专利名称：变形锌合金插接结构的无铅高频钎焊方法
技术领域：
本发明涉及一种变形锌合金的钎焊方法，属于焊接技术领域。
背景技术：
锌合金尤其是变形锌合金具有优良的综合性能，在某些领域成为铜合金的理想替代品，在电子通讯、卫浴、五金建筑、机电、服装等集群产业具有广阔的应用前景。焊接技术是变形锌合金市场化应用中必不可少的重要内容，尤其是作为替代材料应用在铜合金下游关联产业如卫浴、五金、家电等行业，也因此成为变形锌合金亟待解决的关键技术问题之·O变形锌合金的主要成分是Zn、Al、Cu、Mg等，其中Zn的熔点和沸点较低(沸点为906°C)，熔化焊时易氧化和烧损，引起焊缝金属化学成分及焊接性能的恶化；变形锌合金高温强度低，焊接时容易塌陷和烧穿，所以变形锌合金熔化焊焊接性较差。钎焊可以减少或避免Zn的蒸发，对母材的组织和性能影响小，工件的变形小，生产效率高，应用于变形锌合金上具有明显的优越性。目前国内外锌合金钎焊一般使用低温软钎焊，钎料主要是共晶锡铅钎料或镉锌钎料，焊接烟尘中含有铅、镉等有害金属，毒性较大，无法在产品制造中大量推广。现有变形锌合金制品多采用铆接工艺，铆接强度不好，整体结构易松动，同时由于在铆接孔孔壁处有毛刺，导致了在自冲过程中被冲孔的面上存在气孔和裂纹等缺陷，这些缺陷不能满足产品后续装饰与功能性电镀的要求，严重制约了锌代铜产品的推广应用。变形锌合金化学活性高，对加热敏感，加热过程中颜色变化很小，对于冷却速度或温度梯度十分敏感，使得钎焊过程较难控制，因此变形锌合金对钎焊方法、钎焊工艺的要求十分严格。感应钎焊的可控制性、可重复性和良好的工艺适用性使其成为锌合金钎焊生产的首要选择，其在最大程度上降低了锌合金母材过热的风险，从而避免Zn蒸发，且生产效率高。随着无铅标准WEEE和ROHS的执行，绿色环保无铅钎料的应用已是大势所趋。在变形锌合金钎焊工艺中应用无铅钎料取代含铅、镉钎料是必然。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种环保卫生的变形锌合金插接结构的无铅高频钎焊方法。本发明所要解决的又一个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种连接强度大、焊缝质量稳定可靠的变形锌合金插接结构的无铅高频钎焊方法。本发明所要解决的又一个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种可控性佳、重复性好、焊接效率高的变形锌合金插接结构的无铅高频钎焊方法。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为检验工序，首先检验待焊件的外形尺寸，重点检查插孔的尺寸，其直接关系到钎焊间隙，影响钎焊质量。检查变形锌合金棒在孔中的松紧程度，间隙过小，钎料流入困难，在钎缝内形成夹渣或未钎透，导致接头强度下降；间隙过大，钎焊时毛细作用减弱，钎料不能填满间隙，产生未钎着或未钎透、气孔等缺陷。检验时要求变形锌合金棒在孔中插到底，并且没有侧向摆动为合格，钎焊间隙控制在O. 15^0. 25mm，采用无铅钎料，对于钎料的检验，主要检验钎料的化学成分、钎料的外观质量，如表面有无划痕，表面不允许有起皮、结瘤(表面可以允许有轻微划痕)，钎料的直径以Φ0. 8^1. 2mm为佳，并预先弯制成开口的环状。装配前处理工序，钎焊部位可以用280#砂纸打磨，再用丙酮清洗，处理后的表面不得再氧化或二次污染弄脏；装配工序将变形锌合金棒插入孔中，要求插到底，保持直立，不得有倾斜，再将钎料环套在待焊部位。钎剂为市售的配套用于SnAgCu系钎料的环保型水溶性助焊剂，将钎剂涂于钎缝处。高频感应钎焊工序，以GP60-H11型焊机为例，先接通循环水，检查水流量是否正常，然后接通高频电源总开关，打开灯丝电源，待灯丝电压达到8KV时，接通高压开关，调节 高频感应加热设备规范参数槽路电压、栅电流、阳极电流和阳极电压进行加热焊接。高频感应钎焊快速加热时，钎料熔化速度快，可改善钎料的偏析现象，利于熔化钎料铺展，但也不能过快，过快润湿和扩散虽会更完善，但对合金会产生氧化烧损，同时会产生较大的应力，尤其在插接结构中更应该避免应力的集中；加热速度太慢，则高温停留时间长，使钎剂在钎焊完成前活性失效，加重钎焊面的氧化，妨碍熔化钎料的铺展，而且容易产生熔蚀现象，恶化钎缝性能。因此钎焊时宜选用快速升温的加热方式，并严格控制钎焊时间。所述焊后处理工艺是指要及时用水清洗钎缝处残留物，因为所用钎剂的亲水性较好，焊后残留物极易被水溶解去除。所述的钎料为Sn96. 5Ag3. OCuO. 5 钎料或 Sn99AgO. 3CuO. 7 钎料。所述的钎剂为配套用于SnAgCu系钎料的环保型水溶性助焊剂。所述的高频感应钎焊工序采用60KW高频感应加热设备，采用如下工艺参数槽路电压为3飞KV ;栅电流为O. 3 O. 5A ;阳极电压为3飞KV ;阳极电流为
O.8 I. 2A。与现有技术相比，本发明的优点在于本发明采用无铅钎料，大大改善了劳动条件，通过焊前装配、高频感应钎焊工艺参数的调整和焊后处理等实现了变形锌合金的无铅高频钎焊，所得钎缝饱满、平滑，提高了连接强度。该发明工艺加热迅速、控制精确，不但钎料液化过程短、母材的氧化程度低，而且可以直接调节和人工调节钎焊过程，工艺可控性强、可重复性好、工艺适用性好，生产效率高，极大地拓展了变形锌合金在其他代铜产品中的应用，具有高度的产业利用价值。相对于铆接工艺，该发明工艺焊接的钎缝表面光滑，接头强度高。
图I为变形锌合金插接结构示意图。图2为实施例I中变形锌合金插接结构制品示意图。图3为实施例2中变形锋合金插接结构制品不意图。图4为实施例3中变形锌合金插接结构制品示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。实施例1，如图I所示，变形锌合金插接结构包括锌合金板I及插装于锌合金板I上的锌合金棒2。如图2所示，本实施例为一种棒一板插接结构的变形锌合金制品的无铅高频钎焊工艺。其中的锌合金棒件(Φ 3mm)和板件(80X6X 12mm)材料均为变形锌合金(Zn-Al系)。A.焊前装配工序，包括检验工序，首先检验锌合金板I和锌合金棒2的外形尺寸，重点检查锌合金板上插孔的尺寸；B.装配前处理工序钎焊部位用280#砂纸打磨，再用丙酮清洗，处理后的表面不得再氧化或二次弄脏；C.装配工序将锌合金棒插入锌合金板件孔中，要求插到底，不得有倾斜，再将Φ0. 8mm的Sn96. 5Ag3. OCuO. 5钎料预先弯制成开口环状套在待焊部位，并将YH-816环保型水溶性助焊剂(助焊剂生产厂家宁波喜汉锡焊料有限公司，批号2010-9-2)涂于钎缝3处；D.焊接工序采用60KW高频感应加热设备。高频钎焊工艺规范参数为槽路电压3KV，栅电流O. 3A、阳极电压3KV和阳极电流0.8A。E.焊后处理工艺焊后及时用水清洗钎缝处残留物。在本实例中，钎焊间隙为O. 15mm，钎焊时间为12s。采用上述高频钎焊工艺制造的锌合金产品，可获得较好的焊接效果。 实施例2，如图3所示，本实施例为一种棒一板插接结构的变形锌合金制品的无铅高频钎焊工艺。其中的棒件(Φ3πιπι)和板件(120X6X12mm)材料均为变形锌合金(Zn-Al系)。A.焊前装配工序，包括检验工序，首先检验锌合金板和棒的外形尺寸，重点检查锌合金板上插孔的尺寸装配前处理工序钎焊部位用砂纸打磨，再用丙酮清洗，处理后的表面不得再氧化或弄脏；C.装配工序将锌合金棒插入孔中，要求插到底，不得有倾斜，再将Φ I. Omm的Sn96. 5Ag3. OCuO. 5钎料环套在待焊部位，并将YH-816环保型水溶性助焊剂(助焊剂生产厂家宁波喜汉锡焊料有限公司，批号2010-9-2)涂于钎缝处；D.焊接工序采用60KW高频感应加热设备。高频钎焊工艺规范参数为槽路电压4KV，栅电流O. 4A、阳极电压4KV和阳极电流1.0A。E.焊后处理工艺焊后及时用水清洗钎缝处残留物。在本实例中，钎焊间隙为O. 20mm，钎焊时间为14s。采用上述焊接高频钎焊工艺制造的锌合金产品，可获得较好的焊接效果。实施例3，如图4所示，本实施例为一种棒一板插接结构的变形锌合金制品的无铅高频钎焊工艺。其中的棒件(Φ3πιπι)和板件(150X6X12mm)材料均为变形锌合金(Zn-Al系)。A.焊前装配工序，包括检验工序，首先检验锌合金板和棒的外形尺寸，重点检查锌合金板上插孔的尺寸装配前处理工序钎焊部位用砂纸打磨，再用丙酮清洗，处理后的表面不得再氧化或弄脏；C.装配工序将锌合金棒插入孔中，要求插到底，不得有倾斜，再将Φ I. 2mm的Sn99AgO. 3CuO. 7钎料环套在待焊部位，并将YH-816环保型水溶性助焊剂(助焊剂生产厂家宁波喜汉锡焊料有限公司，批号2010-9-2)涂于钎缝处；D.焊接工序采用60KW高频感应加热设备。高频钎焊工艺规范参数为槽路电压5KV，栅电流O. 5A、阳极电压5KV和阳极电流1.2A。E.焊后处理工艺焊后及时用水清洗钎缝处残留物。在本实例中，钎焊间隙为O. 25mm，钎焊时间为15s。采用上述焊接高频钎焊工艺制造的锌合金产品，可获得较好的焊接效果。
权利要求
1.一种变形锌合金插接结构的无铅高频钎焊方法，其特征在于包括如下步骤 a、检验工序，首先检验待焊件的外形尺寸，检查锌合金板上插孔的尺寸，检查锌合金棒在插孔中的松紧程度，检查钎焊间隙是否符合要求，检验时要求锌合金棒在孔中插到底，并且没有侧向摆动为合格，其次检验钎料，采用无铅钎料，检验钎料的化学成分、外观质量，表面不允许有起皮、结瘤，钎料预先弯制成开口的环状，形成钎料环； b、装配前处理工序，钎焊部位用砂纸打磨，再用丙酮清洗，处理后的表面不得再氧化或二次污染弄脏； C、装配工序，将锌合金棒插入插孔中，保持直立状态并插到底，再将钎料环套在待焊部位，将钎剂涂于钎缝处； d、高频感应钎焊工序，依据焊机型号调整规范参数进行焊接； e、焊后处理工序，及时用水清洗钎缝处残留物。
2.根据权利要求I所述的变形锌合金插接结构的无铅高频钎焊方法，其特征在于步骤a中所述的钎焊间隙为O. 15^0. 25_。
3.根据权利要求I所述的变形锌合金插接结构的无铅高频钎焊方法，其特征在于步骤a中所述的钎料的直径Φ0. 8 I. 2mm。
4.根据权利要求I所述的变形锌合金插接结构的无铅高频钎焊方法，其特征在于步骤a中所述的钎料为SnAgCu系钎料。
5.根据权利要求4所述的变形锌合金插接结构的无铅高频钎焊方法，其特征在于步骤a 中所述的钎料为Sn96. 5Ag3. OCuO. 5钎料或Sn99AgO. 3CuO. 7钎料。
6.根据权利要求4所述的变形锌合金插接结构的无铅高频钎焊方法，其特征在于步骤c中所述的钎剂为配套用于SnAgCu系钎料的环保型水溶性助焊剂。
7.根据权利要求I所述的变形锌合金插接结构的无铅高频钎焊方法，其特征在于步骤d中所述的高频感应钎焊工序采用60KW高频感应加热设备，采用如下工艺参数 槽路电压为3飞KV ;栅电流为O. 3 O. 5A ;阳极电压为3飞KV ;阳极电流为O. 8 I. 2A。
全文摘要
一种变形锌合金插接结构的无铅高频钎焊方法，其特征在于包括如下步骤a、检验工序，检验待焊件和钎料；b、装配前处理工序，钎焊部位用砂纸打磨，再用丙酮清洗；c、装配工序，将锌合金棒插入插孔中，保持直立状态并插到底，再将钎料环套在待焊部位，将钎剂涂于钎缝处；d、高频感应钎焊工序，依据焊机型号调整规范参数进行焊接；e、焊后处理工序，及时用水清洗钎缝处残留物。与现有技术相比，本发明的优点在于本发明采用无铅钎料，大大改善了劳动条件，通过焊前装配、高频感应钎焊工艺参数的调整和焊后处理等实现了变形锌合金的无铅高频钎焊，所得钎缝饱满、平滑，提高了连接强度。
文档编号B23K35/26GK102886579SQ20121038794
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月11日 优先权日2012年10月11日
发明者甄立玲, 马冰, 樊建勋, 刘红伟, 刘江萍, 丁海燕, 石磊, 张立君 申请人:中国兵器工业第五二研究所