6063铝合金AgNi1Cr18Ni9Ti共晶反应钎焊研究

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试验与研究

文章编号：１００２－０２５Ｘ（２００８）０４－００１６－０３

焊接技术第３７卷第４期２００８年８月

６０６３铝合金／Ａｇ／Ｎｉ／１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ共晶反应钎焊研究

刘

刚，浦娟，吴铭方，齐建军

（江苏科技大学先进焊接技术省级重点实验室，江苏镇江２１２００３）

摘要：研究采用Ｎｉ—Ａｇ复合镀层，在特定的工艺参数条件下．对６０６３铝舍金与１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ进行了共晶反应钎焊试验。初步分析探讨了工艺参数对钎缝微观组织结构反形态的影响和Ｎｉ层的阻隔作用。对钎缝的界面作扫描电镜和能谱分析发现。镀层与母材等各界面连接紧密。

特别是钎缝与母材之问没有生成脆性Ａｌ—Ｆｅ金属间化合物。结果表明：在钎焊温度为５８０℃，共晶反应钎焊６０６３铝合金和ｌＣｒｌ８Ｎｉ蛐，保

温５ｍｉｎ，钎缝威形较好；面，心立方结构的ＮｆｆＡｇ电刷镀层能有效地阻挡ＡＩ．Ｆｅ等原子扩散。关键词：６０６３铝合金；１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ；共晶反应钎焊中囱分类号：ＴＧ４５４

文献标识码：Ｂ

铝及铝合金以其密度小、导热快等优点在汽车与空调等设备方面得到了广泛的应用［１］。但在碱性环境下易被腐蚀，且熔点和强度相对较低，而不锈钢有很好的耐蚀性、较高的熔点和强度。铝及铝合金与不锈钢焊接构成的异种结构具有优良的导电、导热及耐蚀等性能，并且在节约材料、合理利用资源方面起到重要的作用．因此两者的复合材料有着广泛的应用前景。随之而来的铝及铝合金与不锈钢的连接技术便成为亟待解决的问

钢中的原子在Ｎｉ层里扩散困难．故采用ＴＮｉ—Ａｇ复合镀层。中间层材料为Ｎｉ和Ａｇ。１．２试验方法

用线切割的方法将上述２种待焊母材各加工成１５

ｍｍ×１５ｍｍｘ２

ｍｍ的试样，中间层（在不锈钢母材上

依次镀＿ＬＮｉ和Ａｇ）：Ｎｉ的厚度为５斗ｍ，Ａｇ的厚度为１０斗ｍ；试样人炉前，经过６００’水砂纸及１。金相砂纸打磨并用超声波丙酮清洗．试样以搭接形式放入真空钎焊炉内．共晶反应钎焊过程中施加的压力为

０．２ＭＰａ。

题，由于两者的物化性能相差太大。所以难以用一般的

焊接方法实现连接。两者在连接工艺方面主要存在以

下几个问题［２］：①铝和铁相互作用时，易形成一系列金

属间化合物：ＦｅＡｌ３，Ｆｅ２Ａ１７，Ｆｅ２Ａ１５，ＦｅＡｌ２，ＦｅＡｌ等［３］，

钎焊工艺参数如下：钎焊温度为５８０℃，保温时间分别为ｌ

ｍｉｎ，５ｍｉｎ，１０

ｍｉｎ。钎焊加热速度为４５

这些化合物会使接头变脆；②ＡＩ与不锈钢的线膨胀系

数相差较大。当连接件受到骤冷骤热时易发生开裂：

％／ｍｉｎ。真空度为２ｘ１０－２Ｐａ，保温后随炉冷却至室温。

微观分析：经水砂纸、１。～５＊金相砂纸打磨后，选用粒径０．５ｔｘｍ的Ａ１２０３抛光粉进行抛光，６０６３铝合金一侧用２％的氢氟酸腐蚀。不锈钢一侧用王水腐蚀、水洗、酒精清洗后烘干待用。接头微观组织及形貌采用ＳＥＭ二次电子像和背散射电子像进行分析和观察、，元素分析采用电子探针点分析及线分析。１．３试验设备

③Ａｌ与不锈钢的晶格结构相差较大，不易形成晶体间

的结合。所以采用熔焊来焊接这些金属很困难．采用共晶反应钎焊较易实现其连接。

笔者通过对６０６３铝合金与１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ共晶反应钎焊试验，探讨工艺参数对钎缝组织及形态的影响。

１试验１．１试验材料

基体材料为６０６３铝合金和１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ；由＝Ｊ＝Ｎｉ，Ａｇ为面心立方结构，具有较高的致密度，铝和不锈

由于铝合金具有很活泼的化学性质，表面极易形成一层致密的氧化膜，此试验在高频感应真空炉中进行。其中，高频感应加热设备是用于焊接管件及金属零件表面热处理的一种新型数字电路半导体化高频感应加热设备．型号为ＧＰ３０ＣＷ７—２．冷态最佳真空度

收稿日期：２００７—０９—２０

为ｌｘｌ０－４Ｐａ，热态最佳真空度为７ｘ１０。４

Ｐａ。

综上所述，在钎焊温度为５８０℃，保温时间为５

２试验结果及分析

２．１

ｒａｉｎ，中间层Ｎｉ的厚度为５卜ｍ，Ａｇ的厚度为１０斗ｍ的条件下，可以预测接头组织结构为：Ａｌ（Ａｇ）固溶体，ＡＩ（Ａｇ）。Ａｇ（Ｎｉ）固溶体和Ａｇ（ＡＩ）化合物共晶组织／Ｆｅ（Ｎｉ）固溶体，如图２所示。

６０６３铝合金／Ａｇ／Ｎｉ／不锈钢钎缝组织分析

图ｌ及表１分别反映了接头ＳＥＭ背散射电子像和

ＥＰＭＡ元素线分析、点分析结果，钎焊温度５８０℃，保温时间５ｍｉｎ，中间层Ｎｉ厚５斗ｍ，Ａｇ厚１０斗ｍ。

田２

５０

６嘶３ｆ＾ｇ彻伍ｋ，ｌＣｒｌ８Ｎ毋Ｔｉ反厦区敢观组织结构图

２．２工艺参数对钎缝组织形态的影响

４０

图３反映了工艺参数对共晶反应钎焊接头微观组

堡３０

籀套删２０蝗

１０

织形态的影响，图３ａ钎焊温度为５８０℃，保温时间为

１

ｍｉｎ，由图可见，钎缝区存在未溶解的Ａｇ，在Ａｇ间

仅生成了少量的共晶液相。说明保温时间太短。Ａｌ—

Ａｇ共晶反应不充分；图１中钎焊温度也为５８０℃，保

０

５０

１００

距离，ｕｍ

ｇｉｌｌ

６０６３／Ａｇ／Ｎｉ／１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ共晶反应区微观组织

温时间增加至５ｍｉｎ，从图中可以看到，Ａｇ已经完全溶解，且有少量先析Ａｇ产生，共晶液相量显著增多；钎焊温度保持不变．保温时间进一步增加到１０

Ａｇ０２２．３７Ｏ

表ｌ点Ａ。Ｂ．Ｃ能谱分析结果（质量分数）（％）

测量点

Ａ口Ｃ

Ａｌ３．２３４０．１７０

Ｆｅ７０．４００．３７７６．８２

ｍｉｎ．

共晶反应材料Ａｇ的溶解情况如图３ｂ所示，钎缝组织及形态变化不大，但钎缝区Ａｇ逐渐变多、变大。

由能谱线分析发现．６０６３铝合金基体中的Ａｌ大量向钎缝中溶解，Ａｇ向Ａｌ，Ａｇ界面扩散。根据Ａｌ—Ａｇ二元相图可知，当温度达到５５６℃，ｗ（Ａｇ）为３３．２％，

Ｗ（Ａ１）为６６．８％时，Ａ１一Ａｇｆ盲ｑ产生共晶反应，即造成

中间层Ａｇ液化，６０６３铝合金基体发生溶解，从而形成固一液界面。由于界面两侧Ａｌ。Ａｇ浓度分布极不均匀，存在很大的浓度梯度．造成基体Ａｌ不断向钎缝一侧溶解，这与线扫描分析基本吻合。文献［４］采用Ｎｉ／Ｃｕ复合镀层为中间层共晶反应钎焊铝合金与不锈钢．并借助电子探针等手段分析了接头显微组织。得出共晶组织同样由ＡＩ（Ｃｕ）固溶体和ＣｕＡｌ：化合物组成。通过以上定性分析，结合Ａ１一Ａｇ－－元相图可以预测图１的钎缝微观组织为Ａｌ（Ａｇ）固溶体；｝ｌＩＡｇ（Ａ１）化合物。

图３工艺参数对钎缝组织形态

综合比较图３ａ，ｂ不难发现钎焊温度一定，保温

时间不同．钎缝区的微观组织形态发生了较大的变

化，在本试验条件下，１ｍｉｎ的保温时间偏短，导致钎缝区存在未溶解的Ａｇ；保温时间增加至５

ｒａｉｎｉ

Ａｇ

已经完全溶解，且有少量先析Ａｇ产生，共晶液相量显著增多，进一步增加保温时间，钎缝区Ａｇ变多、

变大。钎缝中存在未溶解的Ａｇ将 …… 此处隐藏：2513字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……