中温无腐蚀性铝钎剂的制备与熔化特性研究

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大量可热处理铝合金由于其过烧温度一般在550℃以下,其钎焊操作需要在450550℃的中温范围内进行。无腐蚀钎焊是广泛应用的铝合金连接技术。典型的无腐蚀铝钎焊用钎剂是KF-AlF3二元共晶钎剂,也称Nocolok钎剂,其熔点高达558℃,钎焊过程中容易造成母材组织过烧。因此开发无腐蚀性的中温铝钎剂迫在眉睫。本研究采用湿法合成工艺制备了不同熔点的氟化物铝钎剂,通过XRD、SEM、DSC分别对钎剂进行了物相分析、微观形貌观察、熔点测定等研究手段详细研究了湿法合成过程的反应机理,通过大量的成分筛选试验,获得了两种可分别用于不同温度下的典型三元铝钎剂。研究发现,在湿法制备KF-AlF3二元钎剂的过程中,在溶液反应阶段优先生成K2AlF5·H2O而不是KAlF4。KAlF4是在随后的蒸干或保温烘干过程中由K2AlF5与AlF3(AlF4-)进一步反应生成的。对于KF-AlF3二元钎剂,分离工艺和pH值需要配合好才可以获得准确的钎剂产物。采用蒸干法分离时,pH值在2-6范围内都可以获得成分较准确的钎剂产物;采用过滤法分离产物时,需要将pH值调整到6以上方可获得成分较准确的钎剂产物。对于CsF-AlF3钎剂,由于主要成分具有较大的水溶解性,其分离工艺要采用蒸干工艺才能获得准确成分的钎剂。通过对三元KF-CsF-AlF3相图上两个典型区域的多个组分钎剂的熔化特性分析获得了两个不同温度区间的三元钎剂成分,它们的成分及熔化区间分别是:含铯量较高的b组区域(AlF3 CsF KF)摩尔分数百分组成为(46 51.5 2.5),熔化区间为431.7448.9℃;含铯量较低的a组区域(AlF3 CsF KF)摩尔分数百分组成为(41 18 41),熔化区间为496.2510.6℃。所制备的三元中温钎剂在空气中都不吸潮,铺展实验和熔清实验表明它们对典型的铝合金都具有良好的去膜能力,可以分别用于500℃及550℃左右两个温度下的钎焊作业。
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