铝及铝合金的钎焊的工艺应用，沈阳北真真空是一家专业的真空炉生产厂家，专业制造真空钎焊炉，完善的售后为您解决一切真空炉问题，联系电话：13998872066
概述 Introduction
铝及其合金由于密度小，热导率和电导率高(仅列于Ag、Cu、Au之后），在近代工业材料中占 有独特的地位。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 等的制造上，为了减轻重量，降低能耗，提高效率 和增强机动性都竭尽可能地以铝代铜，甚至代钢。 能否取代的关键在丁?铝及其合金的焊接，而焊接之 精密者首推钎焊。
铝及其合金较之其他合金难于钎焊之处，在于 其表面有一层极为致密的氧化膜。这层氧化膜的性 质非常稳定，能够充分抵抗大气的侵蚀，它又能在 旧膜被破坏时随时生成新膜。铝的化学性质非常活 泼，正是这层随时生成的氧化膜的保护，才使得铝 及其合金有可能成为今日的重要材料。也有办法能彻底破坏这层膜，例如在铝上滴一滴HgCl2溶液或 放上一些金属汞，用砂布摩擦使生成铝汞齐，铝表 面上液态的Al-Mg合金会使氧化膜不能保持完整致密，这时可以明显看到它能和水反应放出氢气。成 块的铝及其合金，在潮湿情况下一夜间会化为绒毛 状的A1(0H),。铝及其合金钎焊时需要破坏这层 膜，否则熔化的钎料不能与母材润湿；焊后又需要 维持保护膜的完整，否则接头将会产生严重的腐蚀。
1. 锅及钥合金的编号Designations of Aluminum and its Alloys
纯铝的延展性优良佴强度不高，加人Mn、 Mg、Cu, Si、Cr等金属制成合金后各种性能有特 殊的改善。有的经热处理后可以得到很高的强度， 甚至可以和某些特种钢媲美。合金分类如下：(JIS)基本上采用的是美国的表示方法。
世界各发达国家的铝合金大都有自己的牌号和成分，约半数可以互相对比，成分也不完全相同。 有相当数童的铝合金属于独自发展的品种，别国没有相应的合金。我国旧的编号（GB)⑴以LX代表 工业纯铝，X为数字1~6,数字越小纯度越高，由U至L6，纯度由99. 7%至99. 8%。用LGX代 表髙纯铝，X为0~4, X越大纯度越高，由LG1 至LG5,纯度由99. 85%至99. 99%。防锈铝（LF 系列）为Al-Mn及Al-Mg系合金，硬铝（LY系 列）为Al-Cu-Mg系合金，锻铝（LD系列）为A1- Mg-Si和Al-Mg-Si-Cu系合金，超硬培(LC系列） 为Al-Zn-Mg-Cu系列合金。表2-1列出了不同国家 合金牌号的对照⑺。从中可以看出合金的大概组 成。在世界各国的牌号中，徳国、意大利、瑞士、 比利时、瑞典和荷兰等国采取类似国际标准化协会 的表示方法，其他诸国则采取自C的编号。日本表2-1不同国家合金牌号的对照
Table 2-1 Some comparison examples of aluminum alloys designation for different countries
类别 | 中国GB | 美国 | 俄国 | 国际标准 化组织ISO |
纯铝 | 1A90 (LG2) 1A85 (LG1) —(L1) 1A50 (LB2) —(L5-1) | 1090 | AB1 | A199.8 |
防锈铝 | 5A02 (LK2) 5A03 (LF3) 5A05 (LF5) 3A21 (LF21) | 5052 | AMr | AlMg2.5 |
硬铝 | 2A01 (LY1) | 2117 | Ani8n | AlCu2. 5 Mg AlCu4MgSi AlCu4Mgl |
类別 | 屮国GB 新(旧) | 美国 | 俄国 | 国际标准 化绀织iso |
锻铝 | 6061 (LD30) 6063 (LD31) 2A70 (LD7) 2A14 (LD10) | 6061 | AITO | AlMgSiCu |
超硬铝 | 7A09 (LC9) | 7075 | 一 | AlZn5.5MgCu |
特殊铝 | 4A01 (LT1) | 4043 | AK | AlSi5 |
- 1972年12月由18个国家签约制定了变形铝及 铝合金国际牌兮命名体系。这个体系基本上是以美国铝业协会（AA)命名法为基础，即四位数字体 系。第一位数字代表主要添加的合金元素：1 x x x为尤添加，即为纯铝；2xxx为Cu;3xxx 为 Mn; 4 x x x 为 Si; 5 x x x 为 Mg; 6 x x X 为 Mg + Si; 7 x x x为Zn; 8 x x x为其他元素。第 二位代表合金改型状况：0为原型，1 均为改 型。第二位、四位为合金的识别号，无特殊意义。 国际间与AA相似成分的合金则在四位数后加缀英 文大写宇母（除I、0、Q外）来识别。我国铝合金牌号的命名已经向这个体系靠垅，有的直接引用，有的在四位数后加英文字母后缀。与AA相差较远的合金，则除第一位数字保持共同的规则以 外，第二位改用英文大写字母而不用数字，例如 LY1 改为 2A01，LY12 改为 2A12，LF2 改为 5A02， LF10改为5B05等⑴。
2.铝及铝合金的埋化性能Physi- cal and Chemical Properties of Aluminum and its Alloys
纯铝的密度小，只有2.7fr/Cin3,与铜（8.9g/ cm3)或铁（7.9g/cm3)比较，只是二者的1/3。 铝的电附率为2. 61 pil ? cm,在所有低电阻率的金 属中排在银(1.47^11 ? cm),钢(1.58jiH ? cm) 和金（lOlpil . cm)之后，居第四位。仅此两项 就足以表明铝在金属材料中之独特地位。铝的物理 性能见表2-2。铝合金一些重要的和钎焊工艺有关 的性能见表2-3。表2-3中列出各合金的特性都以 美国合金编号AA排序，尽量列出合金成分与之相 当的GB牌号以供参考u
Table 2-2 Physical properties of aluminum
14 # ( | 尚纯度铝1 | IP通纯度铝 |
99.9%%) | (99.5%) | |
原子序数 | 13 | — |
相对原子质童 | 26.97 | — |
20弋时晶格常数（凼心立方晶 格)/nm | 0.40413 | 0.404 |
密度（20尤）/(g/on3) | 2.689 | 2.70 |
密度(70(rC)/(g/Cm3) | — | 2.373 |
熔点/T | 660.2 | -655 |
沸点/尤 | 2060 | — |
线胀系数（20 ~ 100T)/ io_6<c -1 | 24.58 | 23.5 |
线胀系数（100 ~ 3001)/ \0'6X. ?' | 25.45 | 25.6 |
凝固收缩（体积）（％) | — | 6.6 |
比热 100t：/(J/g) | 0.9305 | 0.9601 |
熔融潜热/(J/g) | 395.4 | 388.7 |
燃烧热/(J/g) | 30.88 | 30.93 |
热导率⑵^：)/!^/…!!！.^)] | — | 2.215 |
电导率（对标准铜）（％) | 64.94 | 60 |
比阻抗20*^/^ ? cm | 2.6548 | 2.922 |
阻抗的温度系数/(10_3/*0 | 4.2 | 4.0 |
反射率 A = 250nm( % ) | .一 | 87 |
反射率 A = 500nm( % ) | — | 90 |
反射率 A =2000nm(%) | .— | 97 |
表2-3铝合金一些重要的与钎焊有关的性能Table 2-3 Properties of some important aluminum alloys concerning with brazing and soldering
合金代号 | 特征合金元素 | 固相线一液相线 | 抗拉强 度/MPa | 屈服强 度/MPa | 仲长 | 耐 | 钎ft | I | ||
美国 | 屮国GB 新（旧） | 蚀 | 硬钎 | 软钎 | ||||||
1050 | 1050A(I3) | 99.5A1 | 646—657 | 76 | 28 | A | A | A | 0 | |
1060 | 1060(L2) | 99.6A1 | 646—657 | 69 | 28 | 43 | A | A | A | 0 |
1100 | 1100(L5-1) | 99.1A1-0.12Cu | 643—657 | 90 | 34 | 35 | A | A | A | 0 |
1145 | 1145 | 99.45AU0.3Si | 646—657 | 75 | 34 | 40 | A | A | A | 0 |
1199 | (L03) | 99.99A1 | 660—660 | 45 | 10 | 50 | A | A | A | 0 |
1350 | 1350 | 99.50A1 | 646—657 | 83 | 28 | 23 | A | A | A | 0 |
1460 | 2.2U-3. OCu-0.05Mg-0. IZr-O. ISc | 440 | 11 | B | C | resi | ||||
2011 | 2011 | 5.5Cu-0.4Pb-0.4Bi-0.3Zn | 535(m)—541 — 638 | 380 | 295 | 15 | D | D | C | T3 |
2014 | 2A14(LD10) | 4.4Cu-0.8Si4).8Mn-0.5Mg | 507—638 | 185 | 97 | 21 | D | C | 0 | |
2017 | 2RI1(LY8) | 4.2Cu-0.6Mg-0.6Mn^).5Si | 513—641 | 183 | 70 | 22 | D | NA | 0 | |
2018 | 2A90(LD9) | 4.0Cu-2.0Ni-0.8Si-().6Mg | 507—^38 | — | B | |||||
2020 | 4.5Cu-1.5Li-0.5Mn-0.2Cd | 210 | 145 | 19 | 0 | 0 | ||||
2024 | 2A12(LY12) | 4.4Cu-l. 5Mg-0. 6Mn | 502—638 | 185 | 76 | 20 | D | C | 0 | |
2036 | 2.6Cu-0.45Mg-0.25Mn | 510(m)—554— 649 | 340 | 195 | 24 | T4 | ||||
2090 | 2.7Cu-2.2Li-0.12Zr-0.25Mg | 560-650 | 213 | 193 | 11 | B | D | 0 | ||
2091 | 2. lCu-2.0U-1.0Mg-0. lOZr | 560—670 | - | B | D | |||||
2117 | 2A01(LY1) | 2.6Cu-0.8Si-0.3Mg | 555—650 | 160 | 60 | 24 | D | 0 | ||
2124 | 4.4Cu-1.5Mg-0.6Mn | 502—638 | 490 | 440 | 9.4 | C | D | T851 | ||
2218 | 4.0Cu-2.0Ni-1.5Mg | 504(m)—532— 635 | 405 | 305 | 13 | D | C | T61 | ||
2219 | 2B16 | 6.3Cu-0.3Mn-0. 18Zr-0. 10V-0.06Ti | 543—M3 | 170 | 76 | 18 | D | 0 | ||
2618 | 2A70(LD7) | 2. 3Cu-l. 6Mg-l. IFe-l. 0Ni-0. 18Si- 0.07Ti | 502(m)—549— 638 | 440 | 370 | 10 | D | D | T61 | |
3003 | 3003 | 1.2Mn-0.12Cu | 643-HS54 | 110 | 42 | 30 | A | A | A | 0 |
3004 | 3004 | 1.2Mn-1.0Mg | 629—654 | 180 | 69 | 20 | A | B | B | 0 |
3005 | 3005 | 1.3Mn-0.6Si-0.4Mg-0.3Cu | 130 | 45 | 10 | A | 0 | |||
3010 | 0.5Mn-0.2Cr | |||||||||
3105 | 3105 | 0.55Mn-0.50Mg | 638—657 | 115 | 55 | 24 | A | B | B | 0 |
4002 | 4.0Si-1.1Cd-0. lMg | 575—638 | — | A | D | NA | ||||
表2-3中所列的固相线温度是钎焊操作不可逾 越的界限，否则合金将产生过烧。事实上由于合金 牌号和厂家产品的不均一性，钎焊温度总得比固相 线最少低以保安全。但表中的合金铸态 出现共晶温度（e),经均化固溶处理后的初熔温 度（m)相对较高，因此实际钎焊时的温度可以高 于（e)，但决+能逼近（m>。此外，经常还要考 虑工件的力学性能，因此钉焊温度的选择还要参考 合金的热处理规范。铝合金的热学性质一般比较接 近，知道大概数值即可而不需细列。例如铝合金的 比热容都在0.9丨/(8.<0(20弋）左右；线胀系数 在23 X 10 6弋1 (20 ~ 100^)左右，它们比纯 Cul7.4xlO-6lC-\ H62 黄铜 SOJxlOdT』-1、纯 Nil6. 7 x 10_6< 、钢 12. 6 x 都较大；铝合金的热导率为1.25 ~2.5W/(cm . t)。铝及绝 大多数铝合金的密度均在（2_7 ±0. l)g/cm3之间， 其中含重金属（Cu、Zn等）和轻金属（Mg等） 的量不同而密度微有起伏。少数Al-Li-Mg合金的相 对密度有小到2.5^/cm3左右的。纯招的电导率与退 火铜比约为后者的60% (称比电导率），通常的铝 合金均约50%左右。含Mg量较高的铝合金的比电 导率则较低，例如，5A02 (LF2)、5A05 (I.F5)等防锈铝系列，但其比电导率也不低于30%。这与 黄铜（H62 ) 27%、纯Ni24%、低碳钢14%和比， 则仍属高电导率。铝合金的力学性能则有较大的变 化，表2-3所列尽量选取了退火的软化态数据，以 便为钎焊后可能出现的最差状态作参考。
中国新编号的变形铝合金，除部分沿用AA的 编号和合金成分以外，多数和AA都对不上，这从 表2-3中就可以看得出来。由于新老编号的交替， 特别是老的编号还未能完令退出人们的思绪，有一 张新老编号对照以及相应成分的说明还是很有必要 的。表24列出了相应的数据。因为GB牌号的变 形铝合金缺乏和轩焊有关的数据，必要时读者可以 根据表24屮GB和表2-3中AA主要成分相近的合 金进行钎焊性能的判断。
铸造培合金因为晶粒比较粗大，结构也比较疏 松，和变形铝材相比轩焊效果都较差。特别是含Si 或含Mg量较髙的铸铝合金更是难于被熔态的钎料 润湿。只有少数几个牌号的铸铝合金必要时可以考 虑进行钎焊。如 ZL201 (Al(：?5Mn)和 ZL203 ( A1- Cu4)针焊效果较好，其次可以考虑的还侖ZL105 (AlSi5CulMg)。有关参数见表2-3末尾的4个数据。
