基于汽车散热器钎焊问题探索与研究

基于汽车散热器钎焊问题探索与研究

刘旭

保定长城博翔汽车零部件制造有限公司河北省保定市071000

摘要：本文主要分析了汽车散热器钎焊中钎料成份、钎焊温度、钎剂成份等对钎焊质量的互相作用、互相影响情况，本文是一些个人的见解，可与同行共同探讨。

关键词：汽车—散热器；钎接工艺

Abstract:this paper mainly analyzes the car radiator brazing joint in composition,soldering temperature,solder ingredients on the soldering quality interact with each other,and influence each other,this paper are some personal opinions,but with counterparts to discuss. Keywords:-auto radiator;Qian meet process

中图分类号：F407.471文献标识码：A文章编号：

一、前言

在60年代中期，就已成功地将钎焊工艺应用于汽车紫铜/黄铜散热器的生产中，其工艺稳定性的研究一直进行着。紫铜及其合金的钎焊是易于实现的，但是从冶金学的角度上看，它却是一种相当复杂的工艺。稳定的钎接工艺取决于下列7个因素，即被钎焊材料、钎料成份、钎焊温度、钎焊温度的持续时间、钎料的搅动程度、钎剂成份、钎焊保护气。这7个因素互相影响、互相作用、从而决定了钎焊工艺的效果。本文的主要内容是分析并了解它们相互作用的重要性。

二、钎焊工艺分析与研究

首先对钎焊接头本身进行研究，试验结果表明块状钎料试样对钎接性能影响不大。通过钎接的破坏性试验可清楚地看出，裂纹出现在钎料和基材的连接表面之间，也就是裂纹出现或穿过在钎焊时形成的无钎料块的反应区内。试验工作主要集中在102号紫铜(无氧铜、含铜99.95%)和260号铜合金(铜锌合金、70%Cu一30%Zn)两种材料。采用同一种钎料和钎焊温度、用氯化锌馁作钎剂、幅射时间5s时，260号合金的接头强度大于102号紫铜。结果证明，钎接强度因工件材料的不同而不同。为了提高紫铜/黄铜散热器钎接工艺的稳定性，下面将试验工作集中在260号铜合金上。

1、钎料成份。钎料成份对钎接强度的影响情况。尽管85-15铅锡钎料对260号合金具有较高的钎接强度，但是它不是钎接该合金的最佳钎料。对于每种钎料来说，由于钎焊温度不同，钎接强度也随之而异。也就是钎料与工件材料之间每一配合都有一个最佳钎焊温度使其达到最高的钎接强度。0一168℃时，钎焊时间5s、温度和钎料成份对260号合金钎接破裂起始强度的影响。可以看出，含银钎料在高温条件下所具有的钎接强度高于铅锡钎料。这一发现促进了对铅锡银合金的进一步实验，以便找出钎接强度更高的合金成份。现对分析选择出的下述三种钎料进行鉴定。95Pb一3.8Sn-1.2Ag、95.7Pb一3.8Sn一0.5Ag、

69.9Pb-29.6Sn一0.5Ag，试验结果表明：在相同条件下，将试验得出的钎料(95Pb一3.8Sn 一1.2Ag)钎接强度与含银钎料(97.5Pb一1.0Sn一1.5Ag)的钎接强度进行比较可以看出，当处于168℃时，改进的钎料所具有的钎接强度是原钎料钎接强度的2倍。

2、钎焊温度。钎焊温度对破裂起始强度的影响表明，每一种材料和每一种钎料合金都有自已的最佳钎焊温度，并且钎剂成份的改变也将导致最佳钎接温度的改变。根据使用钎料的液相线温度不同，钎焊一般分为三种：（1）软钎焊：钎料液相线温度低于450℃，通常使用钎剂。由于钎料熔点低，被钎焊件只需加热到较低的温度。软钎焊接头强度较低，尤其在较高温度下下降更加明显。（2）硬钎焊：钎料液相线温度高于450℃，一般使用钎剂。硬钎焊的接头强度较高，有时可达到母材强度，因此可用于受力构件。（3）高温钎焊：钎料液相线温度超过900℃而又不使用钎剂的钎焊方法，如真空钎焊、气体保护钎焊和真空高频感应钎焊。

3、钎焊温度的持续时间。从钎焊温度的持续时间对破裂起始强度影响看出，钎接温度的持续时间不超过5s时，破裂起始强度没有改变。所以试验研究中全部采用5s的持续时间。当时间延长时，钎料和工件材料之间的反应区就会增厚，金相研究及显微探头分析结果是反应区中含有一种易破裂的金属化合物，钎接点的破裂首先在此区域内产生。

4、钎料的搅动。比较被搅动钎料的钎接和未被搅动钎料的钎接可以看出，当猛烈搅动钎料后，钎料和工件之间的反应速度是未被搅动钎料的3一4倍。由于反应区中含有易破裂的金属化合物，所以降低反应区的厚度很重要。因此必须避免钎料的搅动以得到最高的钎接强度。

5、钎剂成份。过去，在钎焊过程中很少研究钎剂及其作用。这也许是因为工业钎剂在应用时产生扩散的缘故。钎剂的一般要求是能形成无锈表面并在钎焊过程中可被除去。由于钎剂的不同，在不同钎焊温度时，钎接强度有明显的不同。同时还给出了三种工业钎剂与一种试验中的饭化锌铁化合物钎剂之间的破裂起始强度比较。进一步的试验结果表明，无论怎样改变钎剂成份都必须对钎焊温度进行相应的调整，使用70Pb一30Sn钎料时，钎剂成份和钎焊温度对260号合金的钎接破裂起始强度的影响情况。每一种钎剂都有一个不同的使其达到最高钎接强度的钎焊温度。钎剂材料的选择应以其相应的熔化温度为依据，在364一616℃的钎焊温度区域内均可达到一个同样的钎接强度。虽然试验中所用的钎剂成份可能不适用于生产。但却证明了如果钎焊温度被固定，就应配制出一种可以提供最高钎接强度的钎剂。反之，如果因其它的因素要求使用某种指定的钎剂化合物和钎料，就应调整钎接温度以便得到最佳的钎接强度。除砒之外，在选择钎剂时还应考虑费用和安全性。

6、保护气。在钎焊过程中，没有一种钎剂能够完全预防工件表面的氧化，因为大气氧可以溶入钎剂中并再次氧化金属表面。因此采用氩气保护钎料并限制氧气对工件的影响是整个试验研究的一部分。氯化锌铵和F,型工业钎剂在采用97.5Pb-1.0Sn一1.5Ag钎料、102号紫铜带、钎接温度476℃、持续时间5s时氩气对试验性焊接强度的影响的三次测量平均值。其结果表明，采用保护气后，减少了表面的钎料渣和工件的氧化表面，使所形成的钎焊角和钎接强度更均匀。保护气除了氩气外，只要小心地控制易燃气体，氮气等也具有明显的效果。

三、总结

钎焊过程的主要工艺参数是钎焊温度和保温时间。钎焊保温时间视工件大小及钎料与母材相互作用的剧烈程度而定。大件的保温时间应长些，以保证加热均匀。钎料与母材作用强烈的，保温时间要短。钎焊常用的工艺方法较多，按热源区分为红外、电子束、激光、等离子钎焊等；按工作过程分为接触反应钎焊和扩散钎焊等。接触反应钎焊是利用钎料与母材反应生成液相填充接头间隙。扩散钎焊是增加保温扩散时间，使焊缝与母材充分均匀化，从而获得与母材性能相同的接头。几乎所有的加热热源都可以用作钎焊热源，硬钎焊的主要方