镁合金的钎焊材料及钎料研究方法

一，镁合金钎焊及钎料简介
钎焊是采用了比母材熔化温度低的钎料，焊接时钎料熔化为液态而母材保持为固态，依靠液态钎料与固态母材间的相互扩散形成冶金结合，获得牢固的接头，钎焊温度一般低于母材温度20-30℃。

不少用其它焊接方法难阻甚至无法进行连接的结构，采用钎焊却可以解决。

而且，在很多情况下，钎焊能保证焊件具有更高的可靠性。

然而，相对熔焊和压焊技术，钎焊接头的强度一般比较低、耐热能力差的缺点也很明显，因此，钎焊较适于连接精密、微型、复杂、多钎缝、异类材料的焊件。

钎焊的特点：相对于熔焊与压焊，钎焊加热温度低于母材熔点，对母材的物理化学性能一般没有明显不利影响；钎焊温度低，焊件整体加热均匀所引起的应力和变形小，对焊件的尺寸精度影响小；钎焊可以用于结构复杂、开敞性差的焊件，并可以一次完成多缝多零件的连接；容易实现异种金属、金属与非金属材料的连接；对热源要求较低，工艺过程较简单。

与铝合金相比，镁合金在焊接时更易形成疏松、热脆性较大的氧化膜及夹渣，这些特殊的性质对镁合金的焊接产生一系列的困难，使其焊接工艺更为复杂；与此同时，由于镁合金的热膨胀系数大，在熔化焊时易产生焊接裂纹、焊后变形等缺陷，故需要采用坡口预处理、夹具固定、焊前焊后热处理等措施，以保证获得性能良好的焊接接头。

从钎料方面来看，也没有广泛应用的镁舍金焊接的钎料，离工业实际大规模应用仍有相当距离。

铸造和挤压镁合金的钎焊方法主要有火焰钎焊、炉中钎捍、浸沾钎焊等。

、可以用于钎焊的镁合金系有：Mg-Al-Zn系，Mg-Zr系，Mg-Mn系，Mg-Zn-Re系，Mg-Zn-Zr 系。

镁合金钎焊过程可能出现的问题及对策有：
美国焊接学会编写的《焊接手册》记载的焊料有三种：AZ92A(钎焊温度582-616), AZ125（钎焊温度570-595），与日本标准中的MC3(604-615)与AZ92成分相近。

这三种上三种钎料都适合于火焰钎焊、炉中钎焊和浸渍钎焊。

但这三种钎料熔点较高(604-627℃) ，配以的钎剂熔点温度也较高(约538℃) ，超过大多镁合金的燃点及熔点温度，因此只适于钎焊AZl0A、K1A及M1A等少量几种合金含量较低的镁合金，并不适于钎焊得到应用的如Mg-Al-Zn系等镁合金。

中国机械工程学会焊接学会的《焊接手册》记载的钎料有：Mg-12Al-0.5Zn的Mg-Al-Zn 钎料。

国内外新出现的钎料有：
二，镁合金钎料的制备研究方法
钎料的选择原则，为了获得所需的钎焊温度，多采用二元或多元合金。

结合镁合金的特点其钎料需要满足的要求有：1）对母材有良好的润湿性和铺展性；2）由于镁合金的低电极电位需要防止钎料中高电位的元素对母材的腐蚀；3）由于母材温熔点低故钎料需具有较低的熔点，同时可减少母材晶粒粗大所带来的性能损失；4）钎料元素能与母材发生溶解、扩散等相互作用，便于形成牢固的结合；5）焊接接头能满足使用要求，达到一定的力学性能，同时需考虑经济性和环境保护问题。

理想的钎料是主元素与母材的基体金属相同的共晶合金，如铝合金的Al-Si钎料，铜合金的Cu-Ag、Cu-P钎料，镍基合金的Ni-Si钎料。

与母材的共晶合金的优点有：1）钎料对母材的扩散性、润湿性好；2）与母材形成共晶合金利于反应和提高接头强度；3）接头的抗腐蚀性能优于钎料主元素与母材不同种的钎料合金；4）可以通过调整钎料的组成和钎焊参数来控制钎焊是母材向钎料的熔入量。

镁合金钎料的合金元素选择主要有如下表所示。

理论上，可以作为添加的合金元素有Ag、Be、Ce、Cr、Ga、Ge、Al、Mn、Nd、Pb、Pr、Sb、Si、Sn、Zn，其中Ce、La、Nd、Pr、
钎料的熔炼所使用的熔炼剂应满足，1）熔点低于合金液熔点；2）熔剂密度应小于金属液密度防止夹杂且能隔绝空气；3）要求熔剂粘度小便于在金属液上摊开，同时又要求粘度适中便于浇注是熔剂分离；4）不产生有害杂质和气体，不与镁合金、炉壁、炉气等发生反应，不挥发，无公害不燃烧。

另外，可以采用气体保护，如氩气或CO2和SF6混合气流量分别为150L/h和50mL/min，但SF6对环境有害的气体，应尽量避免使用。

电阻炉熔炼工艺：坩埚干燥预热，模具200-250℃预热→原料清理烘干→坩埚放入电阻炉，镁锭先放入，适合的温度加入合金锭→ 700-800℃熔炼，适度搅拌和扒渣→浇注，脱模后干燥细砂中冷却→制样。

钎料的成分设计及分析。

针对初步选定的各个成分的钎料做焊接接头的力学性能，端口形貌，组织成分的分析，在针对母材的焊接特点和性能要求，更改钎料的设计成分。

对改善成分后的钎料进行如下表所示的检测：
参考：硕士论文郑州大学《镁还合金钎料及钎焊接头的组织性能研究》、大连理工大学《镁合金钎料制备及接头性能研究》、武汉科技大学《提高AZ31镁合金塑性的工艺及机理研究》。