Al-(Sn-xZn)钎焊工艺研究

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本文选取储备量丰富的金属铝作为原材料,通过电化学抛光,软钎焊等工艺方法制备Al-(Sn/Zn)钎焊接头,在试验过程中研究了钎焊工艺参数;讨论了基板与钎料的互联机理;不同Zn含量对钎焊接头的性能影响,最后对钎焊接头进行了一系列力学性能及耐蚀性检测,得到如下结论:1.本试验采用电化学抛光的表面处理工艺,防止铝基板在表面预处理时发生氧化的同时,最大限度清除了基板表面的机械损伤。试验通过对抛光液成分的研究以及抛光温度,时间、电压的控制得出在15V电压,10℃时抛光5min表面质量最好,既解决了传统电化学抛光废液中的有毒Cr6+,同时大幅度提升了铝材的表面光洁程度以及耐蚀性,为后续的试验提供了较为理想的原材料。2.通过软钎焊,研究了Al-Sn(xZn)钎焊工艺并得到了相关工艺参数,在钎焊温度较低时,钎料溶解不明显,无法实现焊合,较高温度时,钎料会发生明显氧化,影响焊接质量,随着钎焊时间延长,铝基板扩散现象加剧,至9min时较为稳定,不再随时间延长而加剧,得到在280℃保温9min是最佳制备工艺;对所得钎焊接头进行10h时效处理后发现铝基板纵向扩散倾向明显,得出时效处理可以作为提升钎焊质量的处理方式;研究了钎焊接头界面处的结合方式,Sn-Zn钎料则发现了极为明显的扩散互溶现象,随着Zn含量的增多,基板中的Al会大量脱离基板进入钎料中,在界面处形成Zn-Al-Sn固溶体,钎焊接头强度会随Zn含量的增多提高明显,同时固溶层厚度增加。3.对制得的Al-(Sn-xZn)钎焊接头进行盐浸试验和电化学腐蚀试验,盐浸试验过程中钎焊接头钎缝处产生大量气泡,随Zn含量增加产生气泡速率增加明显;12h后取出接头,铝基板呈暗色,钎缝处存在大量白色不溶析出物,经失重法测量,Sn-20Zn钎焊接头失重率最高,达18.3%;经扫描电镜及能谱分析,该白色析出物为Zn(OH)2,沿垂直腐蚀面切开接头,观察截面发现,Sn-5Zn和Sn-9Zn表层腐蚀层较薄,伴有少量较深的点蚀坑;而Sn-20Zn表面存在较厚但疏松多孔的腐蚀层,由大量点蚀坑组成,单一点蚀坑较浅。说明钎焊接头发生了电偶腐蚀且随着Zn含量的增多,钎焊接头耐蚀性能下降。针对不同盐溶液的电化学腐蚀试验得到了动电位极化曲线,表明Cl-对钎焊接头的腐蚀性能最强,SO42-次之,NO3-腐蚀性最弱。
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