鋁合金真空釬焊技術的發展

摘 要：文章通過對鋁合金真空釬焊技術的發展歷程還有其當前的難點及以后的研究方向做了簡述，目前，大部分國外對鋁合金釬焊技術的研究主要在Cu，Mg和Ce等領域，尤其是在它的釬料體系的構成及釬焊工藝的方面上，最終達到提高潤濕性和改善釬焊性能的目的。所以通過介紹當前鋁合金真空釬焊發展的狀況以及鋁金真空釬焊的原理和材料等，并進一步地指明鋁合金真空釬焊的發展方向。

關鍵詞：鋁合金；釬焊性能；釬焊工藝；真空釬焊

由于鋁合金擁有重量輕、耐腐蝕性好、導熱導電性性能佳的優點，使其應用于各個部門，并且用量逐年增加，它常常出現在航空航天、建筑及汽車船舶等領域，所以一直是人們公認的制作熱交換器以及一些復雜構件的結構材料。它之所以如此重要，主要是采用不需釬劑的真空釬焊工藝，所謂真空焊接工藝就是無需焊前和焊后的復雜清理工作，生產率高，操作簡化，并且還融合環境保護的理念，勢必會在以后得到更廣泛的應用。

1 鋁合金真空釬焊技術的概述

1.1 鋁合金真空釬焊用釬料

鋁合金這一系列的材料無論在釬焊性、強度和母材色澤一致性、鍍覆性和抗腐蝕性都極佳，尤其是在做了變質處理后，大大增加了釬焊接頭的韌性和抗彎強度，在生產中這成了常用的標準材料，它適用于多種熔點相對較高的鋁合金，但是要記住不能使用于沸點低的元素，不然就會對真空釬焊爐造成極大的污染。目前大多數的數據表明，釬焊復合板在結構母體金屬上單面或雙面包覆一層釬焊合金，因為這種復合板使用起來更方便，能夠應用的領域也更廣。如果能夠做到進一步的降低熔點，該體系的釬料將有很好的應用前景。目前真正具有一定耐腐蝕性和較好力學性能的釬料合金，還沒有達到適合工業生產的要求。所以在選擇材料時一定要選擇釬料流動性好鋪展性極佳的材料，同時要具有抗腐蝕性能。

1.2 真空鋁釬焊設備

隨著真空釬焊技術的發展，一些航空航天的精密構件釬焊時對加熱速率、釬焊溫度、釬焊時間都提出了更為嚴格的要求。真空釬焊設備主要由真空爐和真空系統組成的，這種技術對真空設備要求很高，需要足夠的升溫速率和極大的抽速，并且還要有先進、可靠的電氣控制系統來進行保護，同時還需要滿足強制冷卻的機能，保證材料的熱處理和縮短釬焊周期。普通的容器抽真空后送入爐中加熱釬焊，由于沒有加熱元件和隔熱材料，就會在操作上比較復雜，所以可同時進行抽真空與加熱升溫，釬焊后退出爐外空冷，可以達到縮短生產周期的效果，由于爐子使用溫度不同，就需要采用不同的反射屏材料，目的就是為了防止熱量向外輻射，這樣就可以提高加熱效率。目前半連續爐應用廣泛，它可以大大改善鋁合金真空釬焊的質量。現在國內使用的真空爐許多都比較陳舊，所以就需要從國外引進先進的設備，從而促進我國鋁合金真空釬焊技術的發展。

1.3 鋁合金真空釬焊工藝

針對鋁合金的真空釬焊工藝，由于是在普通的加熱爐中進行，因此可根據生產成本及焊件的尺寸形狀等因素選擇真空爐，并在釬焊前仔細清洗焊件，為了更好的去除熱處理時生成的厚氧化膜，還要對其進行酸洗。因為鋁合金固相線和釬焊溫度差異往往不大，就會使工件較薄的部分易過熱，會導致表面熔化，為了防止這一現象的出現，可以將較大的工件預熱，保證焊件溫度在達到釬焊溫度前均勻受熱，目前國內一些研究單位常采用局部屏蔽的補充工藝措施，可以更好地達到預熱的效果。在真空釬焊時最難的也是最關鍵的工藝參數就是真空度，所以對真空設備的泄露率要求就很低，一般情況下，在加熱爐打開時，吸收了常溫空氣中的水氣，會使下次釬焊升溫前的抽真空時間延長。如釬焊設備較長時間未使用，需要讓真空設備空爐運行數小時再使用，特別是在生產量集中時，兩次使用的時間間隔應盡可能短，確保較快地達到所需要求，最終實現高效的生產，此外還要徹底清理釬焊鋁合金零件表面，控制好溫度，在保證焊透的情況下盡可能縮短時間。

2 鋁合金真空釬焊技術過去及未來發展

2.1 鋁合金真空釬焊的原理

由于鋁合金表面有一層致密且十分穩定的氧化膜，所以就成了熔化釬料潤濕母材的主要障礙，而只是依靠簡單的真空條件很難去除氧化膜，所以某些金屬的活化作用就派上了用場。早些時候有人認為通過鎂的活化劑的作用而實現去膜的目的，在這一機理中鎂起的作用是極大的，體現出鎂能夠有益于真空釬焊方面，主要是通過破壞表面氧化膜與母材相結合，從而使熔化的釬料得以潤濕母材，并且在膜下母材上鋪展，達到讓表面膜浮起而去除的效果，這種技術雖然已經應用很廣泛，但在實際的生產中，還會出現許多報廢釬焊接頭。由于鋁合金真空釬焊對參數的細微變化很敏感，不同廠家預制的釬焊合金包覆層盡管成分都在規定內，也會發生釬焊接頭明顯不同的現象，這就需要在實際生活中講究經驗的積累。

2.2 鋁合金真空釬焊的早期發展

真空焊接技術就是指在真空的條件下，不用通過釬劑而進行釬焊的方法，它和傳統的方法相比，有著改善接頭質量降低廢品率的特點，具有優良的環保節能的優勢，在國外的一些發達國家，很早就將真空釬焊技術用于焊接，并且運用于航空等領域；在日本，大概五十年代的時候就對不銹鋼等高熔點材料的真空釬焊進行研究，直到七十年代開始，鋁合金的真空釬焊研究才在各國真正的發展起來，隨著技術的不斷進步，在美國和英國等老牌資產階級的國家，對于該項技術已經到了能形成高質量批量生產的水平了，但就我國來講，真空釬焊技術起步較晚，并且剛起步的時候主要運用于電子器材、火箭發動機和航空的領域，目前來講，隨著這些領域的快速發展，高焊接質量及結構復雜的產品已經成了共同的技術追求。

2.3 鋁合金真空釬焊存在的問題及今后發展方向

真空釬焊為鋁合金的加工裝配開辟了全新局面，這會成為鋁合金行業發展的巨大動力，在這個技術發展的同時，也出現了不同的問題，比如說生產成本相對較高，設備復雜，以及維修難度大等情況，并且在實際的生產中還出現了由于元素的蒸汽沉積在爐膛隔熱屏及真空系統中，導致了設備的工作性能受到阻礙，從而影響了釬焊產品的質量，并且這種技術是靠輻射加熱，難免會出現速度慢、均勻性差的情況，再加上目前已有的鋁釬料與多數鋁合金的固相線較為接近，使得釬焊時溫度及保溫時間很難做到精準的控制。

3 結束語

我國鋁合金真空釬焊技術還處在初步階段，和其他發達國家相比還有很大差距，對于一些特殊的鋁合金釬焊工藝還需要認真的研究，由于真空釬焊為鋁合金的加工裝配開辟了一條全新的道路，所以說一定要對目前出現的問題進行研究，比如說針對目前生產成本相對較高并且維修技術難度較大等困難，務必要研制熔點較低，具有一定機械性能和抗腐蝕性能的低熔點釬料來解決這一難題，從而讓鋁合金真空釬焊技術更好地在我國發展。

參考文獻

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