钎焊技术详细

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1、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450C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

2、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（A1203） 熔点高、非常稳定，不易去除。（如超过250C，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

3、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。严去r氯化物焊剂K alphuse法（FB） 化学性渭除氧化膜的方法（焊剂钎焊）其他铝的钎焊氟化堑祥剂-noclock （NB）I物理性渭除氧化膜的方法（非焊剂钎焊）釐京顷勇铝钎焊的方法主从次序依次是FB-VBNB,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

4、，VAW法的介质气体需使用D.P（露点）-70C,含氧量为6-8ppm的氮气，较难做 到。而且日后涂装以前必须进行金属表面处理。另一种是化学性还原方法，FB法和NB法最大的不同之处在于焊剂的种类不 同，FB法使用的是氯化物的焊剂（ZnCl2,LiCl2）盐基不仅腐蚀基础材料（基材） 而且还会引发环境污染等公害问题。所以，后续的清洗作业是不可缺少的。而且 在涂装以前一定要进行表面处理。与此相比较 NB法使用的是氟化物的焊剂（KA1F4）,无需进行钎焊后的清洗，而且耐腐蚀性很强，涂装时也无需进行表面 处理，虽然和FB法同样焊剂会污染设备，设备自身的腐蚀比氯化物要小一些（炉 的寿命FB=1/2年，N

5、B=5-6年）。只不过焊剂中的氟（F）和基础金属材料（母材） 中的镁（Mg）反应生成的MgF2会影响钎焊的质量，所以Mg在基础金属材料中的含 量需在1%以下。另外的缺欠就是焊剂的残留问题。然而这种方法有许多优点， 所以在热交换器的钎焊中NB炉仍然是主流。注：所谓 NB 法NB 是“NOCOLOK （NON COLOSION非吸湿性:BRAZING：钎 焊”的省略语，“NOKOLOK”的名称是美国ALCA公司的专利名称（专利只限于 焊剂）。铝钎焊材料由包在芯体合金（AA3003 ）的一面或两面的铝硅合金薄层组成。 低熔点的铝硅合金则在钎焊过程中熔化流动，在冷却后在要连接的组件之间形成 冶金结合。

6、芯体合金：NOCOLOK钎焊要求母材固相线温度不低于615C，同时由于钎剂 对合金表面的MgO的溶解有一定的限度，且Mg和MgO与钎剂反应生成MgF2，使 得钎剂熔点升高失去活性，故要求Mg含量不超过1% （最好不超过0.5%）。因 此适合NOCOLOK钎焊的铝合金有工业纯铝和Mg含量较低的Al-Mn合金（如 AA3003、AA3102、AA3005、AA3105 等）和 AlMg Si 合金（如 AA6063、AA6951 等）。AA3003是传统的对汽车热交换器均可考虑的合金，它可用于所有的钎焊 方法。注：大多数的铝合金均能钎焊但不能利用所有的钎焊技术，主要分保护性气氛钎 焊（CAB）,即

7、通常所说的NB钎焊，和真空钎焊（VB）的合金如何选择。对空气炉 钎焊，合金的选用可以和CAB的一样。AA3003是传统的对汽车热交换器均可考虑的合金，它可用于所有的钎焊方 法。为了获得更高的强度，真空钎焊用AA3005合金，时效强化合金AA6060、AA6063、 AA6951也可用于真空钎焊。为使6000系列的合金有可能时效强化，钎焊后的冷却 速度必须很快。为使时效后强度最高，在400C到200C温度区间内，冷却速率必 须为1C/ sce。5000系列合金亦可用于VB钎焊，采用焊剂钎焊处理这系列合金比较困难，当 合金含Mg量高时焊剂不能除去氧化物。对NB （CAB）钎焊，客观上Mg含量限制在

8、 0.4%左右。对其他含Mg合金如6000系列事实也是如此。1000、2000和7000系列合金比较少用于钎焊。1000系列以及低合金成份的其 它两系列的焊后强度比较低。当合金成份高时其钎焊熔点就偏低而不能提供良好 的钎焊。主要铝硅合金（铝钎焊中的钎料）：4000系列填料合金是4000系列，该系列合金的熔化温度接近600C，含7 13%的Si。 对于真空钎焊（VB），加入1.2%Mg。为了在VB钎焊时填料有比较好的湿润性和流 动性可多加0.1%的秘。作为参考，NB钎焊的材料中如果不含镁的材料：焊剂的涂布量为2g/m2 左右（氧气浓度在50ppm左右）如果镁含量为0.2 0.25g/m2的材料：

9、焊剂 的涂布量为6 8g/m2左右（氧气浓度在50ppm左右）如果镁（Mg）的含量在2g/m2以上时则不能进行NB钎焊。采用保护性气氛钎焊（CAB）钎焊方法时，厚壁部件的升温比薄壁部件的升 温明显要慢，故用于热交换器的不同部件的合金要有不同的Si含量。由于Si含量 增加时，合金熔点降低，故对不同部件，应选用不同的Si含量，以使填料、金 属几乎在同一时间熔化。填料大约在熔化区间的最低与最高温度的中点温度时开始流动，这个温度已足够钎焊了。铝硅合金AA-4343AA-4045AA-4047硅标定值（%）7.51011液相线613C591C582C固相线577C577C577CAA4343和AA404

10、5中的Zn起阳极保护作用，商品化的钎料Zn含量一般为1 1.5%，过高的Zn含量降低钎料的流动性和钎焊性。AA4047是共晶钎料，在推 荐的钎焊温度下流动性太强而难于控制，溶蚀倾向较其它钎料高，一般用于火焰 钎焊。钎料一般作为复合材料的皮材，根据用途的不同皮材采用双面复合或单面 复合，复合率（单面）为510%。相互钎焊连接的两个零件，只需要一个零件 采用复合材料，不便于采用复合材料时，可采用钎料箔、板或丝。注：钎焊中对钎料的基本要求：合适的熔点，应比母材的熔点低几十度。二者熔点过于接近，会使钎焊过 程不易控制，甚至导致母材晶粒长大、过烧及局部熔化。具有良好的润湿性，能充分填满钎缝间隙。与母材的

11、扩散作用，保证它们之间形成牢固的结合。具有稳定和均匀的成分，尽量减少钎焊过程中的偏析现象和易挥发元素的 损耗等。满足产品的机械性能和理化性能要求。经济性。熔点低于450C的为易熔钎料，俗称软钎料；高于450C的为难熔钎料，俗 称硬钎料。NOCOLOK焊剂及其钎焊工艺世界上第一台NB炉由加拿大阿根（Alcan）公司于78年发明，其注册商 标为 NOCOLOK。78-79年SOLVAY公司研制成Flux，Flux主要为KF、AIF3之混合物，亦 即氟铝酸钾（KAIF4）。NOCOLOK钎剂（Flux）在室温和钎焊温度下不与Al发生反应而仅在熔融（至 少部分熔融）下才具有反应活性，钎剂熔融后溶解Al

12、表面的Al2O3，润湿接合 面，降低液态钎料的表面张力，使液态钎料利用毛细作用自由地流入接合面，并防 止表面重新氧化。冷却后，钎剂在部件表面形成一层12m的残余物（钎剂载 有量为5g/m2时），附着力强，不吸湿，无腐蚀性，在热交换过程中不会出现碎 裂，毋需清除，可直接喷漆。Flux钎焊特性：1. Flux为氟铝酸钾盐混合物；2. 熔点范围565 C 572 C，低于钎料熔点（577 C）；3. 粒度范围0.2 0.5um，良好的膏剂特性；4. 不吸湿性，无限长的储存期；5. 无腐蚀性；6. 溶解度为0.2 0.4%，无限的适用期。钎剂（Flux）的作用：清除母材和钎料表面的氧化物，为液态钎料在

13、母材上铺展填缝创造必要的 条件。以液态薄层覆盖母材和钎料表面，隔绝空气而起保护作用。起界面活性作用，改善液态钎料对母材的润湿。NOCOLOK钎焊工艺的优点：1. Flux为惰性，无腐蚀；2. 较大地容许间隙；3. 良好的间隙填充性能；4. 加强抗腐蚀能力（合成铝材、Zn沉积处理）；5. 被钎焊表面适于铭化处理/喷涂；6. 容许进行不完美的清洗；7. 钎焊后勿需进行清洗；8. 去除氧化膜能力极强；9. 简单的贮存方法；10. 勿需清除钎焊残余物。连续式氮气保护钎焊炉连续式氮气保护钎焊炉是静态气氛隧道炉。钎焊炉一般由钎剂涂敷装置、干燥炉、钎焊室、水冷室、空冷室几部分组成。 钎剂涂敷装置依靠传送带运

14、输，对热交换器喷涂钎剂悬浮液，然后吹除多余的液 体。干燥室在200C左右烘干钎剂。钎焊室为整体不锈钢马弗结构，马弗进口端 浮动，出口端固定，不锈钢网带从马弗内穿过，马弗内为氮气保护环境，工件在 马弗内完成钎焊。氮气从工件升温到钎焊温度的那一段进入马弗，向钎焊室进出 口方向排出。马弗上下布置电加热组件，分区PID控制，四周为绝热层和外部钢 壳。水冷罩室和空冷室位于钎焊室的尾部，钎焊后的热交换器先后 经过水冷罩 室和空冷室，被冷却至室温。钎焊包括三个过程：一是钎剂的填缝过程，工件被加热到560 C左右时，钎 剂开始融化，溶解人1表面的氧化膜，润湿接合面；二是钎料填满钎缝的过程，当 工件被加热到57

15、7 C左右时，钎料（复合层）开始融化，液态钎料利用毛细作用 自由地流入焊接的接合面；三是钎料同母材相互作用的过程。工件自加热区出来后，进入冷却区。工件在此区冷却，焊缝固化，钎剂也固 化并留在部件表面。整个焊接过程工件在纯度99.9995%，露点为-40C的氮气保护下进行（在 300560C范围内，微量的KALF4蒸发与所存在的湿气反应生成微量的HF，HF对 马弗炉膛等损害极大）。焊接过程中要求马弗膛内氧气含量小于100PPM。注：钎料能否填满焊缝取决于它在母材间隙中的毛细流动特性。影响钎料润湿性的因素：钎料和母材的成分，界面张力小，润湿性好。温度的影响，温度升高，表面张力降低，钎料润湿性提高。

16、温度太高，钎 料流失，母材晶粒长大。金属表面氧化物的影响：清除钎料及母材表面的氧化物，以改善润湿。钎剂的影响：破坏表面氧化膜。母材表面状态的影响：较粗糙表面上的纵横交错的细槽对液态钎料起到特 殊的毛细管作用。表面活性物资的影响：凡是能使溶液表面张力显著减小，因而发生正吸附 的物质，称为表面活性物资。工件在炉内的实际温度曲线:CO:OO.D10:00.02C:D0D50:D0jO40:DDD50:ODjO连续式氮气保护钎焊炉各段组成及功能：这种钎焊炉总长一般均在2040m以上，一般由以下几个部区组成：（1）喷淋钎剂区（工件喷洒钎剂前，要去除残余的油污）工件摆放在传送带上，传送带以一定的速度匀速传

17、动，工件进入喷淋钎剂区时，喷头以一定的角度向下喷混合好的钎剂水混合液。钎剂一般采用Noclok无 腐蚀钎剂。钎剂浓度在5%25%范围内，液体钎剂在毛细作用下渗入钎焊缝隙， 多余的的钎剂在重力作用下从工件非连接面上脱落。（2）空气吹落区工件随网带运动进入该区。由于工件上的多余钎剂仅靠重力脱落有限。在该 区用风机向工件上吹风，以使多余的钎剂吹落掉。这两区吹落的钎剂落入接水槽 中流至钎剂储罐。循环使用。（3）干燥区该区的作用是清除钎剂中的水分及工件表面吸附的空气水分，防止工件携带 空气水分有害气体直接进入钎焊炉高温区，导致金属表面氧化。同时，工件及夹 具因受热不均发生变形。干燥区温度一般W250C。

18、采用热风循环方式，气流循 环由搅拌风机实现。干燥区温度设置：最低：190C清除铝材表面吸附的水分以及焊剂结晶体吸附的水分最高：300C材料中的锌（Zn）被氧化（氧化膜影响钎焊的质量）通常设定为200-250C干燥时间（参考）16mm厚（散热器）需要3-4分钟32mm厚（散热器，加热器）需要4-5分钟90-100mm厚（汽化器）平放需要7分钟，直立需要10-15分钟虽然干燥时使用风机使内部的空气得以流通，但风速超过5-6m/s时干燥后的焊 剂容易挥发。（4）加热区典型的钎焊炉加热区长度一般为10-12m左右，分5-6个控温段。每个控温 段加热组件热功率独立可调，可灵活的设置各控温段的温度，保证工

19、件在最短的 时间内均匀地升至钎焊温度。工作升至最高温度后有一段非加热区，其长度约为 11.2m。每个钎焊加热区设置上下2个测温点，监测炉温的变化。各控温段温 度，工作传送速度等焊接参数设定、测量、反馈控制以及生产程序，采用工业控 制计算机及PLC实现。(5) 冷却区工件自加热区出来后，进入冷却区。工件在此区冷却，焊缝固化，钎剂也固 化并留在部件表面。冷却区分为水冷套冷却及空冷。水冷壁冷却区长度为34m，调节水流量， 可调节工件降温温度梯度。在这个室中将工件冷却至400C以下。因为将高温的 工件直接暴露在大气中容易氧化，因此此处也需使用氮气介质气体。空冷段一般和钎焊加热炉分离，鼓风机吹入压缩空气

20、，将在水冷却室内已经 冷却到400C的工件再冷却到常温状态。(6) 传送方式：采用网带传送机构该机构由变频调速器、电机、行星摆线减速器驱动主动轮、导向轮托辊及张 紧装置来完成网带的定向运动。传送速度一般在2001500mm/min之间可调，它具 有结构紧凑，传送平衡、可靠等特点。工人操作简便，自动化程度高。NOCOLOK钎焊炉有关问题炉子升温一般需提前进行，升温速度为20-60C/Hr，均匀升温是延长炉 膛使用寿命之关键。当炉温升至300C时充入小流量N2，以保护炉膛不被氧化。钎焊夹具及托盘使用前需空烧，先形成氧化膜，以免钎剂氧化之。定期 除锈，一般钢丝刷刷净即可，严重时需酸洗，但酸洗之后使用

21、前仍需空烧。.炉膛清理一般一年一次，若使用频繁，则半年一次。清理时工人要带防 毒面具，炉膛前边要用风扇吹风。冷却水，升温时当炉温升至250C时开启，关炉时当炉温降至250C时关 闭，保温时要正常供给。冷却塔4T当可满足使用。由于该系统为开式循环，故 需有回水泵。回水泵、给水泵应有备用。水套冷却可使产品温度降至300C左右，经风冷后应达到室温+15C。钎焊炉应专线供电，最好双线保证，防止生产中断电。若生产中突然断 电，为防止整炉产品过烧而报废，必须以最快的速度将网带及产品拉出。被拉出的产品可以二次进炉。钎焊炉供电线路上最好不再连接其它仪器及设备，倘若非接不可，则需 做稳压保护。炉温控制的决定因素

22、：温区温度设定； N2气体条件：露点一60C，纯度99.9995%.传送带速度：产品在炉内的钎焊时间约为1-3分钟，但产品的大小、 厚度的不同需要的预热时间则大不相同。采取炉温设定不变，只调节带速来实现 好的焊接质量。每更换一次新品种应进行一次测算从而确定传送带的速度。参考公式：Q=d(t1-t2)S说明：d-导热系数，S-表面积 Flux浓度管带式：喷淋4-6%，手工涂抹20-25%.冷凝器：喷淋5%，手工涂抹40%左右。层迭式蒸发器：板与板之间20-25%,干燥后组装直接进炉，干燥炉温 200C.循环水：4m3/Hr,供给压 1-2Kg/cm2.N2 用量:50-120m3/Hr,供给压

23、1000mm 水柱(0.1Kg/cm2).影响钎焊质量的因素铝热交换器NOCOLOK钎焊常见缺陷主要有未钎透、溶蚀、翅片弯曲倒伏、钎 料流失、热交换器颜色变灰发黑、钎剂残余物附着力差影响油漆附着和热交换器 有异味等。实际生产过程中影响NOCOLOK钎焊质量的因素是多方面的，这里仅对主 要因素略作讨论。1. 零件尺寸公差加工时必须保证零件的关键尺寸公差，如管带式冷凝器蛇形扁管整形后弯头 部分的尺寸、蛇形扁管与集流管钎焊处的缩口尺寸、翅片高度尺寸公差、复合集 管的冲孔尺寸、堵头成形尺寸，平行流冷凝器集流管的冲孔尺寸、堵头的成形尺 寸、扁管的缩口尺寸等都很重要，否则无法保证装配后芯子的钎缝间隙。2.

24、 零件表面的脱脂NOCOLOK钎焊对零件表面的脱脂要求比真空钎焊高，必须彻底清除零件表面 的润滑油（脂）等赃物，获得可水润湿的表面，以便于均匀涂敷钎剂。零件表面 的脱脂，可米用有机溶剂（三氯乙烷或三氯乙烯）蒸气清洗、水基清洗剂清洗或 碱洗等方法。如果在原材料加工中不涂油或采用挥发性润滑油并在零部件加工过 程中采用挥发性润滑油，根据润滑油挥发性的不同，可免清洗或采用热风干燥除 油，为提高钎剂悬浮液的润湿性，可在悬浮液中加入0.1%的表面活性剂（NCH）。 表面活性剂太多，会降低钎焊性和产品的耐腐蚀性。3. 零件的装配保证芯子装配后的钎缝间隙，有利于获得良好的钎焊质量。翅片（复合铝箔） 与扁管，推

25、荐采用无间隙配合，复合铝箔的皮材充当间隙，局部间隙过大时可插 入钎料箔，但可能引起局部溶蚀、局部焊点过大。其它部位的钎焊间隙主要依靠 零件加工尺寸保证，钎焊间隙越大，所需钎剂载有量越大，最好不超过0.1mm。 NOCOLOK钎焊芯子装配后一般用夹具夹紧，由于铝和不锈钢夹具的热膨胀系数不 同，夹紧力太大，易造成钎焊后翅片弯曲倒伏和芯子尺寸超差；夹紧力太小，翅 片易虚焊、松脱。4. 钎剂悬浮液的配制和涂敷钎剂用蒸馏水、去离子水或饮用纯水配制成悬浮液使用，推荐表面钎剂载有 量为5g/m2。钎剂悬浮液的浓度、零部件清洗质量、涂敷方法、过量钎剂的吹除、 工件的复杂程度和涂敷装置网带速度等均会影响钎剂的实

26、际载有量。一般钎剂悬 浮液浓度为510%，对于扁管与集流管等重要钎缝，可单独刷扫浓度为3050% 的悬浮液以确保钎焊质量。钎剂载有量过大（超过5g/m2），会造成钎焊后的芯 子颜色变灰发黑、钎剂残余物附着力差影响油漆附着、热交换器有异味等，并降 低钎焊炉马弗的使用寿命。NOCOLOK钎剂的残余物有一定的H2S气味，且钎剂残余 物的存在影响蒸发器的表面钝化和亲水处理。5. 钎剂的干燥涂敷钎剂后的工件需彻底干燥除去水分。水分在钎焊过程中可与KA1F4反应 生成HF，影响钎焊，加大马弗和网带等的腐蚀，增加HF废气处理工作量。工件的 干燥程度受干燥温度和网带速度的影响，一般温度控制在200C左右，不可

27、超过250C，否则工件氧化严重，钎剂无法去除氧化膜。6. 钎焊温度和网带速度制定适宜的钎焊温度和网带速度是保证钎焊质量的关键。采用AA4045，钎焊 区温度控制在600-610C；采用AA4343，钎焊区温度控制在610-620C。网带速度 冷凝器为750-850mm/min。钎焊温度太高，网带速度太慢，易造成钎料流失、溶 蚀、翅片弯曲等缺陷；钎焊温度太低，网带速度太快，工件尚未达到必要的钎焊 温度，各部位温度不均衡，容易造成虚焊、泄漏、钎缝不连续等缺陷。钎焊温度 和网带速度需通过测量工件在炉内的实际温度曲线确定，工件各部位升温到钎焊 温度保温3-5分钟即可。7. 钎焊气氛推荐采用高纯液氮气化

28、的氮气，钢厂生产的高纯液氮纯度达99.9995%,其中 氧含量小于3ppm，露点低于一73C。但在典型的隧道炉中，由于工件、夹具和连续 运转的网带会将水分和空气带入炉内，以及氮气的进排气不平衡导致车间气氛返 流，炉内气氛总是高于这一水平。为保证钎焊效果，必须保证隧道炉钎焊段的气 氛露点不超过一40C，氧含量不超过100ppm。如钎焊气氛差，需要提高钎剂载有 量。8. 复合材料皮材的均匀性复合材料皮材复合不均匀会造成虚焊、烧损、钎缝不连续、泄漏等缺陷，国 产复合材料皮材的均匀性不及进口材料。9. 复合铝箔的抗弯曲性复合铝箔在钎焊温度下的抗弯曲性是衡量铝箔质量的一个很重要的性能指 标，复合铝箔的抗

29、弯曲性差，钎焊时翅片弯曲、倒伏、粘连，严重影响热交换器 的外观质量和换热性能。研究表明，这是由于复合铝箔芯材晶粒直径较小，皮材 中的硅原子沿晶界向心材中心扩散所产生的溶蚀现象形成的。复合铝箔轧制时严 格控制冷作压延率和退火工艺，有利于获得粗大晶粒的心材，使复合铝箔具有优 良的抗弯曲性。10. 炉内摆放方式产品在炉内钎焊时的摆放方式不合理，集流管皮材熔化后受重力作用可能向 下流动，容易造成钎料流失、钎缝不致密，如集管钎料流向翅片，会完全溶解翅片。附录1： RJHQ材料的开发材料开发是以获得更高的强度、更好的耐蚀性以及更优良的钎焊性能为目 标。借助于材料的良好特性，RJHQ部件的厚度可以减薄，也没

30、有必要在钎焊后进 行表面处理。Mg和Cu是能增加钎焊后强度的其中两种合金元素。对VB钎焊如以含0.4% Mg 的AA3005合金取代不含Mg的AA3003，钎焊后强度可增加15%左右。Cu和Zn作为合金元素对合金的腐蚀性能有影响。在管材中加入Cu是一种有效 的方法，它可以使管子（较高的腐蚀电极电位）比翅片更稳定。相应的方法是在 翅片材料中加AZn （仅限CAB，在VB中Zn会蒸发），使其不稳定，容易腐蚀Zn并 不影响材料的机械性能。合金成分对电极电位的影响是不一样的，取决于合金元素是否固溶或以沉淀 物形式存在。在某些材料中，这一点也被用来获得最终产品的一些性能。材料发展的驱动力是通过减薄材料厚

31、度，延长使用寿命和简化操作（如不要 进行表面处理）而形成效益产品。（1）牺牲表面层（3005LL长寿管材合金，用于VB和CAB的类型）在腐蚀性环境中，提高管材寿命的一种方法是使管材上形成一个牺牲性表面 层。这可以在其表面使用另一种合金办到，但也有另外一种方法：3005LL牺牲表 面层的原理是固溶的锰增加了腐蚀电极电位（使管材阳性较低，材料更加稳定）。 沉淀中的锰对腐蚀电极电位没有影响，这种方法被应用于一种主体成分近似于 AA3005的合金中。这种材料适应于水箱和冷凝器。在轧制过程中，尽可能使锰保持在固溶状态。钎焊时，填料合金中的硅扩散 到芯层合金。由于这种扩散，降低了锰的固溶，并形成沉淀物。因

32、此，在接近表 面有一延伸至芯层合金约30微米富含沉淀物的地带，相对于余下的芯层合金，这 带状沉淀易于牺牲，故择先被腐蚀。管材和翅片都用于标准AA3003材料时，装配的水箱必须铭化处理或涂漆，以 便防腐。若没有表面处理，水箱使用几年后便要报废，用新型材料AA3005LL，在 同等环境中，没有涂层的水箱寿命可超过10年。因此，这种材料的水箱没有必要 进行表面处理，该材料还有高强度特性，有利于着手进行厚度减薄。（2）含Ti抗腐蚀性合金（用于VB管材FA7825）蒸发器的工作环境与水箱的环境很不一样。蒸发器中冷凝水的导电性能比较 低，这就限制了利用阴极保护的可能性。认为对ZFQ有必要进行涂层的原因各不

33、 相同，如防腐保护、防细菌生长和防液滴形成。ZFQ夹板在钎焊前都经过了很明显的冷加工成型。零态下的AA3003是一个标 准选择。AA3003的腐蚀方式是点腐蚀。在FA7825合金中有Ti元素，在铝板中，Ti 以层状腐蚀分布，这就使腐蚀成为层状腐蚀，与AA3003相比，加了口的FA7825 之可成型性有所下降，但成型性也足够了。（3）高强度翅片材料（用于CAB的FA6815、用于VB的FA7840）FA6815是一种由芬斯蓬（Finspong）热传输公司开发的，钎焊后有高强度的新 型翅片材料。与传统的AA3003（加Zn或不加Zn）相比，这种材料在钎焊温度时的强 度也比较好。FA6815含Zn,

34、故可以对AA3003和AA3005LL合金的水箱管和冷凝管进 行阴极保护。SX中FA6815翅片材料的腐蚀速率比AA3003 + Zn的要低，用FA6815材料，有可 能将翅片厚度减薄10-20%，或换一种方式，可减薄管壁的厚度。至于减薄多少 则取决于SX的设计。FA7840是与FA6815相对应的，用于真空钎焊的一种合金，由于在真空钎焊过 程中Zn会蒸发，因此，用锡取代锌获得期望的腐蚀电极电位。FA7840合金中Mg 含量较高，所以FA7840比FA6815具有更高的钎焊后强度。（4）抗塌陷翅片对许多种RJHQ，尤其是那些蛇形管RJHQ,在钎焊温度下翅片材料具有的高强 度是很重要的，这称为好

35、的抗塌陷性。测量材料的抗塌陷性是将平整的薄板材水平的一端紧固在一个夹具上，凸出 的长度为50mm,让这个装有试样的夹具经历一次模拟的钎焊周期。在这个钎焊周 期中，试样的自由端会下陷，下陷幅度就是抗塌陷性能。抗塌陷性能取决于热轧前材料预热时间和温度以及冷轧的最终变形程度，合 金成份对坑塌陷性能也有一定的影响。钎焊时，材料将再结晶，为保证有好的抗塌陷性能，在再结晶过程中，应形 成大晶粒，但这对好的抗塌陷性并不是充分条件，钎焊金属渗透到芯层必须非常 有限。一般翅片是制成半硬状态，这种特征是通过在最终冷轧之前进行中间退火形 成的。选取热轧前适当的热处理和中间退火后正确的最终冷轧变形量，就能获得 好的抗

36、塌陷性。抗塌陷性与钎焊金属的渗透之间有一定的联系，有良好抗塌陷性的材料也会 显示有限的钎焊金属渗透。这种材料具有较高的钎焊后强度，钎焊金属的斜角成 型比较好。因此在应用上即使塌陷性不是很关键，还是有必要采用抗塌陷性材料。加Zn或不加Zn之标准AA3003材料的通常生产方法使其抗塌陷性能不好。采用 不同的生产途径，这些合金可以成为抗塌陷性（SR）材料。芬斯蓬热传输公司开 发的FA6815翅片材料（前边已提及）均有良好的抗塌陷性，也可用于钎焊复合金 属。(5) 高强度头板材料AA3003是最通用的头板和侧板材料，它有较好的可成型性。头板最好采用单 面复合，触水侧有钎料复合层将对密封区域造成问题。过

37、多钎料聚集于此，将使 组装整个RJH Q时对密封性的保证变得困难。当VB钎焊的头板需要高强度时，可以用AA6063代替AA3003, AA6063的可成型 性不如AA3003的好，但已经足够了。FA5579是用于CAB钎焊的一种高强度材料，其焊后强度比AA3003约高15%。在用于CAB合金中，加入少量的Mg可以提高强度，但加Mg后，钎焊将更复杂， 需要更多的焊剂，焊剂的多少取决于Mg含量的多少以及钎焊过程中的加热速率， 加热越快，需要的焊剂越少。FA7827是一种含Mg量适中的时效强化合金，可用于CAB钎焊。该合金含Ti， 具有较好的抗腐蚀性。由于它含Mg，与以AA3003为芯材的相比，钎焊

38、时必须增加 焊剂用量。与所有的时效强化合金一样，在装配塑料集管到水箱上时必须在限定 的时间内完成，否则，很难获得正确的组装。对所有开发的头板材料，其可成型性比AA3003稍差一点，但认为足够了。记 住它们特殊应用。(6) 触水侧的复合层有时水箱(管或头板)的触水侧也加上复合层，这样做的作用是：在触水侧 形成一个牺牲层；使用与焊剂不兼容的高强度合金。含防腐抑制剂的冷却剂可以防腐，但在冷却剂没有合理维护而不能防腐时， 触水侧牺牲复合层就承担防腐作用。不同的汽车公司对模拟“裹变的冷却剂”有 不同的测试方法，每个公司对触水侧复合合金的选择也各不相同。纯铝(如AA1050)或AA7072有时用作水箱管触

39、水侧的复合材料，尤其是纯铝， 在许多液体中，它无疑比芯层合金更稳定。纯铝和AA7072的机械强度比芯材合金 的要低，所以，对于同样的管壁厚度，在有纯铝或AA7072为复合层的管子强度比 没有复合层的管子强度要低。强度较低的触水侧对冲刷腐蚀较为敏感，但在标准 的汽车水箱管内，水的流速很低，冲刷腐蚀就不是一个严重的问题。管子触水侧不会与焊剂接触，含Mg高的合金可用在管子触水侧，即使是CAB 钎焊，这样可以提高管子的强度。提高管子强度的另一方法是利用触水侧复合层 的合金元素在钎焊时向芯层材料扩散，使管子时效强化。总结钎焊材料的发展也使材料的强度和抗腐蚀性增强，因此，能实现材料的减 薄，例如，现代化的

40、水箱管壁厚度仅为0.27mm，翅片厚度为80um，而五年前相 应的管子厚度为0.38mm，翅片厚度为120um。材料的发展也导致了在钎焊温度时材料有更高的强度，新的材料避免了塌 陷，也减少了钎焊金属向芯层合金的渗透。新的水箱合金不必再作防腐处理，因 此，新型材料可以从好几个方面降低制造成本。新开发的合金与传统合金相比，即使是在钎焊前的机械特性也不一样，所 以，成型加工的模具不仅仅要为减薄厚度作必要的调整，也得根据不同的机械性 能作调整。注：RJHQ热交换器LNQ冷凝器ZFQ一蒸发器SX水箱附录2：钎焊常见的缺陷及其成因:（1）填隙不良，部分间隙未被填满 产生原因：1）接头设计不合理，装配间隙过

41、大或过小，装配时零件歪斜。2）钎剂不合适，如活性差，钎剂与钎料熔化温度相差过大，钎剂填缝能 力差等；或者是气体保护钎焊时，气体纯度低，真空钎焊时，真空度低。3）钎料选用不当，如钎料的润湿作用差，钎料量不足。4）钎料安置不当。5）钎焊前准备工作不佳，如清洗不净等。6）钎焊温度过低或分布不均匀。（2）钎缝气孔产生原因：1）接头间隙选择不当。2）钎焊前零件清理不净。3）钎剂去膜作用和保护气体去氧化物作用弱。4）钎料在钎焊时析出气体或钎料过热。（3）钎缝夹渣 产生原因：1）钎剂使用量过多或过少。2）接头间隙选择不当。3）钎料从接头两面填缝。4）钎料与钎剂的熔化温度不匹配。5）钎剂比重过大。6）加热不均匀。（4）钎缝开裂产生原因1）由于异种母材的热膨胀系数不同，冷却过程中形成的内应力过大。2）同种材料钎焊加热不均匀，造成冷却过程中收缩不一致。3）钎料凝固时，零件相互错动。4）钎料结晶温度间隔过大。5）钎缝脆性过大。（5）母材开裂 产生原因1）母材过烧或过热。2）钎料向母材晶间渗入，形成脆性相。3）加热不均匀或由于刚性夹持工件而引起过大的内应力。4）工件本身的内应力而引起的应力。5）异种母材的热膨胀系数相差过大，而其延性又低。6）钎料流失（6）钎料流失产生原因：1）钎焊温度过高，保温时间过长。2）母材与钎料之间的作用太剧烈。3）钎料量过大。