镁合金的硬钎焊技术与铝合金相似,但应用不广泛。
(1)钎焊工艺及接头性能 钎焊时,焊件依靠熔化钎料凝固来实现连接。适合镁合金硬钎焊的三种常用硬钎料熔化温度和钎焊温度见表7-28.其中BMg-1与AZ92A的常规成分相似,但前者含有(8~10)×10-6的Be,以消除钎料熔融时形成的过多氧化物。由于BMg-1钎焊温度相对较高,只适用于高熔点镁合金的焊接。通常,低熔点的镁合金需采用AZ125A[含(8~10)×10-6Be]钎料,但是ZK60A则采用GA432(43%Mg、55%Zn、2%Al,不含Be)钎料。镁合金钎焊时钎料的选择见表7-29.
表7-28 常用硬钎料熔化温度和钎焊温度
表7-29 镁合金钎焊时钎料的选择
钎剂在钎焊过程中的主要作用有:清除母材和钎料表面的氧化物,为液态钎料的铺展填缝创造必要的条件;以液体薄层覆盖母材和钎料表面,隔绝空气而起到保护作用;改善液态钎料对母材的润湿,起界面活化作用。钎焊镁合金的钎剂以氯化物和氟化物为主(交表7-30),但钎剂中不能含有与镁剧烈反应的氧化物(如硝酸盐等)。
表7-30 镁合金钎焊用的钎剂成分和熔点
焊接材料表面的油脂、铬酸盐及氧化物膜对钎焊质量有很大影响,因此焊前必须采取适当的措施清除。常用的方法包括溶剂除脂(用蒸气和溶剂去除表面上的所有污物、油或油脂)、机械清理(用砂布或钢丝刷)和化学浸蚀(在热的碱性清洗液中浸泡,然后字合适的化学清理液中清洗)。化学浸蚀可以去除表面膜,如铬酸盐涂膜或氧化膜等,另外,在某些情况下,还要对钎焊表面作镀层处理以保证钎焊质量。
搭接是钎焊连接最为基本的接头形式。搭接接头通过增加搭接面积可以使搭接接头在接头强度低于母材强度的条件下达到接头与焊件具有相等承载能力的要求。另外,子啊其他不同工艺条件下可以获得其他形式的接头。一般来说,被焊接件在接头处及附近区域应加上填充金属,接头间隙通常取0.10~0.25mm,以保证熔融钎料充分渗入待接头界面中去。
对使用钎剂的钎焊方法来说,钎剂残渣大多对母材有不良影响,从而必须彻底清楚以防腐蚀。腐蚀性很强的ZnCl2、NH4Cl应在NaOH水溶液中和清洗,然后用热水和冷水洗净;对于较难清除的钎剂残渣,一般只能用机械方法或在沸水中长时间浸泡来去除。
钎焊过程中的加热对镁合金母材起到了退火作用,它将呆滞工件力学性能下降。表7-31列出钎焊后镁合金母材的力学性能。
表7-31 钎焊后镁合金母材的力学性能
(2)钎焊方法 根据加热方式的不同,硬钎焊可分为炉中钎焊、火焰钎焊和浸沉钎焊等多种工艺,它们都适于镁合金的连接。但是建议采用浸沉钎焊,而MlA镁合金可以采用炉中钎焊和火焰钎焊。
浸沉钎焊是把焊件局部或整体浸入盐混合物熔液或钎料熔液中,依靠这些液体介质的热量来实现钎焊过程。为了减小焊件浸入时盐溶液温度下降到温度的下降,工件首先在加热炉中预热到低于钎焊温度200`300K然后浸入到温度与钎焊温度相差±2.8K的熔融盐混合物中。浸沉时间相对较短,小件30~45s,而大件也只要1~3min。由于钎剂熔池体积大,加热比较均匀,所以浸沉钎焊质量较好,应用较多。
镁合金钎焊采用自动控温的电阻炉或煤气炉,以严格控制钎焊温度(一般应将温度精确地控制在±2.8K范围内),保证基体金属的初始熔化降至最低程度,从而减小镁合金燃烧的可能性。同时燃气或硫化物燃烧产生的气体将阻碍熔融钎料的流动,故应当尽量避免。此外,焊接过程中不需使用特殊的保护气氛。
采用炉中钎焊时,硬钎料应预置于待焊零件的接头内及接头周围,并在接头处加入钎剂。一般在接头表面洒一层干燥的钎剂粉末就能获得良好的焊接效果,但是用水或酒精配制的糊状钎剂阻碍钎料的流动不宜采用。另外,也可以采用由苯、甲苯或氯化物组成的糊状钎剂,但是由于某其流动性不好,较难涂敷,从而造成表面成形不光滑,使用不方便,焊前,糊状钎剂应在448~478K的干燥箱或循环空气炉中干燥5~15min,但是不宜采用氧-乙炔焰烘干,因为火焰大小调节不合适将导致大量的炭黑沉积到工件表面。钎焊时间取决于接头出金属厚度。工件大小以及所用设备等,通常1~2min就能保证钎料充分渗入接头,并且在母材中扩散较少。
镁合金的火焰钎焊采用中性的氧-可燃气或空气-可燃气。天然气火焰温度较低,可以减少焊件过热,比较适合火焰钎焊。焊前钎料可以预置在接头处并洒上钎剂,也可以在火焰加热时将糊状钎剂粉末送入接头部位。糊状钎剂可以用水配制,用酒精效果更佳。为了避免母材过热,热源可以作周向运