬钎焊硬钎焊铝及铝合金硬钎焊只能用铝基钎料铝及铝合金硬钎焊只能用铝基钎料,且多为铝硅系且多为铝硅系.纯铝和纯铝和LF21铝锰合金的钎焊性最好铝锰合金的钎焊性最好,其表面氧化物可以用其表面氧化物可以用钎剂消除钎剂消除.对于铝镁合金对于铝镁合金,镁的质量分数高于镁的质量分数高于1.5%对钎焊性有很大影对钎焊性有很大影响响.随着含镁量的增加随着含镁量的增加,合金表面的氧化镁也增多合金表面的氧化镁也增多,现有的钎现有的钎剂不能有效去除剂不能有效去除,使钎焊性变坏使钎焊性变坏.当

13、合金镁的含量高达当合金镁的含量高达2.5%以上时以上时,钎焊困难钎焊困难,不推荐用钎焊不推荐用钎焊方法来连接方法来连接.硬钎焊硬钎焊硬铝的钎焊性很差硬铝的钎焊性很差,主要问题是出现过烧主要问题是出现过烧.保温时间越长保温时间越长,过烧越严重过烧越严重,强度和塑性下降也越多强度和塑性下降也越多,因此钎因此钎焊温度要控制在焊温度要控制在505以下以下.由于缺少合适的钎料由于缺少合适的钎料,硬铝合金硬铝合金的硬钎焊是困难的的硬钎焊是困难的.超硬铝在温度超过超硬铝在温度超过470时就发生过烧时就发生过烧,故除采用快速加热故除采用快速加热的钎焊方法外的钎焊方法外,不宜进行硬钎焊不宜进行硬钎焊.硬钎焊硬钎

14、焊锻铝合金的含镁量也不高锻铝合金的含镁量也不高,对钎焊性无影响对钎焊性无影响.LD2合合金固相线温度为金固相线温度为593的温度进行炉中钎焊的温度进行炉中钎焊,合金合金不发生过烧现象不发生过烧现象.如果钎焊温度超过其固相线温度如果钎焊温度超过其固相线温度,可能出现不连续可能出现不连续的过烧组织的过烧组织,若钎焊温度超过若钎焊温度超过600 以下浸沾钎焊以下浸沾钎焊时时,对其机械性能没有不良影响对其机械性能没有不良影响.这是因为浸沾钎这是因为浸沾钎时加热过程迅速时加热过程迅速,使过烧过程来不及发展使过烧过程来不及发展.硬钎料硬钎料铝及铝合金的硬钎焊目前仍主要使用钎剂去膜。一般使用铝及铝合金的硬钎

15、焊目前仍主要使用钎剂去膜。一般使用氯化物为基的钎剂。其中氯化物为基的钎剂。其中QJ201QJ201具有较好的活性，能充分去具有较好的活性，能充分去除氧化膜，保证钎料的铺展，特别适用于火焰钎焊。炉中除氧化膜，保证钎料的铺展，特别适用于火焰钎焊。炉中钎焊常使用钎焊常使用QJ206QJ206、QJ207QJ207、129A129A，17lB17lB等钎剂，等钎剂， 接头形式接头形式 铝和铝合金的钎焊，宜采用搭接接头，推荐的接头形式铝和铝合金的钎焊，宜采用搭接接头，推荐的接头形式接头形式接头形式在装配铝零件时，不使用压配合或紧配合，这样有利于钎在装配铝零件时，不使用压配合或紧配合，这样有利于钎料的铺展

16、和减少钎缝中的夹渣。料的铺展和减少钎缝中的夹渣。根据经验，当浸渍钎焊时，搭接长度小于根据经验，当浸渍钎焊时，搭接长度小于6.4mm，适宜的，适宜的接头间隙为接头间隙为0.050.10mm：对于火焰钎焊、炉中钎焊、：对于火焰钎焊、炉中钎焊、机械化火焰钎焊或感应钎焊来说，当搭接长度等于或小于机械化火焰钎焊或感应钎焊来说，当搭接长度等于或小于6.4mm时，可以采用时，可以采用0.100.25mm的间隙。对于搭接长度的间隙。对于搭接长度更长的接头，间隙可增加到更长的接头，间隙可增加到0.4mm，通常可通过试验来确，通常可通过试验来确定正确的间隙。定正确的间隙。钎焊方法钎焊方法铝合金的硬钎焊主要采用火焰

17、钎焊、炉中钎焊、盐浴钎焊铝合金的硬钎焊主要采用火焰钎焊、炉中钎焊、盐浴钎焊及气体介质保护钎焊等方法进行。及气体介质保护钎焊等方法进行。火焰钎焊多用于钎焊小型焊件和单件生产。有多种火焰可火焰钎焊多用于钎焊小型焊件和单件生产。有多种火焰可以使用。一般应避免使用氧乙炔焰，因乙炔中的杂质同钎以使用。一般应避免使用氧乙炔焰，因乙炔中的杂质同钎剂接触使钎剂失效。剂接触使钎剂失效。盐浴钎焊具有加热快而均匀、焊件不易变形、去膜充分的盐浴钎焊具有加热快而均匀、焊件不易变形、去膜充分的优点，因而焊件质量好、生产效率高。特别适合于大批量优点，因而焊件质量好、生产效率高。特别适合于大批量生产，尤其适用于密集结构钎缝的

18、焊接。生产，尤其适用于密集结构钎缝的焊接。 钎焊方法钎焊方法铝合金的硬钎焊主要采用火焰钎焊、炉中钎焊、盐浴钎焊铝合金的硬钎焊主要采用火焰钎焊、炉中钎焊、盐浴钎焊及气体介质保护钎焊等方法进行。及气体介质保护钎焊等方法进行。空气炉中钎焊，其设备投资小，钎焊工艺简单，操作方便。空气炉中钎焊，其设备投资小，钎焊工艺简单，操作方便。但是这种方法加热慢，在空气中加热时工件表面容易氧化，但是这种方法加热慢，在空气中加热时工件表面容易氧化，尤其在温度高时更为显著，不利于钎剂的去膜，而且在加尤其在温度高时更为显著，不利于钎剂的去膜，而且在加热过程中，钎剂会因空气中的水分而失效。热过程中，钎剂会因空气中的水分而失

19、效。铝比较活泼，容易在表面形成一层致密的氧化膜。钎焊时，铝比较活泼，容易在表面形成一层致密的氧化膜。钎焊时，单纯依靠真空条件难以去除氧化物，必须同时借助于某些单纯依靠真空条件难以去除氧化物，必须同时借助于某些金属活化剂，如金属活化剂，如Mg、Bi等。等。 铝同其他金属的钎焊铝同其他金属的钎焊铝可以与许多金属进行钎焊连接。实现铝与其它金属钎焊铝可以与许多金属进行钎焊连接。实现铝与其它金属钎焊连接的主要困难在于，需要选择能满足两种不同母材表面连接的主要困难在于，需要选择能满足两种不同母材表面氧化物要求的去膜措施，在钎缝中往往生成金属间化合物氧化物要求的去膜措施，在钎缝中往往生成金属间化合物层面使接

20、头脆化，铝同其它金属的热膨胀系数和电极电位层面使接头脆化，铝同其它金属的热膨胀系数和电极电位差别特别大。依靠在铝或另一母材表面镀覆金属层可以较差别特别大。依靠在铝或另一母材表面镀覆金属层可以较好解决。好解决。铝与铜、钢等金属软钎焊时，可先在铝表面镀锌，再镀铜铝与铜、钢等金属软钎焊时，可先在铝表面镀锌，再镀铜或镍，然后可按一般钎焊工艺用锡铅钎料钎焊。或镍，然后可按一般钎焊工艺用锡铅钎料钎焊。铝同其他金属的钎焊铝同其他金属的钎焊铝与钢可使用铝基钎料钎焊，但要注意防止在加热中表面铝与钢可使用铝基钎料钎焊，但要注意防止在加热中表面氧化，因为铝钎剂不能保护钢。为此可采用保护气体钎焊。氧化，因为铝钎剂不能

21、保护钢。为此可采用保护气体钎焊。这时保护气体保护钢，同时使用铝钎剂去除氧化铝膜。这这时保护气体保护钢，同时使用铝钎剂去除氧化铝膜。这样直接钎焊的接头，界面区往往生成脆性的样直接钎焊的接头，界面区往往生成脆性的Fe3Al相，因相，因而对加热和冲击具有敏感性。性能较好的钢而对加热和冲击具有敏感性。性能较好的钢-铝接头可通铝接头可通过两种方式来制取。过两种方式来制取。一种方式是钎焊前对钢表面镀覆适当的金属层（一种方式是钎焊前对钢表面镀覆适当的金属层（Cu、Ni、Zn、Al、Ag）另一方式是采取高速加热并加压的工艺，可把另一方式是采取高速加热并加压的工艺，可把Fe3Al相脆相脆性层控制在极薄的范围，使

22、接头具有较好的性能。性层控制在极薄的范围，使接头具有较好的性能。铝同其他金属的钎焊铝同其他金属的钎焊铝与铜不论采用一般方法钎焊，还是在高于铝与铜不论采用一般方法钎焊，还是在高于548的温度的温度下接触反应钎焊，由于相互形成脆性金属间化合物，接头下接触反应钎焊，由于相互形成脆性金属间化合物，接头性能很差。但在一定工艺条件下，也可以获得较满意的钎性能很差。但在一定工艺条件下，也可以获得较满意的钎焊结果。焊结果。例如，快速进行钎焊加热和冷却，往往能使接头具有满足例如，快速进行钎焊加热和冷却，往往能使接头具有满足某些应用要求的韧性。钎焊时，可使用标准的钎料和钎剂。某些应用要求的韧性。钎焊时，可使用标准

23、的钎料和钎剂。另一个更有效的解决办法是采用过渡接头型式，即将铝钎另一个更有效的解决办法是采用过渡接头型式，即将铝钎焊到一个镀铝的钢件上，然后把铜钎焊到钢的另一端。焊到一个镀铝的钢件上，然后把铜钎焊到钢的另一端。铝同其他金属的钎焊铝同其他金属的钎焊钎焊钛与铝，必须先在钛表面热浸镀一层银铝合金或锌铝钎焊钛与铝，必须先在钛表面热浸镀一层银铝合金或锌铝合金，然后用浸沾钎焊完成。合金，然后用浸沾钎焊完成。铝和镁不宜相互钎焊，因为二者彼此间相互溶解度很大，铝和镁不宜相互钎焊，因为二者彼此间相互溶解度很大，且易形成极脆的铝镁化合物相。且易形成极脆的铝镁化合物相。铝和其他金属的钎焊，由于接头存在大的电极电位差，容铝和其他金属的钎焊，由于接头存在大的电极电位差，容易发生电化学腐蚀，通常必须加涂油漆、密封剂或不透水易发生电化学腐蚀，通常必须加涂油漆、密封剂或不透水的涂层，以提高其抗腐蚀性能。的涂层，以提高其抗腐蚀性能。Thank you Thank you