Výskum nového procesu spájkovania odlišných kovov v hliníkovej zliatine 6063/červenámedený spoj
Abstrakt: Bol vyvinutý nový proces spájkovania s odlišným kovom pre spoj hliníkovej zliatiny 6063/červenej medi. Táto metóda využíva ako zvárací materiál zinkovo-hliníkový drôt s tavivom, spája vlastnosti zvárania TIG a tvrdého spájkovania a má výhody pohodlnej prevádzky a vysokej účinnosti. Zmáčavosť, pevnosť v šmyku a mikroštruktúra spoja boli analyzované porovnaním s tradičným spájkovaním v peci. Výsledky ukazujú, že nový proces spájkovania môže efektívne realizovať zváranie spoja hliníkovej zliatiny 6063/červenej medi a získať vyššiu pevnosť spoja v šmyku, až 70,2 N/mm2.
Kľúčové slová: hliník medený spoj; spájkovanie; spájkovací drôt s tavivom; zinok hliníkový výplňový kov.
Hliník a meď sa vďaka svojej dobrej elektrickej a tepelnej vodivosti široko používajú v oblastiach, ako je prenos elektriny, výmena tepla a veci dennej potreby. V porovnaní s nimi nie je elektrická a tepelná vodivosť hliníka taká dobrá ako meď.
Trhová cena hliníka je 1/3 medi a hustota hliníka je len 1/3 medi.
Bez ohľadu na mechanické vlastnosti a elektrotepelné vlastnosti sú náklady na hliníkové materiály pre rovnaké komponenty 1/9 medených materiálov. Preto ľudia využívajú technológiu „nahradenia medi hliníkom“ v mnohých priemyselných odvetviach na zníženie výrobných nákladov, ako je príprava mikroelektronických zariadení, energetických zariadení, batérií hybridných vozidiel a energetických batérií.“ Existuje mnoho spôsobov, ako spojiť hliník s meďou. od procesu a od rôznych aspektov, ako sú materiály, možno použiť tavné zváranie a spájkovanie. Medzi nimi má tavné zváranie spojov hliník/meď vysokú efektivitu výroby a krásny tvar, ale spoje sú krehké, majú nízku pevnosť a sú náchylné na. praskliny; metóda spájkovania je prísne kontrolovaná Za predpokladu zlepšenia zloženia spájky a procesu spájkovania je možné získať spoje z medi a hliníka s vynikajúcim výkonom. Avšak nízka účinnosť výroby tradičných metód spájkovania je prekážkou jeho propagácie.
Tento experiment využíva nový proces spájkovania, ktorý využíva spájkovací drôt s tavivom ako zvárací materiál, plameň ako zdroj tepla a spôsob zvárania volfrámovým argónom, aby sa dosiahlo efektívne spojenie spoja zliatiny hliníka 6063 a červenej medi.
Testovacie materiály a metódy:
Materiály testovacej dosky použité v tomto teste sú hliníková zliatina 6063 a červená meď. Spájkovacie materiály sú Zn75Al25 a Zn92AI8, dva zinkovo-hliníkové spájkovacie drôty a zinkovo-hliníková spájka s plným jadrom so zodpovedajúcimi komponentmi. Všetky tavivá sú CsF-AlF, čo je nekorozívne tavidlo so strednou teplotou.
Z analýzy výsledkov testu vyplýva, že zmáčavosť spájkovaného spájkovacieho drôtu s tavivom na hliníkovej zliatine 6063 a medi sa príliš nelíši od zmáčavosti spájky pokrývajúcej tavivo. Je to spôsobené nižšou teplotou topenia zliatiny zinku a hliníka. Po rýchlom roztavení pri vysokej teplote sa tavivo včas skvapalní a účinne odstráni povrchové oxidy základného kovu, čím sa zabezpečí zmáčavosť spájky k základnému kovu. V porovnaní so Zn92Al8 má Zn75Al25 lepšiu zmáčavosť či už na doske z hliníkovej zliatiny 6063 alebo medenej doske. Oba sa môžu dobre natierať na hliníkovej zliatine 6063. Zmáčavosť na červenej medi je však priemerná. Plocha šírenia Zn75Al25 je asi 50 mm, čo je prijateľné, zatiaľ čo plocha šírenia Zn92Al8 je len asi 30 mm, čo môže ľahko spôsobiť chyby pri spájkovaní. Je vidieť, že so zvyšujúcim sa obsahom zinku sa zmáčavosť spájky na medi zhoršuje. Okrem povrchového napätia sú totiž faktormi, ktoré ovplyvňujú zmáčavosť medzi tekutou spájkou a základným kovom, dôležitejší vzťah medzi spájkou a základným kovom. Hliníkové a zinkové prvky v spájke budú vzájomne pôsobiť. Základný kov medi reaguje za vzniku intermetalických zlúčenín. Roztierateľnosť zinkovo-hliníkovej spájky na medi súvisí s formou a množstvom produkovaných intermetalických zlúčenín. Keď je obsah hliníka nízky, vzniknú intermetalické zlúčeniny medi a zinku, ktoré majú vysokú teplotu topenia. Keď sa vytvoria, vyrastú v dendritoch a výhonkoch, čo bude brániť šíreniu tekutej spájky.
Z výsledkov testu je zrejmé, že pri spájkovaní spojov zliatiny hliníka 6063/červenej medi rôznymi spájkami je pevnosť v šmyku spojov získaných novým procesom spájkovania väčšia ako pevnosť získaná tradičným spôsobom spájkovania plameňom. Pevnosť spoja v šmyku získaná použitím spájkovacieho drôtu Zn75Al25 je najvyššia, a to 70,20 N/mm2.
Z analýzy procesu, keď sa na spájkovanie v peci používa tradičný proces tvrdého spájkovania, sa spájkovací kov a tavivo vopred nanesú na skúšobnú platňu. Potom, čo sa spájkovací prídavný kov roztaví pri vysokej teplote, spolieha sa na jeho zmáčavosť so základným kovom, aby spontánne tiekol do spájkovacieho švu, aby sa dokončilo spájkovanie. Počas tohto procesu ovplyvnia kvalitu zvárania faktory, ako je kvalita povrchu základného kovu, úroveň umiestnenia testovacej dosky a medzera spájkovacieho švu. V dôsledku zlej zmáčavosti Zn92Al8 na medi je šmyková pevnosť spoja len 26,96 N/mm a sú náchylné na výskyt defektov, ako je čiastočné netavenie spoja. Nový proces spájkovania využíva ručné plnenie drôtom, ktoré sa ľahko ovláda a je podobné ako pri zváraní argónovým oblúkom pri metóde tavného zvárania. Preto sa môže účinne vyhnúť účinkom medzier medzi spájkovanými švami a iným efektom a vytvoriť kyprý a krásny zvar. Keďže plniaci drôt a pridávanie taviva sa vykonávajú súčasne, pomer spájky a taviva je vedecky stanovený, čo tiež znižuje chyby zvárania spôsobené nesprávnou prevádzkou. Preto z hľadiska procesných metód má nový proces spájkovania lepšiu flexibilitu, stabilitu a spoľahlivosť ako tradičné spájkovanie v peci.
Z analýzy spájkovacích materiálov je šmyková pevnosť spojov pri použití spájky Zn75Al25 vyššia ako pri spájke Zn92Al8. Na jednej strane je to preto, že zmáčací výkon Zn75A125 na hliníkovej zliatine 6063 a medi je lepší ako pri Zn92Al8. Počas zvárania je spájka ľahšie tečúca a mokrá v spájkovacom šve; na druhej strane pevnosť v šmyku spoja je makroskopickým prejavom mikroštruktúry spájkovacieho švu a je potrebné ďalšie pozorovanie a analýza mikroštruktúry spoja.
Záver:
Pre spájkovacie materiály rovnakého zloženia má spoj zliatina hliníka a medi 6063 získaný novým procesom spájkovania jemnejšiu a hustejšiu štruktúru a vyššiu pevnosť v šmyku ako spoj spájkovaný natvrdo v tradičnej peci; Spájkovací materiál Zn78A122 na medi a hliníku Zmáčavosť a pevnosť spoja v šmyku sú vyššie ako pri spájkovacom spoji Zn92AI8.
Štruktúra spoja hliníková zliatina 6063/meď využívajúca nový proces spájkovania Zn75Al25 na hliníkovej strane spájkovacieho švu je biela sieťová distribúcia precipitovaného obaleného čiernym (ax+ zm) eutektikom; štruktúra na medenej strane je meď-zinok, zlúčenina na rozhraní tuhého roztoku hliníka, biela masívna štruktúra z a dendritická štruktúra a zvyšok je veľký počet čiernych (ax1+}zm) eutektík.
Nový proces spájkovania môže efektívne realizovať zváranie spojov 6063 hliníkovej zliatiny/červenej medi s jednoduchou obsluhou, vysokou účinnosťou zvárania a vysokou pevnosťou spoja v šmyku až do 70,2 N/mm2.
