鋁合金真空釬焊技術的發(fā)展

摘 要：文章通過對鋁合金真空釬焊技術的發(fā)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(fā)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(fā)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(yōu)點，使其應用于各個部門，并且用量逐年增加，它常常出現(xiàn)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(huán)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(shù)的數(shù)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(yè)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(xù)爐應用廣泛，它可以大大改善鋁合金真空釬焊的質量。現(xiàn)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(fā)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(xiàn)象的出現(xiàn)，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(shù)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(shù)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(xiàn)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(fā)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(wěn)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(xiàn)去膜的目的，在這一機理中鎂起的作用是極大的，體現(xiàn)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(xiàn)許多報廢釬焊接頭。由于鋁合金真空釬焊對參數(shù)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(guī)定內，也會發(fā)生釬焊接頭明顯不同的現(xiàn)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(fā)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(tǒng)的方法相比，有著改善接頭質量降低廢品率的特點，具有優(yōu)良的環(huán)保節(jié)能的優(yōu)勢，在國外的一些發(fā)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(fā)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(fā)動機和航空的領域，目前來講，隨著這些領域的快速發(fā)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(fā)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(yè)發(fā)展的巨大動力，在這個技術發(fā)展的同時，也出現(xiàn)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(xiàn)了由于元素的蒸汽沉積在爐膛隔熱屏及真空系統(tǒng)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(xiàn)速度慢、均勻性差的情況，再加上目前已有的鋁釬料與多數(shù)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(fā)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(xiàn)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(fā)展。

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