Автоматичне зварювання, 2023, №04



2023 №04 (07)

DOI of Article 10.37434/as2023.04.08

2023 №04 (01)

---

Журнал «Автоматичне зварювання», № 4, 2023, с. 50-56

Безфлюсове паяння алюмінієвих сплавів припоєм системи Al–Ge

О.М. Сабадаш, С.В. Максимова

ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

Наведено результати досліджень з безфлюсового паяння алюмінієвих сплавів АД1М, АМц (Al–Mn), АД31 (Al–Mg–Si) з застосуванням припою Al–25Ge–5Si–5Cu–1,5Mn–0,15Ti при температурі 550 ± 5 °С в середовищі азоту високої чистоти. Результатами високотемпературного диференційного термічного аналізу визначено температури солідусу і ліквідусу припою. Теплові ефекти на отриманій термічній кривій свідчать про присутність трьох фаз, що корелює з результатами мікрорентгеноспектральних досліджень. Показано, що структура припою в вихідному стані утворена двома твердими розчинами: на основі α-Al і β-GeSi та евтектикою. Механічними випробуваннями встановлено, що короткочасна міцність паяних з’єднань вище міцності основного металу, руйнування відбувається по сплаву АД1М. Міцність на зсув паяного з’єднання зі сплаву АМц становить τв = 82 МПа. Застосування ступінчатого охолодження паяного з’єднання зі сплаву АД31з витримкою при температурі 500 °С сприяє підвищенню міцності на зсув з 84 до 102 МПа. Бібліогр. 42, табл. 1, рис. 7.
Ключові слова: безфлюсове паяння, алюмінієвий сплав, германієвий припій, азот, паяне з’єднання, міцність на зсув


Надійшла до редакції 18.04.2023

Список літератури

1. Dudley, D.A., Perry, E.R. (1996) Flux Bath Brazing – an Engineering Technique. Park Thermal INT’L. Corp. 17.
2. Storchay, E.I. (1980) Flux brazing of aluminum. Moscow: Mechanical engineering.
3. Balashov, V.M., Pashkov, I.N., Kaplunov, A.A. (2009) High-temperature filler metal pastes for brazing complex waveguide structures. Questions of radio electronics. General technical series. 3, 89–98.
4. Balashov, V.M., Semenova, E.G., Liu, Ch.Ts. (2010) Resourcesaving technologies for high-temperature brazing of complex-shaped antenna structures in electric furnaces. Proceedings of the IV All-Russian Conference «Radiolocation and Radio Communication» – IRE RAS. November 29 – December 3 (2010) Moscow, 826–838.
5. Yoon, J.S., Lee, S.H., Kim, M.S. (2001) Fabracation and brazeability of three-layer 4343/3003/4343 aluminum clad sheet by rolling. Journal of Materials Processing Technology, 111, 85–89.
6. Ohashi, Y., Gotou, A., Suzuki, Y., Yanagawa, Y. (2014) Fluxfree Brazing Using Brazing Sheets with Thin Aluminum Layer. Journal of The Japan Institute of Light Metals, 64, 4, 137–141.
7. Hattori, T., Sakai, S., Sakamoto, A., Fujiwara, C. (1994) Brazeability of Aluminum in Vacuum-Nitrogen Partial-Pressure Atmosphere Brazing. Welding Journal, 10, 233–240.
8. Bernardi, C., Hazotte, A., Siredey-Schwaller, N. Et al. (2014) Microstructure Evolution in an Aluminum Cladded Sheet during Vacuum Brazing. Vacuum Brazing Materials Science Forum, 355–360. DOI: 10.4028/www.scientific.net/ MSF.790-791.355.
9. Yiyou, T., Zhen, T., Jianqing, J. (2013) Effect of Microstructure on Diffusional Solidification of 4343/3005/4343 MultiLayer Aluminum Brazing Sheet. Metallurgical and Materials Transactions A. 44A, 1760–1766. DOI: 10.1007/ s11661-012-1550-5
10. Bordo, K., Chakravarthy, V., Peguet, L., Afseth, A. (2018) Electrochemical and microstructural characterization of multiclad aluminium brazing sheets. Corrosion Science, 131, 28–37.
11. Pech-Canul, M.A., Guía-Tello, J.C., Pech-Canul, M.I. et al. (2017) Electrochemical behavior of tube-fin assembly for an aluminum automotive condenser with improved corrosion resistance. Results in Physics, 7, 1760–1777. DOI: 10.1016/j. rinp.2017.05.008
12. Harksworth, D.K. (2013) Fluxlees brazing of aluminium. Advances in brazing. Science technology and applications, Oxford, 566–585.
13. Childree, D.L. A New Al–Si–Li (1996) Filler Metal that Enhances Brazeability of High-Strength Alloys in CAB and Vacuum. Journal of Materials & Manufacturing, 105, 5, 248–256.
14. Ohashi, Y., Gotou, A., Suzuki, Y., Yanagawa Y. (2014) Fluxfree brazing using brazing sheets with thin aluminum layer. Journal of The Japan Institute of Light Metals, 64, 4, 137–141.
15. Graham, M.E., Hoffman, R.A., Hoffman, M.A. (2005) Fluxless brazing method and method for manufacturing layered materal systems for fluxless brazing. Patent 6959853 US. B23K 31/02. Pub. Data: Nov. 01.2005.
16. Mooij, J.N., Wittebrood, A.J., Olga, J.H.J. (2002) Brazing sheet product and method of its manufacture. Patent 6379818 US B32B 15/20; C25D 5/44; B32K 35/28. Pub. Data: Apr. 30 (2002)
17. Swidersky, H.W. (2001) Aluminium Brazing with Non – corrosive Fluxes – State of the Art and Trends in NOCOLOK Flux Technology. Proceedings of the 6th International Conference on Brazing, High Temperature Brazing and Diffusion Bonding (LÖT 2001), Aachen, Germany (May 2001), 164–169.
18. Yu, C.N., Hawksworth, D., Liu, W., Sekulic, D.P. (2012) Al brazing under severe alterations of the background atmos phere: A new vs. traditional brazing sheet. 5th International Brazing and Soldering Conference, IBSC (2012) April 22– 25, Vegas, Nevada, US: ASM International.
19. Shinoda1, T., Ozawa, S., Kawashima, K. et al. (2022) Flux-Free Brazing of Aluminum Alloys under Ultra-Low Oxygen Partial Pressure through a Zirconia Oxygen Pump. Materials Transactions, 63, 10, 1477–1483.
20. Massalski, T.B. (1990). Вinary Alloy Phase Diagrams, American Society for metals. (Ohiо: Metals Park: ASM International: СD).
21. Schwartz, Mel. M. (2003) Brazing. Second Edition. ASM International ® Materials Park, Ohio.
22. Mills, C.K. (2002) Recommended values of thermophysical properties for selected commercial alloys. Woodhead Publishing Ltd. and ASM International. Cambridge.
23. Mondolfo, L.F. (1976) Aluminum Alloys: Structure and Properties, London, UK, P.971.
24. Belov, N.A. (2009) Phase composition of aluminum alloys. Moscow.
25. Morandoa, C., Fornaro, O. (2018) Morphology and Phase Formation During the Solidification of Al–Cu–Si and Al– Ag–Cu Ternary Eutectic Systems. Materials Research 21(2). DOI: http://dx.doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2017-0930
26. Chang, S.Y., Tsao, L.C., Li, T.Y., T Chuang. H. &&&(2009) Joining 6061 aluminum alloy with Al–Si–Cu filler metals. Journal of Alloys and Compounds, 488, 174–180.
27. Humpston, G., Sangha, S.P., Jacson, D.M. (1995) New fillet metals and process for fluxless brazing of aluminium engeneering alloys. Materials Science and Technology, 11, 1161–1167.
28. Jacobson, D.M., Humpston, G., Sangha, S.P. (1996) A new low-melting-point aluminum braze. Welding Journal, 75 (8), 243–250.
29. Peng, C., Zhu, D., Li, K. et al. (2021) Research on a Low Melting Point Al–Si–Cu (Ni) Filler Metal for 6063 Aluminum Alloy Brazing. Applied Sciences, 11, 4296. https://doi.org/10.3390/app11094296. 30. Wang, S.S., Cheng, M.D., Tsao, L.C., Chuang, T.H. (2001) Corrosion behavior of Al–Si–Cu–(Sn, Zn) brazing filler metals. Materials Characterization, 47, 401–409.
31. Song, H., Hellawell, A. (1990) Solidification in the System Al–Ge–Si. The Phase Diagram, Coring Patterns, Eutectic Growth, and Modification. Metallurgical Transactions A, 21A, 734–740.
32. Ohmiya, M., Ohsasa, K., Ohmi, T., Kudon, M. (1991) Calculation of Equilibrium Phase Diagram of Al–Ge–Si Ternary System. Bulletin of the Faculty of Engineering Hokkaido University, 156, 11–19.
33. Hayes, F.H., Longbottom R.D., Ahmad, E., Chen G. (1993) On the Al–Si, Al–Ge, and Al–Ge–Si systems and their application to brazing in high power semiconductor devices. Journal Phase Equilibria 14, 425–431.
34. Niu, Z., Huang, J., Chen, S., Zhao, X. (2016) Effects of germanium additions on microstructures and properties of Al-Si filler metals for brazing aluminum. Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 26, 775–782. DOI: 10.1016/S1003-6326(16)64167-5
35. Kayamoto, T., Kim, J.H., Saito, S., Onzawa, T. (1994) Brazing of Al–Mg Alloy and Al–Mg–Si Alloy with Al–Ge Based Filler Metals, Proceedings of Workshop of the Japanese Welding Society, 12, 495–501.
36. Niu, Z., Huang, J., Chen, S., Zhao, X. (2017) Influence of Sr additions on microstructure and properties of Al–Si–Ge– Zn filler metal for brazing 6061 aluminum alloy. Journal of Materials Research, 32, 4, 28, 822–830. DOI:https://doi. org/10.1557/jmr.2016.467
37. Niu, Z., Huang, J., Yang, H. et al. (2015) Preparation and Properties of a Novel Al–Si–Ge–Zn Filler Metal for Brazing Aluminum. Journal of Materials Engineering and Performance, 24, 2327–2334.
38. Suzuki, K., Kagayama, M., Takeuchi, Y. (1993) Eutectic phase equilbrium of Al–Si–Zn system and its applicability for lower temperature brazing. Light Metal, 43, 533–538.
39. Chen, R.Y., Willis, D.J. (2005) The Behavior of Silicon in the Solidification of Zn–55Al–1.6Si Coating on Steel. Metallurgical and Materials Transactions, 36A, 117–128.
40. Dai, W., Xue, S., Ji, F. et al. (2013) Brazing 6061 aluminum alloy with Al–Si–Zn filler metals containing Sr. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, 20, 4, 365– 370. DOI: 10.1007/s12613-013-0736-1
41. Yang, J., Xue, S., Dai, W., Xue, P. (2015) Saturation phenomenon of Ce and Ti in the modification of Al–Zn–Si filler metal. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, 22, 2, 184–189. DOI: 10.1007/s12613-015-1059-1
42. Zhang, Y., Gao, T., Liu, X. (2014) Influence of Ge content on the microstructure, phase formation and microhardness of hypereutectic Al–Si alloys. Journal of Alloys and Compounds, 585, 442–447. http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.09.180

---

Реклама в цьому номері:

---