鋁釬焊的焊前準備和焊后處埋 Pre-brazing Preparations and Post-brazing Operations 沈陽北真真空一家專業生產真空爐的廠家，完整的售后服務為您保駕護航，免費咨詢電話：13998872066

接頭和夾具的設計 Joint and Jig Design

• 通常簡單的鋁釬焊都是使用搭接、套接或T接 完成，對許多有特殊要求的釬縫，如需要密封、特殊受力或要求無變形的釬縫等，則需認真考慮釬縫的設計。

設計釬縫有幾個基本情況需要注意：

• 釬焊時，釬縫寬度的變化對工裝精度的影 響，特別是使用片狀釬料（夾入釬縫屮）和壓桓釬料的板材時，釬料熔化后，要注意工件整體尺寸 的變化u鋁合金的線脹系數比通常的金屬約大1/3, 因此釬焊的夾具應采用撓性的。

• 鋁合金在釬焊受熱時會軟化，纖細而垂直的t件一定要進行支撐?

• 對一些需耍進行熱處理的鋁合金件，釬焊 后為恢復原來強度而需淬火時難免會有變形，零件應考慮留有加工余量。

• 鋁釬焊的釬縫I'ul隙影響釬焊工藝和釬縫的質 5。間隙越窄，熔態釬劑、釬料在釬縫中的毛細作 用越強，但易夾渣；間隙太寬，釬料難于流布到盡 頭，釬縫的應力也不均勻。

• 在自然擺放的狀態下，熔化的釬劑和釬料會自動保持合理的釬縫間隙。有特殊間隙要求的釬縫如 何保持？可以用磨尖的細錐在欲釬焊的母材的面上 輕輕撞刺一些小孔，小孔邊緣的翻卷可以幫助維持 間隙的寬度，夾裝后再進行測量以保持需要的間 隙。對法蘭或T形接頭，欲保持間隙也可以采用針 刺小孔的辦法。

• 釬焊接頭處的盲孔和封閉的空M是不允許存在的，必須有排氣或排出殘留釬劑的通道。圖242所 示為實心的桿插入平板上的個孔中進行的釬焊， 接頭處形成封閉的空間。左邊的接頭不正確，心邊 的正確。排氣、排淹的孔不-定放在下邊，放在其 他位背也可以。如果釬焊的中心芩件不是實心的桿 而是開n的管材，則不存在專設排氣孔的問題。

• 在鋁釬焊實踐中，會遇到各種形式的釬焊接頭，一般很少采用對接方式，這是因為對接的釬焊面很小，釘縫兩側形不成圓角，而釬料的強度往往又低 于母材。圖243所示為各種典型釬焊接頭設計。

• 在板材耑要做直線連接吋，常用搭接釬焊接頭 代替簡單的對接來增強接點的強度。在釬焊較薄的 板材（<3mm),而兩部分板材厚度、強度又不同 時，搭接適當的長度應該是薄側（或弱側）板厚 的2~3倍。如果板材的強度更高或釬料的抗剪強 度更低時，搭接的長度還應加大。

• 在大面積搭接的情況下，為了防止屮心圍阱和 夾渣，如果設計允許，可以在上面一片材料上打若 干小孔，以利氣體和殘余釬劑的排出。

釬焊時釬料的供給有三種方式：

• 將釬料安放在緊靠釬縫間隙的旁邊=使用壓植釘料的板材。

• 釬焊時手工臨時供給。

• 第一種供料可以采用成形的釬料進行安放：成塑的商品釬料很多，有絲、棒、片/環、墊圈、管 等各種形式，可以根據需要采用。例如，管與法蘭 連接可以采用環形針料，大面積搭接可以在間隙中 夾人釘料箔等。最常用的還是絲狀和棒狀的釬料， 可以將釬料絲剪成小節，仔細考慮好工件上熔化釬料的行走路線，布置許多點安放若干釬輯小節，這樣可以一次完成長而復雜交銪的多個釬縫：

安放釬料時需注意以下幾點：

• 不要讓培態釬料在釬縫中做過遠的流動，以免熔蝕母材和釬縫組織不均勻。

• 如果釬料質量相對于母材來說過于細小，一定要將它放在一個穩當的地方，如溝、槽中，以免因熱容景小，先熔未及潤濕母材而滾走。如果母 材各部件質景相差很大，釬料當靠在大質a的部 件上，使其受熱時能和大質霞部件的溫度一致=如果釬焊時的加熱主要是依靠熱源的輻射傳 熱，如在火焰自動釬焊線上和爐中，則要防止母材尚 未升溫到預定釬焊溫度前釬料即過熔化而滾走。

• 用無水丙《將氯化物釬劑調成糊，把釬料粘在需要的位置上，并在上M用少許釬劑糊皰蓋， 可以減小上述2)、3)項引起的問題?

• 工件的夾緊和固定：簡申零件軒焊時，+需特殊固定，零件本身的重量即足以保持原位。鹽浴釬 焊則必須用夾具固定。火具的設計可以根據具體情 況決定，但應盡簞減少夾具本身的體積和質量，并采 用撓性、彈性的材料，最好采用發藍處理的鋼材或氧化處理的不銹鋼以免讓夾具和鋁母材也被釬焊在一 起，但這種材料的夾具不能用于鹽浴釬焊。鹽浴中 較好的夾具材料是imonel X750,它比不銹鋼的耐蝕 性要高出好兒倍。圖244所示為種簧式的夾具。

• 使用夾具總是十分不便的車，無論是占據空間，還是耗熱、沾軒劑后的清洗等諸多方面總是比 較麻煩3因此在工廠中，尤其是有批量生產的工廠 中常使用自夾緊接頭，即用鉚釘、機械脹管、凸線 壓緊、鎖縫甚至定位焊等辦法固定而不采用夾具。圖245所示為些自夾緊接頭的類銦。

工件的預清洗 Pre-cleaning of Workpieces to be Brazed

• 被釬焊的工件必須仔細除去表面的各種污物、 過厚的氧化膜和加工帶來的油污，否則不能獲得良 好的釬縫。去除工件表曲油脂最現想的方法是在一個密閉 艙內用有機溶劑的蒸氣沖刷太除。用三氣乙烷、四 氣乙烯或其他商品溶劑的蒸氣沖洗，也可以用石油 類溶劑或氯化烴類溶劑刷洗。

• 水溶液去油的配方最好用磷酸三鈉的堿性水溶 液加少許洗潔凈（烷基苯磺酸鈉）類的表面活性 劑刷洗，最后用水沖凈。

• 油污除盡以后，應該有一個判斷鋁合金表面氧化膜的厚度是否影響釬劑功能的方法。憑目視表面 氧化暎的狀態十分不可靠，有時看似氧化很厲害而 ?實氧化膜很#。相反，很光滑平整的表面有時卻有一層很厙的氧化膜。氧化膜的厚度是否適于宜接 釬焊，可以簡單地用微歐姆計測合金的表面電阻來判斷。常見鋁合金的表曲電阻見表2-17。總的來說，這種測定不甚精確，各點、各面數值舍時相差其大，可以多測一些點。如果表面電阻介于表的范 圍之內或低丁?此值，即為表而膜足夠薄，適于直接釬焊。

• 過厚的氧化膜可用不銹鋼擦絲或銅絲刷打、磨 等方法局部去除。一定不要用砂布或砂紙，謹防有 砂粒嵌人到鋁面上。大面積淸除氧化膜常用化學方 法。通常用《KNa0H)為5%的氫氧化鈉溶液清洗， 溫度保持在60T左右,，清洗時放出大童氫氣，夾 帶大*堿霧對呼吸道刺激很厲害，并易著火爆炸， 應在良好通風處進行。隨著淸洗反應的進行，溫度 會很快上升，應注意降溫，以免反應過于劇烈。

• 在上述熱溶液中，每分鐘大致使鋁母材減薄約 25pm。氧化膜去除的同時，堿溶液主要溶￡?純鋁 而留卜合金元素形成黑色浮渣或貼在母材表面的沉 渣。合金元素量愈大，黑色浮渣愈多，因此清洗鋁合金時，應注意控制溶液的溫度和?ff洗的時間，有 時寧可用更稀一些的清洗液。

• 表2-17常見鋁合金的表面電阻

• 堿洗的時間最好控制在10 ~ 15s以內，喊液在去除氧化膜時+是均勻地蝕去一層，而經常將母材 蝕出高低不平?的凹坑和留下一些碎屑。圖2>46所 示為20丨4合金用NaOH溶液清洗后表曲的SEM圖像。由此可見堿溶液的清洗應在嚴格控制條件下進 行，切忌過度。

• 堿洗以后應該用清水仔細沖凈堿液。殘余的微量堿液完仝沖凈是很難的，合金留下的黑色沉渣也 不能靠水洗沖掉，用酸浸泡則很容易都去除?為了 防止酸對鋁材的腐蝕應該采用氧化性的酸，通常在 室溫下使用稀的硝酸或鉻酸（CrO,水溶液加一些 重鉻酸鉀）來沖洗。據報道，國外某工廠使用稀 硝酸加體積分數為0.5% 的氫氟酸，有的使用添加高達20%的氫氣酸有更佳的出光效果。最全面介紹鋁及鋁合金淸洗液的配方和操作可參考 Wemick 和 Pinner 的專著。

• 用酸浸泡后應該再用水沖凈，最后1 ~2次應 該用去離子水或蒸餾水沖洗以免留下水垢；然后風 干或溫風吹十。此過程中不可再用手宵接觸摸，否則潔凈的表鹵極易留下汗跡和指紋。

• 如采合金表面比較清潔，氧化膜不厚，n丨以免 去堿洗而只用酸洗。酸洗nf用硝酸和a氟酸的混合液，它不但能去除氧化膜也能薄薄地削去一層金屬，但削*的速度比堿溶液慢得多，均勻件也較佳。應 該指出，氫氟酸是一個非常危險的酸，使用時切忌觸及皮膚，如有接觸（包括蒸氣熏及）應立即用水 沖凈，用肥皂或堿性液多次徹底洗凈。它之所以危 險是初接觸時和硫酸、硝酸等不問，并尤感覺，不易引起瞀惕，等到皮膚發癢泡漲時為時已晚，由此 將引起皮膚組織向深層壞死，極為疼痛難忍。

• 清洗十燥后的工件應及時完成軒焊工作，如儲 存期需超過48h，則應該先行裝人塑料袋屮封存。

工件焊后的清洗 Post-braze Cleaning of Workpieces

• 焊后黏附釬劑的工件必須徹底淸洗干凈以防腐蝕。最有效的淸洗是焊后趁熱浸人沸水中并繼續煮沸。在清洗釜內的水應該流動循環或吹人氣流攪動，并且需要定時更換。必要時還需人工或機械刷洗工件。超聲振動淸洗是極有效的幾種方法。復雜 的、帶狹縫或小深孔的工件，常需在流動的、不時 史換的熱水中浸泡好兒天。鋁工件在這種情況尸只 要洗水勤r-更新，一般不致引起孔蝕。

釬劑的最后殘余常需采用化學方法清除，北真真空的清洗液敘述如下：

• 硝酸清洗液將硝酸與水按體積比為i:i 配成溶液，室溫下洗滌。這種洗液在洗滌10~20S 即發揮作用，然后用水洗凈。硝酸很快被殘余釬劑消耗，因此這種洗液只用來淸洗小的工件和黏附釬 劑不多的場合。

• 當硝酸洗液中氣化物含筆:超過5R/L時，薄壁 或纖細的工件可能被浸蝕，這時可加人質最分數為 1%的硫脲作為緩蝕劑，來防止氣化物的腐蝕。

• 硝酸?氫氟酸混合清洗液硝酸:氫氟酸： 水（體積比）=1:0.06:9紀成清洗液，室溫下使用。工件浸入此液后，不但迅速清除殘余釬劑，還 會蝕去母材金屬。金屬被蝕去的深度視浸泡時間而 定，通常清洗10~15min已足夠。然后用冷水沖洗 干凈，最后用75弋左右的熱水沖洗，沖洗的時間 不要超過3min，否則將出現銹斑。清洗液每周要 進行分析化驗，如氣化物（如HCI)達到3g/L時即需更換。

• 氫氟酸清洗液氫氟酸：水（體積比）= 0.3: 10配成清洗液，室溫使用。此清洗液清除殘 余釬劑頗為有效和快速。由于此液能溶解鋁，所以 浸洗時間不要超過lOmin。它被殘余釬劑消耗的速度不如硝酸，故較經用，但沒洗時產生氫氣，必須 通風。淸洗時，如發現工件變色晦暗，可用硝酸恢復光澤。

• 硝酸-重鉻酸鈉清洗液5L硝酸+3. 5kg重鉻酸鈉（Na2Cr207) +40L水配成淸洗液，最適用 于淸洗纖細的丨'.件以及用于極怕腐蝕的丨:件。清洗 溫度保持約65弋，5 ~ lOmin淸洗完畢，隨后用熱 水沖凈u鉻酸酐-磷酸清洗液1L水溶液含鉻酸酐w( CrO,) =2%和《;(比1>04) =5% 加熱 80t：。此液 適用于尺寸纖細的工件。淸洗液中被洗下來的氣化 物濃度超過100&/L時即需要換新液。

• 磷酸鈉-重鉻酸鈉-氟化鈉清洗液:135]120_W 此淸洗液適用于極為纖細的工件，去除殘余釬劑和表而刻蝕并舉，腐蝕極輕微。

• 用以上各種方法清洗完畢后，要用清水將清洗 液徹底沖凈，否則清洗液本身又會給工件薄弱處釀 成穿孔腐蝕。有丁廠報道，在最后的水洗液中加人 質R分數為0.5%的重鉻酸鈉或重鉻酸鉀，可以使 工件更耐腐蝕。

• 對要求高的工件，最后還需用i離子水或蒸餾 水洗滌，直到水洗液和工件表面的氣化物濃度不超 過5x10-、簡單的檢驗方法是將最后的清洗水取一 些放于試管中，滴人硝酸銀溶液數滴，靜置lmin，如 不見混濁即為合格。硝酸銀溶液的配制方法如下：取 AgNO^g,加人二次去離子水100g,再滴人質量分數 為20% ~50%的HN0,數滴，搖勻備用。

• 在用硝酸作淸洗液時，淸洗梢可以使用不銹鋼 制成；在使用HN03-HF混合洗液或HF淸洗液時，需用高分子樹脂的玻璃鋼槽，這種槽也可以用于HN0,-Na2Cr207清洗液熱的淸洗液也可以使用。

鍛覆 Finishing

• 釬焊后的釬縫洗凈以后一般不進行鍍覆。釬縫 的色澤與母材總會有反差，程度視釬料的成分、種 類以及與母材的關系而定。與母材色澤差別圾小的 是Al-Si釬料，差別最大的是鋅基和含重金屬的釬 料。釬焊以后的釬縫最忌再用堿洗，即使是Al-Si 釬料用堿（如NaOH>清洗時，由于堿溶AI比溶 Si快，使得釬縫I .露出Si微晶而發黑酸洗時， 如果含HF也應在濃度和酸洗時間上小心控制。在 這種意義上，淸洗后的釬縫如稍有不潔，寧可用較 軟的金厲毛刷，如銅絲刷刷整。

1.工件的陽極氧化

• 釬焊后的零件要求表面保護時，常進行陽極氧 化處殫?盡管不帶釬縫的鋁材常在強酸介質 溶液中陽極氧化，但在有釬縫的零件上進行強酸陽 極氧化往往使釬縫顏色變得更暗，反差更大。含鋅 的釬料這現象更加嚴重，甚至將釘縫嚴重腐蝕，因 此通常不用強酸作電解質，一個較可用的是鉻酸 法；此外，更適合帶釬縫鋁零件的陽極氧化的是草 酸（H2C204)法。表2-18列出鋁釬焊零件陽極氣 化電解質的配方和操作條件。電解的陰極可以用不 銹鋼.鉛或石墨制成。陽極（工件）：陰極（面積 比）=5:1-10:1。氧化后用水沖凈，再浸入質量 分數為1%氨水或N^HCO,中以除去微量的酸。

• 表2-18鋁釬焊零件陽極氧化電解質的配方和操作條件

• flj含重金屬釬料釬焊的釬縫(如Zn-Al共晶釬 料），陽極氧化后往往和母材有相當大的色澤差。 日本有一家工廠a動線一火焰釬焊家用鋁壺，用 的就是Zn-Al釬料。陽極氧化后整體適當染色，明 顯縮小了釬縫的色差，也頗可看。

2.工件的電鍍前處理

• 在許多情況下，要求鋁工件表面有史高的電導 率（如微波器件），則需在鋁表面電鍍一層電導率 更商、性能更穩定的金屬3但+管在鋁面h鍍何種 金屬，一種簡申的工藝常常是在鋁囪上先用化學沉只法沉一層鋅，然后再用常規方法鍍其他金屬3以 :列出數種化學沉積鋅的配方：ZeUcy 配方

• 配方中少量的FeCl,結合酒石酸鹽可以改善鋅 在鋁上，特別是在含鎂合金上的附著力。配方2和 3特別推薦用在復雜工件上的沉積鋅。配方3適合 含鎂以及Al-Zn-Cu-Mg、Al-Cu-Mg-Mn等系合金。 在高含鎂的合金1：沉積7,n時，可以提高灑石酸鉀 鈉至IOOr/L。此配方的操作溫度為21 -24^,^ 人時間不應超過30s。