ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ZNCL2 ВО ФЛЮСЕ ДЛЯ ПАЙКИ AL-MG СПЛАВОВ НА ЕГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Главная

Статья в Elpub

РУС ENG

Frontier Materials & Technologies. 2020; : 43-50

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ZNCL2 ВО ФЛЮСЕ ДЛЯ ПАЙКИ AL-MG СПЛАВОВ НА ЕГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Степанов М. А.

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-4-43-50

Аннотация

Алюминиево-магниевые сплавы - пластичные сплавы, обладающие хорошей свариваемостью, коррозийной стойкостью и высоким уровнем усталостной прочности. В алюминиево-магниевых сплавах содержится до 6 % магния. Чем выше его содержание, тем прочнее сплав. Однако данные сплавы с высоким содержанием магния с трудом поддаются пайке, поэтому стоит задача определить составы флюсов для высокотемпературной пайки данных сплавов, обеспечивающие высокое качество паяных соединений. В работе было исследовано влияние активатора ZnCl₂ на технологические свойства флюса. Проведено испытание составов флюса с содержанием ZnCl₂ от 0 до 12 %. Испытания проводились на сплаве АМг2 с применением припоя АК12. Оценено влияние содержания ZnCl₂ на площадь растекания припоя, равномерность растекания и состояние поверхности растекшейся капли припоя. Выявлено значительное увеличение площади растекания припоя при введении во флюс активатора ZnCl₂, введение 4 % хлорида цинка позволило увеличить площадь растекания капли припоя на 50-55 %. Рассмотрены образцы, паянные флюсом, который не содержит ZnCl₂, и флюсами с добавкой хлорида цинка. Содержание активатора во флюсе увеличивалось на 4 % до достижения 12 %. Выявлено сильное взаимодействие флюса с основным металлом с выделением газообразных продуктов, приводящих к порообразованию. В результате работы установлено, что ZnCl₂ в значительной степени влияет на свойства флюса, позволяя увеличить площадь растекания припоя, однако в результате реакций с образованием газообразных продуктов может приводить к пористости паяного соединения.

Список литературы

1. Sharma A., Lee S.H., Ban H.O., Shim Y.S., Jung J.-P. Effect of Various Factors on the Brazed Joint Properties in Al Brazing Technology // Journal of Welding and Joining. 2016. Vol. 34. № 2. P. 30-35.

2. Xue S.-B., Zhang L., Han Z.-J., Huang X. Reaction mechanism between oxide film on surface of Al-Li alloy and CsF-AlF3 flux // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2008. Vol. 18. № 1. P. 121-125.

3. Sekulic D.P. Brazing of Aluminum Alloys, Aluminum Science and Technology // ASM Handbook. Vol. 22A: Fundamentals of Modeling for metals processing. Novelty: ASM International, 2018. P. 763-782.

4. Xiao B., Wang D., Cheng F., Wang Y. Development of ZrF4-containing CsF-AlF3 flux for brazing 5052 aluminium alloy with Zn-Al filler metal // Materials & Design. 2016. Vol. 90. P. 610-617.

5. Ferraris S., Perero S., Ubertalli G. Surface Activation and Characterization of Aluminum Alloys for Brazing Optimization // Coatings. 2019. Vol. 9. № 7. Article number 459. doi.org/10.3390/coatings9070459

6. Yao Z., Xue S.B., Zhang J.X. Effect of Various Nanoparticles (GaF3, ZnF2, Zn(BF4)2 and Ga2O3) Additions on the Activity of CsF-RbF-AlF3 Flux and Mechanical Behavior of Al/Steel Brazed Joints // Crystals. 2020. Vol. 10. № 8. Article number 683.

7. Lee S.-J., Jung D.-H., Jung J.-P. Brazing and principle of aluminum // Journal of Microelectronics and Packaging Society. 2017. Vol. 24. № 4. P. 1-7.

8. Zahr J., Oswald S., Turpe M., Ullrich H.J., Fussel U. Characterisation oxide and hydroxide layers on technical aluminum materials using XPS // Vacuum. 2012. Vol. 86. № 9. P. 1216-1219.

9. Zhu Z., Chen Y., LuoA.A., Liu L. First conductive atomic force microscopy investigation on the oxide-film removal mechanism by chloride fluxes in aluminum brazing // Scripta Materialia. 2017. Vol. 138. P. 12-16.

10. Panda E., Jeurgens L.P.H., Mittemeijer E.J. Interface thermodynamics of ultra-thin, amorphous oxide overgrowths on AlMg alloys // Acta Materialia. 2010. Vol. 58. № 5. P. 1770-1781.

11. Panda E., Jeurgens L.P.H., Richter G., Mittemeijer E.J. The amorphous to crystalline transition of ultrathin (Al, Mg)-oxide films grown by thermal oxidation of AlMg alloys: a high-resolution transmission electron microscopy investigation // Journal of Materials Research. 2010. Vol. 25. № 5. P. 871-879.

12. Zahi S., Daud A.R. Phase diagram, thermodynamics and microstructure of Al-Mg system // Proceedings of the IEEE/CPMT International Electronic Manufacturing Technology (IEMT) Symposium. 2010. Article number 574613.

13. Xiao B., Wang D., Cheng F., Wang Y. Oxide film on 5052 aluminium alloy: Its structure and removal mechanism by activated CsF-AlF3 flux in brazing // Applied Surface Science. 2015. Vol. 337. P. 208-215.

14. Cheng F.J., Yao J.F., Yang Z.W., Wang Y., Xiao B. Structure and composition of oxide film on 5083 alloy at brazing temperature // Materials Science and Technology (United Kingdom). 2015. Vol. 31. № 11. P. 1282-1287.

15. Cheng F., Zhao H., Wang Y., Xiao B. Evolution of surface oxide film of typical aluminum alloy during medium-temperature brazing process // Transactions of Tianjin University. 2014. Vol. 20. № 1. P. 54-59.

16. Cheng F.-J., Qi S.-M., Yang Z.-W., Yao J.-F., Zhao H. Self-brazing Mechanism of Aluminum Alloy at Medium Temperature // Cailiao Gongcheng/Journal of Materials Engineering. 2018. Vol. 46. № 1. P. 31-36.

17. Dai W., Xue S.-B., Lou J.-Y., Lou Y.-B., Wang S.-Q. Torch brazing 3003 aluminum alloy with Zn-Al filler metal // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012. Vol. 22. № 1. P. 30-35.

18. Xiao B., Wang D., Cheng F., Wang Y. Development of ZrF4-containing CsF-AlF3 flux for brazing 5052 aluminium alloy with Zn-Al filler metal // Materials and Design. 2016. Vol. 90. P. 610-617.

19. Hu J., Zhang Q. Investigation of pseudo-ternary system AlF3-KF-KCl // Thermochimica Acta. 2003. Vol. 404. № 1-2. P. 3-7.

20. Khorunov V.F., Sabadash O.M. 9 - Brazing of aluminium and aluminium to steel // Advances in Brazing. Science, Technology and Applications. Cambridge: Woodhead Publishing, 2013. P. 249-279.

Frontier Materials & Technologies. 2020; : 43-50

THE STUDY OF THE INFLUENCE OF ZNCL2 CONTENT IN A FLUX FOR BRAZING OF AL-MG ALLOYS ON ITS TECHNOLOGICAL PROPERTIES

Stepanov M. A.

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-4-43-50

Abstract

Aluminum-magnesium alloys are ductile alloys with good weldability, corrosion resistance, and a high fatigue strength level. Aluminum-magnesium alloys contain up to 6 % magnesium. The higher its content, the stronger is the alloy. However, these alloys with high magnesium content are difficult to solder. Therefore, the task is to create flux compositions for high-temperature brazing of these alloys providing high-quality brazed joints. The work investigated the influence of the ZnCl₂ activator on the technological properties of the flux. The authors tested the flux compositions with ZnCl₂ content of 0 to 12 %. The tests were carried out on the AMg2 alloy using the AK12 solder. The authors evaluated the influence of ZnCl₂ content on the spreading area of solder, the spreading uniformity, and the surface condition. The study revealed a significant increase in the spreading area of solder when introducing the ZnCl₂ activator into the flux and the introduction of 4 % zinc chloride made it possible to increase the spreading zone of a solder drop by 50-55 %. The authors considered the samples brazed with a flux that did not contain ZnCl₂ and using flux with the addition of 4 % ZnCl₂. Activator content in the flux increased by 4 % before reaching 12 %. The study identified the strong interaction between the flux and the base metal with the release of gaseous products leading to the pore formation. As a result of the work, it was revealed that ZnCl₂ significantly affects the flux properties, allowing increasing the solder spreading area; however, in the result of reactions with the formation of gaseous products, it can lead to the porosity of the brazed joint.

References