铝合金散热器真空钎焊及热处理工艺分析

张文宁 陈妍霖

摘 要：铝合金重量轻，耐腐蚀，热工性能优良。它们通常用于航天、汽车炸弹等领域，以建立热交换器和复杂结构。对于铝和铝焊缝，制造铝箔、去除铝箔会影响焊缝的顺利运行，并导致冷凝液、空气孔等错误。采用真空钎焊铝合金不需要抑制剂，从而大大降低真空焊接工艺的氧浓度，提高了生产效率。本文从实践中获得的经验出发，阐述了如何用真空钎焊制造铝合金外壳。

关键词：铝合金;散热器;真空钎焊;热处理

引言

铝合金外壳散热器是适合日常使用的铝合金冷却解决方案。其特点是耐用性高、质量轻、导热性高和结构紧凑。随着铝合金需求的增加以及设计和社会发展中对能源的需求的增加，冷藏库的高性能、贫困和成本降低已成为生产企业和相关研究人员关注的一个不可避免的趋势。、

1铝合金真空钎焊的原理机制

钎焊连接是真空状态，真空室内的温度设置为特定区域。在这种温度下，母乳材料处于固定状态，勺子处于液体状态。液体哈特匙湿在母亲的表面，容易流动、填充、膨胀，并与母亲相互作用，最终冷却凝固，实现金属连接方法。铝合金对母亲和氧的强度都很强，表面在焊接时形成了一层致密氧化膜，阻碍了钎焊接头与螺母的连接。这是铝焊缝的主要障碍之一。真空条件下，大部分气体可以清洗，氧气非常少，有效排除空气对焊缝的有害影响，并去除真空条件下的氧化层。此外，金属Mg在消除氧化层方面发挥着重要作用。加热将Mg蒸汽转化为Mg蒸发，从聚合物表面去除氧化膜。Mg热膨胀系数低于铝热膨胀系数，铝通过加热迅速膨胀，氧化膜膨胀速度相对较低的情况仍在继续。Mg蒸汽与真空梳子中剩馀的水蒸气形成化学反应。熔炼硬质合金可降低氧浓度，使氧化膜分裂并溶解于勺子中，从而通过其他液体物质增加母亲的水分。

2真空钎焊技术的优势

真空钎焊技术通过使用无额外硝酸钾防止产品污染，创造良好、安全的生产条件，使产品具有良好的防腐效果。此外，这还可以大大节省额外氯化钾的成本，从而绕过复杂的焊剂清洗过程。同时金属材料流动性强，可焊接复杂部件，提高产品制造成功率。钎焊技术设计寿命长、维护成本低，并且适用于铝合金最常用的各种材料。

3铝合金散热器真空钎焊影响因素

在实践操作过程中，真空钎焊出现钎料流失、焊接不到位、焊脚不饱满、原材料腐蚀、散热器结构变形、母材表面溶蚀等缺陷。对上述问题形成原因进行探究，影响因素主要有原材料、真空钎焊温度、焊前清洗、钎焊环境、保温时间、真空度等。

4铝合金散热器真空钎焊工艺实践分析

4.1工艺流程

换热器主要由隔板（复合板）、侧壁、机翼和密封件组成。在真空钎焊中，散热器的复合板起着关键作用。热水器的所有构件先标注尺寸，进行轮廓分析，然后在表面进行处理。其中包括冲洗、冲洗、酸洗和干燥等过程，最后是真空清洗、后加热、温度等。真空钎焊后的换热器可在变形问题上进行机械校正。压力试验通过空气渗透、泄漏检查交流装置的背压。为了改善换热器的包装，可以清洁、干燥、喷涂换热器的外观。

4.2温度设置

由于铝合金在加热过程中变得更加活跃，因此快速加熱可能导致模具温度不均匀、由于热应力或区域释放应力而导致变形，从而影响零件的尺寸稳定性。当接近钎焊温度时，如果增加速度太慢，聚合物的固液温度、低钎焊分组和蒸汽压力之间的停留时间就会增加，剩下的钎焊组仍保持不熔状态，钎焊连接也不会溶解。因此，加热速率通常应相应地提高到500℃至600℃之间[4]。该研究采用分级加热方式，在300° C、400° C、520° C、570° C的不同时间段内调节炉温，如图2所示。增量加热的优点是，在设定的熔炉温度下保持一定的时间，使工件温度尽可能接近设定温度，控制工件的加热速度，均匀加热工件，便于熔复硬质合金，填补间隙，同时避免因工件过热而变形。冲击热设定为工件温度600° C，介于聚合物的最高熔点和基底金属的最低熔点之间。

4.3清洁

真空钎焊接头前清洁焊接件是保证铝和铝合金质量的重要措施。铝合金的清洗是为了去除表面氧化物薄膜和石油污染，以制备与螺母的钎焊接头。清洗方法是用有机溶剂进行化学清洗，去除铝合金的石油污染。净化过程是有机的，用于油化河水酸液干燥。清洁后，将零件放置在清洁干燥的容器中以防止污染，如。b .避免汽油。除了化学清洗之外，还可以进行机械清洗以除去铝表面。例如抛光磨削、砂纸磨削等，这种方法效率低下，不适于批量生产。

4.4科学选择散热器真空钎焊钎材

铝合金散热器母材选用6系铝合金板材。该母材具有加工性能好、韧性高、抗腐蚀等优势，是工业生产中应用较为广泛的铝合金材料。研究表示在6061铝合金产品真空钎焊过程中，AlSi11.5Mg1.5钎料具有加强适用性，能够满足产品真空钎焊与热处理工艺需求。

4.5装配技术和复合板质量要求

热水器的所有结构部件在安装前必须用酸清洗，以便从表面清洗污垢、氧化膜等。由于表面上的污垢阻止了部件之间的紧密接触，石油泄漏在高温下溶解了大气，导致真空质量下降。铝镁合金表面紧密相连，熔体温度较高，材料值较高，尤其是在复合天花板涂层锁定不足的情况下。这可能导致熔化的金属不能完全混合，从而降低钎焊的质量和效果。因此，原料表面处理应足够坚固和清洁，以缩短焊接接头装配前的设置时间。

4.6夹具设计及安装

为保证焊接箱体的焊接质量，防止箱体焊接变形过大，本文设计了一种专用工装来保证钎焊接头的装配。采用两种通用工装来辅助焊接，保证焊接质量，防止焊接变形过大。

4.7镁的添加量

纯镁合金一般发生在350℃时，从固态镁合金到气膜，体积会大幅度膨胀，镁合金消除多馀的氧气和水，进一步增加真空;镁合金是一种活性物质，渗透到氧化铝薄膜下的母层，形成低熔解娃娃。这会损坏铝表面与母亲之间的连接，从而使融化的哈特洛特湿润的螺母受潮，并去除膜。镁合金改善硬质合金的水分，促进硬质合金的流动，但会导致镁高估，影响零件的粗糙度，污染真空系统。为防止镁合金过快失效，本实验采用了铣削加工的管盘数，并根据结果实时采集样品的温度和真空曲线。如果没有镁合金，超过400° C的熔炉中的真空将更少，添加20 g和40 g镁将使中央压力超过400° C，低于1 x 10-3 PA。

结束语

总而言之，真空钎焊是当前铝合金散热器生产过程中应用前景较好的钎焊工艺。在实践过程中为满足铝合金散热器生产需求，应对原材料、真空钎焊温度、表面处理工艺、钎焊环境、真空度、保温时间等进行严格控制，以降低钎料流失、焊缝不连续、溶蚀等缺陷的产生，确保铝合金散热器焊接质量。同时，在明确认知热处理工艺科学运用价值的同时，能够根据铝合金散热器具体情况与生产要求，探究最适宜热处理方案，以满足铝合金散热器设计需求、后续工艺处理要求，提高散热器质量。

参考文献：

[1]王静静，张传银，宋锦晖.电池冷却器真空钎焊工艺的探究[C].河南省汽车工程学会.第十五届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集.河南省汽车工程学会：河南省汽车工程学会，2018：313-315.

[2]申园园，陈朝轶，李军旗，兰苑培，杨帆.真空钎焊对3003铝合金焊缝组织及腐蚀的影响[J].表面技术，2018，47（09）：149-156.

作者简介：

张文宁（1985--），女，山东中茂散热器有限公司，山东安丘人，工程师，研究方向：车用散热器。

（山东中茂散热器有限公司  山东  潍坊  261206）