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钎剂焊点防腐新工艺的研究与应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-05-28  浏览次数:38
1、前言

  随着制冷行业的竞争愈来愈激烈,广大用户对产品的性能和可靠性提出了越来越高的要求,谁率行采用了新技术、新工艺,谁就占领了市场的先机。但在制冷系统中无一不存在一个问题,就是系统管路的钎焊接头容易被腐蚀,从而引发泄露事故。这种情况严重影响了焊点的密封性能,成为制冷系统在工作中的一种隐患。

2、存在的问题及原因分析

1.1 存在问题

  在钎焊时,如果没有钎剂配合,尤其是在钎焊黑色金属如Fe时,银钎料对Fe的润湿性很差,而且易在钎缝结合处形成脆性化合物,所以在钎焊时必须配合钎剂来进行。以QJ102为例,在钎焊过程中,QJ102可以溶解和破坏母材和钎料表面的氧化膜,能够很好的润湿母材和减小液态钎料与母材的表面张力,但是在钎焊过程结束以后,QJ102的残渣会形成一层玻璃状的渣壳吸附在钎焊接头表面,采用机械的方法难以清除干净,这层渣壳在空气中潮解形成一层呈弱碱性的电解质溶液,面发生原电池反应,腐蚀焊缝金属和母材金属,产生钎焊接头变绿的现象,即我们通常所说的“铜绿”。

2.2 原因分析

  QJ102的主要成份为35%的KF,40%的KBF4和25%的 B2O3。钎剂中的KBF4D 540℃时熔化,随后分解:KBF4 KF+BF3

  其中,生成的KF,不仅提高了钎剂的去膜能力,而且降低钎剂的熔点及表面张力,使其活性降至650℃—850℃,析出的BF3比KF的去氧化物能力更强,如Cr2O3+2BF3 2CrF3+B2O3,生成的硼酐与钎剂中原有硼酐一起又进一步氧化物作用,是钎剂的活性温度又进一步降低。MeO+B2O3 MeO.B2O3

  通过以上分析,我们可以看出,钎剂残渣的主要成分为金属氟化物盐和易熔的硼酸盐的混合物。QJ102的溶点约为550℃,活性温度为650℃—850℃,在钎焊过程中,钎剂中的硼酐与氧化物形成易熔的硼酸盐,当达到饱和程度后,它的粘度增加,填缝金属置换钎剂的能力因此受到限制,导致钎剂被留在钎缝处,这些残渣具有腐蚀性,使钎缝表面或近缝区的母材上产生局部腐蚀,从而导致泄露。钎剂残渣之所以对母材或钎缝产生腐蚀,是由于钎焊后残留在母材或钎缝上的氟化物或氟化物与环境(如空气)中的水发生水解作用,产生出游离子或氯离子,氟离子或氯离子继续与母材或钎缝中的Cu,Ag,Zn,Fe等元素反应,生成CuCl2,ZnCl2,FeCl3,AgF,ZnF2等化合和的所致。



3、防止钎剂腐蚀的方法

3.1 物理或化学的方法

  一般的钎剂中均含有硼砂(NaB4O7.10H2O)和硼酸(H3BO3),含硼砂和硼酸的钎剂残渣呈玻璃状吸附在焊缝金属表面,如果钎焊接头不可拆卸的话,可采用自制的专用工具以机械的方法清除焊点表面的渣壳,但这种方法清除不彻底,钎焊接头上仍然吸附有钎剂残渣,效果不理想。

  如果钎焊接头为散件且没有其他特殊要求的话,可以采用在沸水中长时间浸煮的方法来清除吸附在焊点表面的钎剂残渣。

3.2 采用气体助焊剂

3.21 气体助焊剂的焊接特点

  气体助焊剂是把助焊剂添加到火焰中进行铜银钎焊,适用于现代化的、高速的、经济的焊接方法。在一般的钎焊过程中,不仅会产生具有腐蚀性的钎剂残渣,而且由于火焰的高温作用,钎焊过程又在空气中进行,工件很容易被氧化,焊后形成很多氧化皮,造成表面发黑,同时会产生大量危害工人身体建健康的有毒气体,因此我们可以考虑采用气体助焊剂(Flame Flux)。

气体助焊剂是一种高挥发性液态化合物,既无腐蚀,又不含氟,它在气源的燃气路中加入,在钎焊时发出明亮的绿光,助焊剂随火焰从焊枪中喷出,自动均匀的输送到钎焊区,形成一层保护膜,防止焊缝金属表面氧化,润滑钎焊区,从而提高了钎焊质量,同时防止了有害气体的产生,节省钎料,降低成(具体装置见下图)。焊后,我们可以发现钎焊区域清洁、明亮,无任何附着物,不需要任何清理工作。由于助焊剂有随火焰添加的特点,在焊接进只有当火焰加热的部分存在助焊剂时才能形成钎接焊缝,没有火焰的区域或无助焊剂的部分不能进行钎焊。由于助焊剂的添加是以在火焰中形成“雾化”状态即均匀助充分的添加,大大提高了焊缝的质量和焊接水平,减小了焊缝的泄露的机率,确保高质量的焊缝的形成。

气体助焊剂使用装置图

3.2.2 气体助焊剂的特点(以Bag20CuZnCd钎料为例)

  1)添加助焊剂后观察钎焊过程,可明显看到钎料均匀的流动,迅速填满间隙,使焊接接头达到最佳的机械性能。

  2)钎缝致密,不会产生任何疏松泄露现象。焊后焊缝金属表面无钎剂残渣,焊接区清洁、明亮,无需任何清理工序。

  3)不会产生含氟的焊接烟尘,有利于操作工的身体健康。

  4)大大降低废品及补焊品发生率,从而提高企业的生产率。

  5)能降低材料消耗成本,避免浪费,有节省贵重的有色金属钎焊材料。

 
 
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