Onderzoek naar nieuw soldeerproces van verschillende metalen in 6063 aluminiumlegering/roodkoperen verbinding
Samenvatting: Er is een nieuw soldeerproces met ongelijksoortig metaal voor 6063 aluminiumlegering/rood koperverbinding ontwikkeld. Deze methode gebruikt zink-aluminium flux gevulde draad als lasmateriaal, combineert de kenmerken van TIG-lassen en solderen en heeft de voordelen van gemakkelijke bediening en hoge efficiëntie. De bevochtigbaarheid, schuifsterkte en microstructuur van de verbinding werden geanalyseerd door vergelijking met traditioneel solderen in een oven. De resultaten tonen aan dat het nieuwe soldeerproces effectief het lassen van 6063 aluminiumlegering/rood koperverbinding kan realiseren en een hogere schuifsterkte van de verbinding kan verkrijgen, tot 70,2 N/mm2.
Trefwoorden: aluminium koperverbinding; solderen; soldeerdraad met gevulde draad; aluminium vulmetaal.
Aluminium en koper worden veel gebruikt in sectoren zoals elektriciteitstransmissie, warmtewisseling en dagelijkse benodigdheden vanwege hun goede elektrische en thermische geleidbaarheid. Vergeleken met de twee zijn de elektrische en thermische geleidbaarheid van aluminium niet zo goed als die van koper.
De marktprijs van aluminium bedraagt 1/3 van die van koper, en de dichtheid van aluminium bedraagt slechts 1/3 van die van koper.
Zonder rekening te houden met mechanische eigenschappen en elektrothermische eigenschappen, zijn de kosten van aluminiummaterialen voor dezelfde componenten 1/9 van kopermaterialen. Daarom gebruiken mensen de technologie van "aluminium vervangen door koper" in veel industrieën om productiekosten te verlagen, zoals de voorbereiding van micro-elektronische apparaten, energieapparatuur, hybride voertuigaccu's en energiebatterijen." Er zijn veel manieren om aluminium met koper te verbinden, variërend van proces en Vanuit verschillende aspecten zoals materialen kunnen smeltlassen en solderen worden gebruikt. Daaronder heeft smeltlassen van aluminium/koperverbindingen een hoge productie-efficiëntie en een mooie vorm, maar de verbindingen zijn bros, laag in sterkte en vatbaar voor scheuren; de soldeermethode wordt strikt gecontroleerd. Onder het uitgangspunt van het verbeteren van de soldeersamenstelling en het soldeerproces, kunnen koper/aluminiumverbindingen met uitstekende prestaties worden verkregen. Daarom is solderen een veelbelovende koper-aluminiumverbindingstechnologie. De lage productie-efficiëntie van traditionele soldeermethoden vormt echter een obstakel voor de promotie ervan. Groot probleem.
Bij dit experiment wordt een nieuw soldeerproces toegepast, waarbij soldeerdraad met gevulde flux als lasmateriaal, vlam als warmtebron en een lasmethode met wolfraam-argonbooglassen wordt gebruikt om een efficiënte verbinding van de 6063 aluminiumlegering/rood koperverbinding te bereiken.
Testmaterialen en -methoden:
De testplaatmaterialen die in deze test worden gebruikt, zijn 6063 aluminiumlegering en rood koper. De soldeermaterialen zijn Zn75Al25 en Zn92AI8, twee zink-aluminium flux-kern soldeerdraden en zink-aluminium massieve kern soldeer met bijbehorende componenten. De fluxen zijn allemaal CsF-AlF, wat een niet-corrosieve flux is voor gemiddelde temperaturen.
Uit de analyse van de testresultaten blijkt dat de bevochtigbaarheid van het soldeer met vloeimiddelkern op 6063 aluminiumlegering en koper niet veel verschilt van die van het soldeer dat de vloeimiddel bedekt. Dit komt door het lagere smeltpunt van de zink-aluminiumlegering. Na snel smelten bij hoge temperatuur, wordt de vloeimiddel na verloop van tijd vloeibaar en verwijdert effectief de oppervlakteoxiden van het basismetaal, waardoor het bevochtigingsvermogen van het soldeer op het basismetaal wordt gewaarborgd. Vergeleken met Zn92Al8 heeft Zn75Al25 een betere bevochtigbaarheid, zowel op 6063 aluminiumlegeringsplaat als op koperplaat. Beide kunnen zich goed verspreiden op 6063 aluminiumlegering. De bevochtigbaarheid op rood koper is echter gemiddeld. Het verspreidingsgebied van Zn75Al25 is ongeveer 50 mm, wat acceptabel is, terwijl dat van Zn92Al8 slechts ongeveer 30 mm is, wat gemakkelijk defecten kan veroorzaken tijdens het solderen. Het is te zien dat naarmate het zinkgehalte toeneemt, de bevochtigbaarheid van het soldeer op koper slechter wordt. Dit komt omdat naast oppervlaktespanning de factoren die de bevochtigbaarheid tussen het vloeibare soldeer en het basismetaal beïnvloeden, belangrijker zijn dan de relatie tussen het soldeer en het basismetaal. De aluminium- en zinkelementen in het soldeer zullen met elkaar interacteren. Het koperbasismetaal reageert om intermetallische verbindingen te vormen. De spreidbaarheid van zink-aluminiumsoldeer op koper is gerelateerd aan de vorm en hoeveelheid geproduceerde intermetallische verbindingen. Wanneer het aluminiumgehalte laag is, zullen koper-zink intermetallische verbindingen worden gegenereerd, die een hoog smeltpunt hebben. Wanneer ze worden gegenereerd, zullen ze groeien in dendrieten en scheuten, wat de verspreiding van vloeibaar soldeer zal belemmeren.
Uit de testresultaten blijkt dat bij het solderen van 6063 aluminiumlegering/roodkoperverbindingen met verschillende soldeersoorten, de schuifsterkte van de verbindingen verkregen door het nieuwe soldeerproces groter is dan die verkregen door de traditionele vlamsoldeermethode. De schuifsterkte van de verbinding verkregen door gebruik te maken van flux-gevulcaniseerde soldeerdraad Zn75Al25 is het hoogst, namelijk 70,20 N/mm2.
Uit een procesanalyse blijkt dat wanneer het traditionele soldeerproces wordt gebruikt voor ovensolderen, het soldeervulmetaal en de flux vooraf op de testplaat worden gelegd. Nadat het soldeervulmetaal bij hoge temperatuur is gesmolten, vertrouwt het op zijn bevochtigbaarheid voor het basismetaal om spontaan in de soldeernaad te vloeien om de soldeerverbinding te voltooien. Tijdens dit proces hebben factoren zoals de oppervlaktekwaliteit van het basismetaal, het plaatsingsniveau van de testplaat en de soldeernaadspleet allemaal invloed op de laskwaliteit. Vanwege de slechte bevochtigbaarheid van Zn92Al8 op koper is de schuifsterkte van de verbinding slechts 26,96 N/mm en zijn defecten zoals gedeeltelijk gebrek aan fusie van de verbinding vatbaar. Het nieuwe soldeerproces maakt gebruik van handmatige draadvulling, wat eenvoudig te bedienen is en vergelijkbaar is met de werking van argonbooglassen in de smeltlasmethode. Daarom kan het effectief de effecten van soldeernaadspleten en andere effecten vermijden en een dikke en mooie las vormen. Omdat het vullen van draad en het toevoegen van vloeimiddel gelijktijdig worden uitgevoerd, is de verhouding van soldeer en vloeimiddel wetenschappelijk vastgelegd, wat ook lasdefecten veroorzaakt door onjuiste bediening vermindert. Daarom heeft het nieuwe soldeerproces in termen van procesmethoden een betere flexibiliteit, stabiliteit en betrouwbaarheid dan traditioneel ovensolderen.
Uit de analyse van soldeermaterialen blijkt dat de schuifsterkte van verbindingen met Zn75Al25-soldeer hoger is dan die van Zn92Al8-soldeer. Enerzijds komt dit doordat de bevochtigingsprestaties van Zn75A125 op 6063 aluminiumlegering en koper beter zijn dan die van Zn92Al8. Tijdens het lassen is het soldeer gemakkelijker te vloeien en nat te worden in de soldeernaad; anderzijds is de schuifsterkte van de verbinding de macroscopische manifestatie van de microstructuur van de soldeernaad, en is verdere observatie en analyse van de microstructuur van de verbinding vereist.
Conclusie:
Bij soldeermaterialen met dezelfde samenstelling heeft de 6063 aluminiumlegering/koperverbinding, verkregen door het nieuwe soldeerproces, een fijnere en dichtere structuur en een hogere schuifsterkte dan de verbinding die in een traditionele oven is gesoldeerd; Zn78A122 soldeermateriaal op koper en aluminium De bevochtigbaarheid en schuifsterkte van de verbinding zijn hoger dan die van de Zn92AI8 soldeerverbinding.
De structuur van de 6063 aluminiumlegering/koperverbinding waarbij gebruik is gemaakt van het nieuwe Zn75Al25-soldeerproces aan de aluminiumzijde van de soldeernaad, is een witte netwerkverdeling van neergeslagen materiaal omwikkeld met zwart (ax+ zm) eutectisch materiaal; de structuur aan de koperzijde is een koper-zink aluminium vaste oplossing interfaceverbinding, witte massieve z-structuur en dendritische structuur, en de rest is een groot aantal zwarte (ax1+ zm) eutectisch materiaal.
Met het nieuwe soldeerproces kunnen verbindingen van 6063 aluminiumlegering/rood koper effectief worden gelast. De bediening is eenvoudig, de lasefficiëntie is hoog en de schuifsterkte van de verbinding is hoog, tot wel 70,2 N/mm2.
