铝合金是生活中使用最广泛的材料之一,铝合金钎焊也是科学家们一直着重研究的课题之一,而熔融焊剂更是时下的热点。荷兰科学家发明了Nocolok钎剂因为其不吸潮,无腐蚀的特性迅速发展起来,此钎剂是氟化钾铝盐的混合物KF-A1F3组成的系统[2]。但氟铝酸钾钎剂有一个很大的缺陷,因为氟铝酸钾的共晶温度在558℃,由于钎剂要完全熔化才能发挥效果,而大部分的铝合金母材的过烧温度达不到这么高,铝合金母材往往加热不到这个温度就熔化了,母材内部组织结构发生破坏,使钎焊失败。基于此,中温铝钎剂的研究方向也慢慢改变,主要趋向于如何在较低温度下,增强焊接接头耐蚀性以及接头强度,目前,氟铝酸铯二元体系成为国内外科学家关注的热点。81342
含铯盐的中温铝钎剂最早是由日本的科学家铃木等人提出,该钎剂以CsF–AlF3共晶熔盐为基来制备,铃木等人也因此获得了氟铝酸铯中温钎剂的国际专利。在铃木等人的研究报道中,详细介绍了氟铝酸铯钎剂性能。铃木认为氟铝酸铯对火焰的稳定性比较高,钎焊效率强于氟铝酸钾钎剂。特别是对镁铝合金。
他们的研究论文指出,氟铝酸铯钎剂的共晶温度是440~480℃,成分组成为w(AlF3)16。3%~52。1%,w(CsF)58。37%~47。1%,氟铝酸铯可用作钎剂的共晶点E2,w(AlF3)为28。6%,w(CsF)为71。4%,熔化温度为471℃。此相图也从理论上提出了为氟铝酸铯钎剂的应用的可能性。同样,能从图中看出,钎剂组成由点E2变化到w(AlF3)为62。1%的点P,共晶温度由471℃上升到了508℃,在可接受的区间内。换句话说,即使钎剂的成分不是十分精确,钎剂的应用也在可控范围内。论文网
国内科学也对氟铝酸铯中温钎剂进行了详细的研究。广州有色金属研究院研制出以CsF–AlF3共晶熔盐为基的中温无腐蚀性铝钎焊
膏。该钎剂可以在470-550℃范围内实现铝合金及铜/铝异种合金的无腐蚀钎焊。也有国内的科学家利用氟铝酸铯钎剂与Ag-Cu-Zn系钎料混合使用,实现了高强铝锉合金的炉中钎焊。实验得出,该钎剂可以去除铝合金表面的氧化膜。温度范围在530℃上下[9]。
南京航空航天大学的薛松柏教授特别开展了研究通过氟铝酸铯钎剂进行铝锂合金钎焊的课题组[17]。他们利用Sc-Fa巩钎剂去除了LY12铝合金表面复杂的氧化膜,并发现效果十分好,薛松柏教授认为氟铝酸铯钎剂是以反应、溶解的机制去除LY12铝合金及Al-Li合金表面氧化膜的,CsF主要起去膜作用。薛松柏教授的课题组研究得出,在530℃的气保护炉中钎焊接头的性能达到了0。82的平均接头强度[18,25]。
尽管我国在氟铝酸铯中温铝钎剂的理论研究方面取得了一些成绩,但对氟铝酸铯中温铝钎剂的工程应用层面的技术还很不成熟,无法被广泛运用,主要是金属铯价格过高,资源匮乏,要形成产业化的规模应用还有很长的路要走。