钎剂 氟铝酸钾
钎焊技术详细

铝钎焊技术简介钎焊定义:用比母材熔点低的金属材料作为钎料,用液态钎料润湿母材和填充工件接口间隙并使其与母材相互扩散的焊接方法。
钎焊时只有钎料熔化而母材保持固态,这就要求钎料的熔点低于母材的熔点,其成分亦有差别。
熔化的钎料依靠润湿和毛细作用吸入并保持在母材间隙内,液态钎料与固态母材间的相互扩散形成冶金结合。
一般来说,钎焊作业要使用焊料和焊剂,使用的焊料熔点在450℃以下的称为焊锡(锡和铅的合金),温度在其以上者称为钎焊(BRAZING),另外,利用高分子的媒介的接合称为熔接(BONDING),和钎焊加以区别。
铝钎焊介绍:铝的钎焊始于二十世纪三十年代初。
如今已有许多种不同的钎焊技术被采用。
在钎焊装置中,气氛炉钎焊,真空钎焊和浸渍钎焊占了很大部分。
铝钎焊特点:为了使钎焊成功,钎焊焊接处表面必须干净且在钎焊温度时,该表面不能有任何氧化。
铝在空气中及焊接时极易氧化,生成的氧化铝(Al2O3)熔点高、非常稳定,不易去除。
(如超过250℃,铝表面会形成高温氧化物,这些氧化物很难被Noclok钎剂去除)氧化膜阻碍钎料的熔化和熔合,氧化膜的比重大,不易浮出表面,易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。
铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分,易使焊缝产生气孔。
焊接时应清除其表面氧化膜。
(焊剂与氧化物反应并同时取代氧化物,从而避免焊件与炉子内的空气接触,这样钎料熔化并通过毛细管作用被拉至焊缝中。
)正如在油垢的表面上浇水由于表面张力的作用会形成水滴一样,在氧化膜上面进行钎焊,钎焊材料也无法均匀地和基础金属材料(母材)结合,所以会形成不良的钎焊面。
铝材的钎焊只能采用以下的化学方法和物理方法。
铝钎焊的方法主从次序依次是FB→VB→NB,物理性还原方法VB法和VAW法无需进行焊剂的涂布。
但是VB法的缺点是还原不够彻底,残留一部分氧化物,再有就是为了强化铝材添加的镁在真空状态下随还原反应分解使之不耐腐蚀。
另外,VAW法的介质气体需使用D.P(露点)-70℃,含氧量为6-8ppm的氮气,较难做到。
氟铝酸盐铝钎剂的研究现状和发展趋势

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E crnc rc s e h o g l t i Po es c n l y e o s T o
2 1年5 第3卷 第3 0 月 2 3 期
・
新工艺 ・ 新技术 ・
氟铝酸 盐铝钎剂 的研究现状和发展趋势
金霞 胡兰伟 许百胜 冒爱琴L , , ,
(. 1 浙江省冶金研究院浙江省钎焊 材料与技术重点实验室 , 浙江省冶 金研究院哑通电子有限公司 ,浙 江 杭州 3 02 ; 10 1 2 安徽工业大学材 料科学 与工程学院 。安徽 马鞍 山 2 3 0 . 4 0 2)
2 S h o o tr l S inea d n ier g A h i nv ri f eh ooy Man h n2 3 0 . hn ) . c o lf Maei s cec n g ei , n u U ies yo c nlg . a s a 4 0 2 cia a E n n t T
A src: o o kbai l i d l u e rz ga miu n sao o - r s ebaigf x T e b ta t N cl rz gf xwh hi wie sdi bai l n m a di lyi an nc r i rz l . h o n u c S y n n u t l s o ov n u
m lpi if xs 5 C ad h i et i datg ai e pr t e o t fh u 8。 , n e g s d avn en r n it eao t pr u 0 t h h o m s t n o t sl i5 t b g s a ib z gsh o t n e a e6 c o i f
K y wo d : o oo rz gf x o o kba igf x I3 s ・ F en r y t m f x e r s N c lk a i u ;N c l rz l ;A F- FK tr ays se u b n l o n u C l
哈工大_钎焊_杨建国 15.第03章 铝及铝合金氧化膜去除机制

铝及铝合金钎焊时的去膜机制
• 氯化物基铝用硬钎剂的去膜机制
• 陈定华、朱安生等人利用“区域加热熔去法”从纯铝 箔材表面提取了氧化铝膜,并将其用于铝钎剂去除 氧化铝膜机理的研究工作。 • 这层从铝表面上取下的氧化铝膜是最接近实际钎焊 过程中要去除的氧化铝膜的情况的,因此用这种膜 研究铝钎剂去除氧化铝膜的机制是最有说服力的。
铝及铝合金钎焊时的去膜机制
• 氯化物基铝用硬钎剂的去膜机制 关于铝钎剂中氟的作用,还有一种说法认 为,在含有LiCl和氟化物的熔盐中会形成LiF, 并且LiF会与γ-Al2O3结合,这导致了γAl2O3的晶胞胀大,使氧化铝膜在钎剂作用下 发生“溶胀”、起皱,溶胀起皱的原因是由于离 子半径很小的Li+挤入到γ-Al2O3结构中氧骨 架的八面体或四面体的间隙中去,从而撑大了 氧骨架所致。Li+又因吸引F-形成Li+-F-偶而得 到稳定。这一作用结果造成氧化铝膜强度降低 并易于去除。
铝及铝合金钎焊时的去膜机制
• 氯化物基铝用硬钎剂的去膜机制 • 将氧化铝膜放入碱金属氯化物的熔盐中,氧化铝膜 漂浮在熔盐表面上,没有发生任何变化; • 将氧化铝膜放入重金属氯化物熔盐中,膜也无明显 变化; • 将氧化铝膜放入碱金属氯化物与重金属氯化物的混 合熔盐中,膜逐渐变态,生成物成为絮状,发生集 聚; • 将氧化铝膜放入碱金属氯化物与碱金属氟化物的混 合熔盐中,氧化铝膜逐渐破碎并进入熔盐; • 将氧化铝膜放入碱金属氯化物+重金属氯化物+碱金 属氟化物的混合熔盐中(即为铝钎焊用氯化物钎 剂),氧化铝膜会迅速消失。
铝及铝合金钎焊时的去膜机制
• 氯化物基铝用硬钎剂的去膜机制 最初认为这种钎剂可以溶解氧化铝 膜,但有人将α-Al2O3颗粒放在 熔融的钎剂中,却未观察到明显 的变化;后又有人提出铝在快速 加热过程中,表面氧化铝膜会发 生开裂(见右图),钎剂会与裂缝下 的铝接触并发生下列反应:
钎焊基础知识

Bi
536
Be
1029
Co
1362
Pb
546
Cu
1035
V
1584
In
746
Si
1115
Mo
2093
Mn
790
B
1140
Nb
2355
Al
808
Au
1190
W
2760
在10-2Torr,MnO2在600℃挥发, WO2:800℃, NiO:1070℃, V2O5和MoO2:10001200℃
真空钎焊炉中去膜
真空钎焊炉中去膜
①真空状态降低了钎焊区的氧分压,导致了氧化物的分解;下表为738°C下的分解压
金属氧化物
分解压(Pa)
金属氧化物
分解压(Pa)
CuO NiO
480
Cr2O3
10-17
10-3
MnO
10-17
Fe2O3 MoO2 WO2 SiO2
10-7 10-7 10-8 10-11
B2O3 V2O5 TiO2 Al2O3
1、氧化铝膜在Nocolok钎剂中是被溶解去除的。
2、张启运则更强调钎剂中微量元素的作用,他认为,钎
剂中不可避免地含有SiF62-离子,因而会引起如下反应:
4Al+3 SiF62-=4Al3++3Si↓+18F-
3、朱安生认为氟铝酸钾钎剂在熔融状态下含有K+、Al3+、
F-离子和AlF63-和AlF4-离子团。同时Al2O3参加反应即:
• 施加钎剂后,钎焊件必须及时烘干;一般在200℃下干燥,注意干燥温度不能超过250℃, 否则会形成氧化膜。 • 另外,在钎焊升温过程,母材氧化膜会变厚,在400 ℃以上氧化膜快速变厚。
氟铝酸钾的制取方法

氟铝酸钾的制取方法
氟铝酸钾在工业上常用作铝和铝合金的钎焊剂以及玻璃陶瓷工业的熔剂。
目前最广泛使用的制备氟铝酸钾的方法,是用氢氟酸跟氢氧化铝反应,生成氟铝酸;再将含钾的盐与其反应以生成氟铝酸钾。
专利cn201810140670.1公开了一种利用含有氢氟酸的混合酸制备氟铝酸钾的方法,将氢氧化铝固体加入氢氧化钾溶液中反应,生成偏铝酸钾澄清溶液,在向偏铝酸钾溶液中加入含有氢氟酸的混合酸,沉淀析出氟铝酸钾结晶,分离、洗涤、干燥得到氟铝酸钾产品。
专利cn201811083582.9将氢氧化铝与氢氟酸反应,先制备氟铝酸溶液;其次在向溶液中加入氯化铵溶液,得氟铝酸铵,而后加入氯化钾溶液,反应后烘干,粉碎得氟铝酸钾。
专利cn202110967555.3以氟化铝、无机氟铝酸钾盐、无机氟硅酸盐和无机氟硼酸盐为原料,采用微波水热法制备氟铝酸钾。
综上所述专利,使用原料中都含有能够产生有毒气体的氢氟酸以及较为昂贵的氟化铝,氢氧化钾等,且步骤繁琐,工艺复杂,采用的方法和实验条件苛刻,操作不便。
钎剂 氟铝酸钾

钎剂是钎焊过程中的熔剂,与钎料配合使用,属于焊接材料的一种。
(1)钎剂的作用①清除钎料和母材表面的氧化膜,为熔化的液态钎料在母材表面的铺展提供必要的条件。
②以液态薄膜层覆盖钎料和母材表面,保护钎料和母材金属不被进一步的氧化。
③促进表面活化,减小表面张力,改善钎料对母材的润湿性能,使钎焊过程顺利进行。
(2)对钎剂的基本要求。
①钎剂的熔点应低于钎料的熔点,在钎料熔化之前就应熔化并开始起作用,把钎料表面和钎缝间隙中氧化膜去除。
为保证钎焊温度下钎剂的活性,钎剂的熔点不应与钎料的熔点相差太大。
②通过物理化学作用,钎剂应具有足够的溶解和破坏母材和钎料表面氧化膜的能力。
③应具有良好的热稳定性,在钎焊加热过程中钎剂的成分和作用应保持稳定不变,不至于发生钎剂组分的分解、蒸发或碳化而导致其丧失应有的作用。
一般要求钎剂应具有.不小于100℃的热稳定范围。
④在钎焊温度范围内,钎剂的黏度应小、流动性好、能很好地润湿母材、减小液态钎料的界面张力。
⑤熔融钎剂及其清除氧化膜后的产物密度应小于液态钎料,以便钎剂能均匀地覆盖在钎焊金属表面,有效地隔绝空气,促进钎料的润湿和铺展,不致滞留在钎缝中形成夹渣。
⑥钎剂及其残渣不应对钎焊金属和钎缝有强烈的腐蚀作用,钎剂的挥发物毒性要小,焊后钎剂的残渣应易清除。
Al和Al合金表面极易生成一层致密且化学稳定性高的氧化铝膜,尤其是当母材中Mg的质量分数>3%时,生产的氧化铝和氧化镁间隙氧化膜,其化学稳定性更高,更难除去。
Al和Al合金表面存在的氧化物使得在钎焊过程中液态钎料往往凝聚成球状,不与母材发生润湿。
而铝钎剂的目的就是去除铝材表面的氧化膜,降低熔态钎料与母材之间的界面张力,有利于钎焊时钎料在母材表面的润湿和铺展。
在铝及铝合金的钎焊过程中,传统上是以氟盐钎剂占主导低位,但是该类钎剂存在着氯等卤离子对母材具有强烈的电化学腐蚀,且吸湿性很强,不易保存;此外焊后对残留物的清洗要求较高,否则焊后残渣吸潮后会严重腐蚀钎焊件。
钎焊工艺手册

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P.4第1节介绍P.7 第3节重要的生产控制步骤及P.54特性1-1 目的P.7 i.)装配间隙P.541-2 历史回顾P.8 ii.)夹具P.56iii.)钎料金属的控制P.62 第2节钎焊工艺P.9 iv.)钎焊修复P.71 2-1 导言P.9 v.)钎焊后钎剂残余物特性P.722-2 工艺回顾P.10 a.)残余物厚度P.722-3 钎剂的任务P.12 b.)硬度P.722-4 钎剂的种类P.13 c.)附着性P.722-5 铝合金P.14 d.)湿润性P.72i.)概述P.14 e.)抗腐蚀性P.73ii.)合金添加成分的影响P.18 f.)可溶性P.73a.)镁P.18 g.)钎焊后气味P.73b.)锌P.19 h.)钎焊后处理P.73P.75c.)硅P.19 vi..)钎剂残余物对冷却器的影响P.75d.)其它添加的合金成分P.19 vii.)钎剂残余物对制冷剂的影响2-6 清洗部件(湿润性)P.20 viii.)钎剂残余物对压缩机油P.76稳定性的影响i.)碱性溶液清洗P.21 第4节腐蚀P.77ii.)化学清洗P.22 i.)加速腐蚀试验P.77iii.)加热清洗P.23 ii.)腐蚀保护P.77iv.)钎剂悬浮液中表面活性P.24 第5节环保细则P.82 剂的添加2-7 钎剂的添加P.25i.)概述P.25 第6节金相学技术P.83ii.)钎剂悬浮液的准备P.25 6-1 样品镶嵌P.83iii.)钎剂附着量P.28 6-2 打磨和抛光P.84iv.)钎剂悬浮液使用概述P.29 6-3 铝合金的浸蚀P.85v.)其它钎剂添加技术P.30 i.)显微结构的常规浸蚀P.852-8 干燥/脱水P.32 ii.)决定晶粒尺寸的浸蚀P.852-9 钎焊P.34 a.)放大检验P.85i.)炉中钎焊P.34 b.)显微检验P.86P.36a.)可控气氛(CAB)隧道炉b.)强制对流炉P.41 第7节保健与安全P.87c.)间歇炉P.42 7-1 概述P.87P.88 ii.)火焰焊接P.43 7-2 NOCOLOK钎剂警示标志P.88a.)手工火焰焊接P.44 7-3 苏威NOCOLOK钎剂安全数据表b.)使用转盘和传送带进行P.52火焰焊接iii.)感应焊接P.53 第8节参考文献P.89第1节:介绍1-1:目的该手册就NOCOLOK®钎剂钎焊工艺提供了实践指引以及基本信息。
中温氟铝酸盐铝钎剂的研究现状和发展趋势_蔡志红

Welding Technology Vol.38No.1Jan .2009中温氟铝酸盐铝钎剂的研究现状和发展趋势蔡志红1,贺军四1,2,杨占红2,刘宏江1(1.广州有色金属研究院,广东广州510651;2.中南大学化学化工学院,湖南长沙410083)摘要:Nocolok 钎剂虽具有无腐蚀、不溶于水等优点,但其操作温度过高,一多半的铝合金不能用其进行钎焊。
重点介绍了3种中温氟铝酸盐钎剂,但由于其价格昂贵或有毒,其应用受到了一定的限制。
笔者认为:钎剂未来的发展方向将会在继续保持钎剂无腐蚀、不溶性的基础上,考虑常用铝合金的不同固相线熔点和特性,研发出匹配于常用钎焊铝合金的钎剂系列,同时还进一步降低钎剂的熔化温度,提高钎剂活性,增加钎剂的稳定性,使Nocolok 系列钎剂适用于更多种的铝合金。
关键词:中温氟铝酸盐;Nocolok 钎剂;铝合金;无腐蚀中图分类号:TG425文献标志码:A收稿日期:2008-08-05文章编号:1002-025X (2009)01-0003-04·专题综述·0前言铝及其合金具有优良的导电和导热性能,在人造卫星、火箭、导弹、微波元件、飞机或地面雷达天线、汽车水箱或空调散热器上得到了广泛的应用。
在钎焊中常常采用钎剂来清除铝表面的氧化膜和减小熔态钎料与母材之间的界面张力,钎剂性能的好坏成为制约钎焊技术的关键因素。
在铝及其合金的钎焊过程中,氯化物钎剂一直以其活性好、能增强钎料的流动性、加热时稳定不易失效、使用方便、价格低廉等优点,被广泛应用。
但是,该类钎剂的最大缺点是对母材存在强烈的电化学腐蚀、吸湿性强,钎剂不易保存。
在钎焊区,焊后残渣受潮后会严重腐蚀钎焊件,在加热过程中易水解,导致钎剂性能变坏,甚至失效。
此外,焊后对残留物的清洗要求较高,稍有残留即因受潮而引起腐蚀。
对铝用氯化物钎剂和氟化物钎剂在钎料的铺展面积、流动性、对钎着率、抗剪强度、涂敷性和耐蚀性等方面的影响,结果表明:就钎缝的内部质量和母材被腐蚀的程度而言,氟化物钎剂远比氯化物钎剂好[1]。
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钎剂是钎焊过程中的熔剂,与钎料配合使用,属于焊接材料的一种。
(1)钎剂的作用
①清除钎料和母材表面的氧化膜,为熔化的液态钎料在母材表面的铺展提供必要的条件。
②以液态薄膜层覆盖钎料和母材表面,保护钎料和母材金属不被进一步的氧化。
③促进表面活化,减小表面张力,改善钎料对母材的润湿性能,使钎焊过程顺利进行。
(2)对钎剂的基本要求。
①钎剂的熔点应低于钎料的熔点,在钎料熔化之前就应熔化并开始起作用,把钎料表面和钎缝间隙中氧化膜去除。
为保证钎焊温度下钎剂的活性,钎剂的熔点不应与钎料的熔点相差太大。
②通过物理化学作用,钎剂应具有足够的溶解和破坏母材和钎料表面氧化膜的能力。
③应具有良好的热稳定性,在钎焊加热过程中钎剂的成分和作用应保持稳定不变,不至于发生钎剂组分的分解、蒸发或碳化而导致其丧失应有的作用。
一般要求钎剂应具有.不小于100℃的热稳定范围。
④在钎焊温度范围内,钎剂的黏度应小、流动性好、能很好地润湿母材、减小液态钎料的界面张力。
⑤熔融钎剂及其清除氧化膜后的产物密度应小于液态钎料,以便钎剂能均匀地覆盖在钎焊金属表面,有效地隔绝空气,促进钎料的润湿和铺展,不致滞留在钎缝中形成夹渣。
⑥钎剂及其残渣不应对钎焊金属和钎缝有强烈的腐蚀作用,钎剂的挥发物毒性要小,焊后钎剂的残渣应易清除。
Al和Al合金表面极易生成一层致密且化学稳定性高的氧化铝膜,尤其是当母材中Mg的质量分数>3%时,生产的氧化铝和氧化镁间隙氧化膜,其化学稳定性更高,更难除去。
Al和Al合金表面存在的氧化物使得在钎焊过程中液态钎料往往凝聚成球状,不与母材发生润湿。
而铝钎剂的目的就是去除铝材表面的氧化膜,降低熔态钎料与母材之间的界面张力,有利于钎焊时钎料在母材表面的润湿和铺展。
在铝及铝合金的钎焊过程中,传统上是以氟盐钎剂占主导低位,但是该类钎剂存在着氯等卤离子对母材具有强烈的电化学腐蚀,且吸湿性很强,不易保存;此外焊后对残留物的清洗要求较高,否则焊后残渣吸潮后会严重腐蚀钎焊件。
氟铝酸钾钎剂是上世纪70年代后期迅速发展起来的一种无腐蚀、不溶性钎剂,它能使铝的加工水平大大提高。
BT6045-92《硬钎焊用钎剂》★焊前准备:
焊前应将零件表面的油污及氧化膜清除干净,可采用在 3%-5% 的Na2CO3 (工业碱)和2%-4%的601洗涤剂的水溶液中清洗,再用清水漂净。
清洗后应在6-8小时内使用,切忌用手摸或沾染污物
★焊接操作:
钎焊时可预先将钎剂、钎料放置于被焊处。
与工件同时加热。
手工火焰钎焊时,首先将焊丝加热后蘸上钎剂。
再加热工件到接近钎焊温度.然后手工送进蘸有钎剂的焊丝到被焊接处。
采取使用多孔焊嘴还原性火焰的外焰均匀加热,避免直接加热钎剂和钎料等措施.防止母材氧化。
使焊接工作得以顺利进行,获得高质量的焊缝。
钎焊材料及钎剂的分类
随着工业的不断前进发展,钎焊在各种行业当中都有所涉及,并且发挥的作用也有不断增强的趋势。
根据熔点不同,钎焊材料分为软钎料和硬钎料
①软钎料:即熔点低于450℃的钎料,有锡铅基、铅基(T<150℃,一般用于钎焊铜及铜合金,耐热性好,但耐蚀性较差)、镉基(是软钎料中耐热性最好的一种,T=250℃)等合金。
软钎料主要用于焊接受力不大和工作温度较低的工件,如各种电器导线的连接及仪器、仪表元件的钎焊(主要用于电子线路的焊接)
常用的软钎料有:锡铅钎料(应用最广、具有良好的工艺性和导电性,T<100℃)、镉银钎料、铅银钎料和锌银钎料等。
软钎焊:指使用软钎料进行的钎焊。
钎焊接头强度低(小于
70Mpa)。
②硬钎料:即熔点高于450℃的钎料,有铝基、铜基、银基、镍基等合金。
硬钎料主要用于焊接受力较大、工作温度较高的工件,如:自行车架、硬质合金刀具、钻探钻头等(主要用于机械零、部件的焊接)
常用的硬钎料有:铜基钎料、银基钎料(应用最广的一类硬钎料,具有良好的力学性能、导电导热性、耐蚀性。
广泛用于钎焊低碳钢、结构钢、不锈钢、铜以及铜合金等)、铝基钎料(主要用于钎焊铝及铝合金)和镍基钎料(主要用于航空航天部门)等。
硬钎焊:指使用硬钎料进行的钎焊。
钎焊接头强度较高(大于200Mpa)。
钎剂通常分为软钎剂、硬钎剂和铝、镁、钛用钎剂三大类。
⑴软钎剂
按其成分可分为无机软钎剂(具有很高的化学活性,去除氧化物的能力很强。
能显著地促进液态钎料对母材的润湿。
组分为无机酸和无机盐。
一般的黑色金属和有色金属,包括不锈钢、耐热钢和镍铬合金等都可使用,但它残渣有腐蚀性,焊后必须清除干净)和有机软钎剂两类。
按其残渣对钎焊接头的腐蚀作用可分为腐蚀性、弱腐蚀性和无腐蚀性三类,其中无机软钎剂均系腐蚀性钎剂;有机软钎剂属于后两类。
常用的软钎剂有磷酸水溶液(只限于300℃以下使用,是钎焊含Cr不锈钢或锰青铜的适宜钎剂)、氯化锌水溶液和松香(只能用于300℃以下钎焊表面氧化不严重的金、银、铜等金属)等。
⑵硬钎剂:
常用的硬钎剂有硼砂、硼酸(活性温度高,均在800℃以上,只能配合铜基钎料使用,去氧化物能力差,不能去除Cr、Si、Al、Ti等的氧化物)、KBF4(氟硼酸钾,熔点低,去氧化能力强,是熔点低于750℃银基钎料的适宜钎剂)等。