6063 알루미늄 합금의 이종금속 신규 브레이징 공정에 관한 연구/빨간색구리 조인트
초록: 6063 알루미늄 합금/적동 접합부를 위한 이종 금속을 사용한 새로운 브레이징 공정이 개발되었습니다. 이 방법은 아연-알루미늄 플럭스 코어 와이어를 용접 재료로 사용하고 TIG 용접과 브레이징의 특성을 결합하며 편리한 작업과 높은 효율성의 장점이 있습니다. 접합부의 젖음성, 전단 강도 및 미세 구조는 용광로에서의 전통적인 브레이징과 비교하여 분석되었습니다. 결과에 따르면 새로운 브레이징 공정은 6063 알루미늄 합금/적동 접합부의 용접을 효과적으로 실현하고 최대 70.2N/mm2의 더 높은 접합부 전단 강도를 얻을 수 있습니다.
주요 단어: 알루미늄 구리 조인트; 브레이징; 플럭스 코어 브레이징 와이어; 알루미늄 필러 금속.
알루미늄과 구리는 전기 및 열 전도성이 좋기 때문에 전기 전송, 열 교환 및 일용품과 같은 분야에서 널리 사용됩니다. 두 가지와 비교했을 때 알루미늄의 전기 및 열 전도성은 구리만큼 좋지 않습니다.
알루미늄의 시장 가격은 구리의 1/3이고, 알루미늄의 밀도는 구리의 1/3에 불과합니다.
기계적 특성과 전기열 특성을 고려하지 않고 동일한 구성 요소에 대한 알루미늄 재료의 비용은 구리 재료의 1/9입니다. 따라서 사람들은 마이크로 전자 장치, 에너지 장비, 하이브리드 자동차 배터리 및 에너지 배터리의 제조와 같이 생산 비용을 줄이기 위해 많은 산업에서 "구리를 알루미늄으로 대체"하는 기술을 사용합니다. 알루미늄을 구리에 연결하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 공정 및 재료와 같은 다양한 측면에서 시작하여 융착 및 브레이징을 사용할 수 있습니다. 그 중 알루미늄/구리 조인트의 융착 용접은 생산 효율이 높고 모양이 아름답지만 조인트가 취성적이고 강도가 낮으며 균열이 발생하기 쉽습니다. 브레이징 방법은 엄격하게 제어됩니다. 솔더 구성 및 브레이징 공정을 개선한다는 전제 하에 우수한 성능의 구리/알루미늄 조인트를 얻을 수 있습니다. 따라서 브레이징은 유망한 구리-알루미늄 연결 기술입니다. 그러나 기존 브레이징 방법의 낮은 생산 효율은 홍보에 걸림돌이 됩니다. 큰 문제입니다.
본 실험에서는 6063 알루미늄 합금/적동 접합부의 효율적인 접합을 달성하기 위해 플럭스 코어 브레이징 와이어를 용접 재료로 사용하고, 화염을 열원으로 사용하고, 텅스텐 아르곤 아크 용접 작업 방법을 사용하는 새로운 브레이징 공정을 채택했습니다.
시험 재료 및 방법:
이 시험에 사용된 시험판 재료는 6063 알루미늄 합금과 붉은 구리입니다. 솔더 재료는 Zn75Al25와 Zn92AI8, 두 개의 아연-알루미늄 플럭스 코어 브레이징 와이어, 그리고 해당 구성 요소가 있는 아연-알루미늄 솔리드 코어 솔더입니다. 플럭스는 모두 중온 비부식성 플럭스인 CsF-AlF입니다.
시험 결과 분석 결과, 6063 알루미늄 합금과 구리에 대한 플럭스 코어 브레이징 와이어 솔더의 젖음성은 플럭스를 덮는 솔더의 젖음성과 크게 다르지 않습니다. 이는 아연-알루미늄 합금의 낮은 융점 때문입니다. 고온에서 빠르게 녹은 후 플럭스는 시간이 지나면서 액화되어 기본 금속의 표면 산화물을 효과적으로 제거하여 기본 금속에 대한 솔더의 젖음성을 보장합니다. Zn92Al8과 비교할 때 Zn75Al25는 6063 알루미늄 합금 판이나 구리 판에서 젖음성이 더 좋습니다. 둘 다 6063 알루미늄 합금에 잘 퍼질 수 있습니다. 그러나 붉은 구리에 대한 젖음성은 평균입니다. Zn75Al25의 퍼짐 면적은 약 50mm로 허용 가능한 반면 Zn92Al8의 퍼짐 면적은 약 30mm에 불과하여 브레이징 중에 결함이 쉽게 발생할 수 있습니다. 아연 함량이 증가함에 따라 구리에 대한 솔더의 젖음성이 악화되는 것을 볼 수 있습니다. 이는 표면 장력 외에도 액상 솔더와 기본 금속 사이의 젖음성에 영향을 미치는 요인이 솔더와 기본 금속 사이의 관계보다 더 중요하기 때문입니다. 솔더의 알루미늄과 아연 원소는 서로 상호 작용합니다. 구리 기본 금속은 반응하여 금속간 화합물을 형성합니다. 구리에 대한 아연-알루미늄 솔더의 퍼짐성은 생성된 금속간 화합물의 형태와 양과 관련이 있습니다. 알루미늄 함량이 낮으면 높은 융점을 갖는 구리-아연 금속간 화합물이 생성됩니다. 생성되면 수지상과 싹에서 자라 액상 솔더의 퍼짐을 방해합니다.
테스트 결과에서 알 수 있듯이 6063 알루미늄 합금/적동 접합부를 다른 솔더로 브레이징할 때 새로운 브레이징 공정으로 얻은 접합부의 전단 강도는 기존 화염 브레이징 방법으로 얻은 것보다 큽니다. 플럭스 코어 브레이징 와이어 Zn75Al25를 사용하여 얻은 접합부의 전단 강도가 가장 높으며 70.20 N/mm2입니다.
공정 분석에 따르면, 전통적인 브레이징 공정을 퍼니스 브레이징에 사용할 경우 브레이징 필러 메탈과 플럭스를 미리 테스트 플레이트에 놓습니다. 브레이징 필러 메탈이 고온에서 용융된 후, 기본 금속에 대한 젖음성에 의존하여 자발적으로 브레이징 이음매로 흘러 브레이징 연결을 완료합니다. 이 공정 동안 기본 금속의 표면 품질, 테스트 플레이트의 배치 수준, 브레이징 이음매 간격과 같은 요인은 모두 용접 품질에 영향을 미칩니다. 구리에 대한 Zn92Al8의 젖음성이 좋지 않아 조인트의 전단 강도는 26.96N/mm에 불과하고 조인트의 부분적 융합 부족과 같은 결함이 발생하기 쉽습니다. 새로운 브레이징 공정은 수동 와이어 충진을 사용하는데, 이는 작동하기 쉽고 용융 용접법의 아르곤 아크 용접 작동과 유사합니다. 따라서 브레이징 이음매 간격 및 기타 효과의 영향을 효과적으로 피하고 통통하고 아름다운 용접을 형성할 수 있습니다. 와이어를 채우고 플럭스를 추가하는 것이 동시에 이루어지기 때문에 솔더와 플럭스의 비율이 과학적으로 고정되어 부적절한 작업으로 인한 용접 결함도 줄어듭니다. 따라서 공정 방법 측면에서 새로운 브레이징 공정은 기존 퍼니스 브레이징보다 유연성, 안정성 및 신뢰성이 더 뛰어납니다.
브레이징 재료의 분석에서 Zn75Al25 솔더를 사용한 조인트의 전단 강도는 Zn92Al8 솔더보다 높습니다. 한편으로는 6063 알루미늄 합금 및 구리에 대한 Zn75A125의 젖음 성능이 Zn92Al8보다 우수하기 때문입니다. 용접 중 솔더는 브레이징 솔기에서 흐르고 젖기가 더 쉽습니다. 다른 한편으로 조인트의 전단 강도는 브레이징 솔기의 미세 구조의 거시적 표현이며 조인트의 미세 구조에 대한 추가 관찰 및 분석이 필요합니다.
결론:
동일한 조성의 솔더 재료의 경우, 새로운 브레이징 공정을 통해 얻은 6063 알루미늄 합금/구리 접합부는 기존 용광로에서 브레이징한 접합부보다 구조가 더 미세하고 치밀하며 전단 강도가 더 높습니다. 구리와 알루미늄에 대한 Zn78A122 솔더 재료의 접합부의 젖음성과 전단 강도는 Zn92AI8 솔더 접합부보다 높습니다.
새로운 Zn75Al25 브레이징 공정을 사용한 6063 알루미늄 합금/구리 접합부의 구조는 브레이징 접합부의 알루미늄 측에 침전되어 싸인 검은색 (ax+zm) 공정 혼합물의 흰색 네트워크 분포이고, 구리 측의 구조는 구리-아연 알루미늄 고용체 계면 화합물, 흰색 거대한 z 구조 및 수지상 구조이며, 그 나머지는 다수의 검은색 (ax1+zm) 공정 혼합물입니다.
새로운 납땜 공정은 6063 알루미늄 합금/적동 조인트의 용접을 효과적으로 실현할 수 있으며, 조작이 간편하고 용접 효율이 높으며 조인트 전단 강도가 최대 70.2N/mm2까지 높습니다.
