一种活性钎剂、金属氧化膜去除方法及挂锡方法与流程

本发明属于焊接技术领域，特别涉及一种适用于金属氧化膜难去除表面的活性钎剂、金属氧化膜去除方法及挂锡方法。

背景技术：

铬、镍及其合金的焊接结构在航空航天、交通运输、国防军工业部门有着重要应用。由于铬镍及其合金表面氧化膜比较稳定，不易分解，使得其零件在钎焊时的氧化膜处理一直是焊接领域的技术难题。长久以来，国内外在铬镍及其合金表面氧化膜的处理方面，特别是化学处理方面，如活性钎剂配制应用方面，做了大量的研究工作。作为金属氧化膜难去除表面活性钎剂配制应用技术，其配制应用工艺对铬、镍等金属及其合金钎焊具有重要影响。产品制造单位采用铬、镍及其合金金属零件钎焊工艺实现了工程应用，但在钎缝质量稳定性控制方面一直存在薄弱环节。其中，产品钎焊过程的金属氧化膜去除方法，也是造成钎焊缝质量不稳定的重要因素。

另外，在航天领域，为实现钢铝异种金属的可靠连接，如不锈钢波纹管与铝合金法兰盘的窄深槽钎焊装接，对不锈钢电镀后挂锡钎焊，即以液态锡作为钎料。由于金属零件在钎焊挂锡前，要对金属氧化膜进行机械清理、化学处理(钎剂处理)和物理清洗，在实施应用过程中，正确掌握清理操作控制过程是提升钎缝润湿性和结合力，确保钎缝质量的关键过程。

因此，本发明有必要对活性钎剂及金属氧化膜去除方法进行研究，进而保证挂锡均匀，提升钎缝润湿性和结合力，确保钎缝质量。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种适用于金属氧化膜难去除表面的活性钎剂、金属氧化膜去除方法及挂锡方法，通过研发活性钎剂并改善金属氧化膜去除方法，可以有效去除金属氧化膜难去除表面如镍铬合金表面的氧化膜，解决钎焊中润湿性差，结合力弱等造成产品不满足设计要求的问题，结合挂锡方法，保证了钎焊质量，从而完成本发明。

本发明提供了的技术方案如下：

第一方面，一种适用于金属氧化膜难去除表面的氧化膜去除方法，包括：

步骤1，领取并称量配制活性钎剂的原材料，进行活性钎剂的配制：将称量好的氯化亚锡加入浓盐酸中，然后加入锌粒至饱和状态，充分反应；

步骤2，将金属氧化膜难去除零件待钎焊区域进行机械清理，清洗后放入活性钎剂中浸泡，实施金属氧化膜的去除。

第二方面，一种挂锡方法，包括：

步骤1，领取并称量配制活性钎剂的原材料，进行活性钎剂的配制：将称量好的氯化亚锡加入浓盐酸中，然后加入锌粒至饱和状态，

步骤2，将金属氧化膜难去除零件待钎焊区域进行机械清理，清洗后放入活性钎剂中浸泡，实施金属氧化膜的去除；

步骤3，将浸泡完成的金属零件放入熔锡的坩埚内挂锡；

步骤4，对挂锡后零件进行中和清洗；

其中，步骤1和步骤2构成的氧化膜去除方法采用上述第一方面所述的氧化膜去除方法。

第三方面，一种适用于金属氧化膜难去除表面的活性钎剂，由包括如下质量配比的原料组分制成：

氯化亚锡100质量份，

浓盐酸200～250质量份，

锌粒950～1050质量份。

根据本发明提供的一种活性钎剂、金属氧化膜去除方法及挂锡方法，具有以下有益效果：

(1)针对金属氧化膜难去除零件，本发明采用特定组成的活性钎剂，在盐酸溶液中加入了特定配比的氯化亚锡和锌粒，使难去除铬镍基氧化膜进一步分解活化，挂锡钎焊时，提高了钎缝的润湿性和结合力，有效控制了气孔、氧化、夹渣、未钎着等超标缺陷的产生，从而获得满足钎焊缝要求的性能指标；

(2)本发明中氧化膜去除工艺和挂锡工艺，采用特定的参数，如在钎剂中的浸泡时间、清洗的时机、清洗至挂锡的时间间隔等，保证了钎焊前零件的清洁状态和钎焊时的有效性，且规范化的氧化膜去除工艺和挂锡工艺步骤是批产化的有力支撑。

附图说明

图1为挂锡设备结构示意图；

图2为镍铬合金波纹管的结构示意图；

图3为镍铬合金波纹管与铝合金法兰盘的窄深槽钎焊装接示意图。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

根据本发明的第一方面，提供了一种适用于金属氧化膜难去除表面的氧化膜去除方法，包括如下步骤：

步骤1，领取并称量配制活性钎剂的原材料，进行活性钎剂的配制：将称量好的氯化亚锡加入浓盐酸中，然后加入锌粒至饱和状态，充分反应；

步骤2，将金属氧化膜难去除零件待钎焊区域进行机械清理，清洗后放入活性钎剂中浸泡，实施金属氧化膜的去除。

在本发明步骤1中，基于100质量份的氯化亚锡，浓盐酸的用量为200～250质量份，锌粒为950～1050质量份。

本发明中，由于活性钎剂针对的是铬、镍及其合金等金属氧化膜难去除零件，因而对其活性钎剂的去氧化膜活性要求较高，钎剂配制时采用单质锌，提高了锌离子的有效加入量，且易于达到锌饱和，对难去除氧化膜的去除效果显著增强。

本发明中，活性钎剂原料的配比能够满足锌块的加入量达到饱和且无多余锌块残留在钎剂配置体系中，避免了锌块加入量不足导致的钎剂活性低、以及锌块加入量过量导致后续捞除锌块的繁琐操作。

在本发明步骤1中，锌粒的粒径为10～20mm。锌粒的粒径对活性钎剂配制的安全稳定性以及时效性密切相关，若粒径较小且小于上述范围的最小值，则钎剂配制时反应剧烈，产生大量氢气，存在较大的生产风险；若粒径较大且大于上述范围的最大值，则反应耗时远超过12h，时效性难以满足，在超过规定时间后甚至需要捞除锌块的繁琐操作。

在本发明中，氯化亚锡属于无机盐类活化剂，能够去除零件表面氧化膜，并形成保护层，提高钎料的润湿性。在本发明步骤1中，活性钎剂配制选择在通风均匀场地进行，包括按工艺配比称取相应用量的盐酸、氯化亚锡和锌粒，放入玻璃容器中，在通风条件下，反应20min以上，达到溶液饱和；优选反应6h以上，更优选反应12±1h。

在本发明步骤2中，将金属氧化膜难去除零件待钎焊区域进行机械清理，清洗后放入活性钎剂中浸泡的具体方式为：将零件钎焊区域用锉刀、钢丝刷、砂纸等机械方式打磨干净，将打磨后的零件先用汽油清洗，然后再用酒精清洗并吹干，放入装有活性钎剂的容器中，浸泡5～20s完成化学去膜处理。机械清理保证零件表面无杂质、油污，化学处理保证铬镍合金的金属零件表面难去除氧化膜得到有效的分解处理。

其中，本发明人经过大量试验，确定零件在活性钎剂中的最佳浸泡时长为5s～20s。化学去膜时间过短，氧化膜难以去除干净，时间过长，由于腐蚀性造成基材损伤如表面发黑。

根据本发明的第二方面，提供了一种挂锡方法，包括：

步骤1，步骤1，领取并称量配制活性钎剂的原材料，进行活性钎剂的配制：将称量好的氯化亚锡加入浓盐酸中，然后加入锌粒至饱和状态，

步骤2，将金属氧化膜难去除零件待钎焊区域进行机械清理，清洗后放入活性钎剂中浸泡，实施金属氧化膜的去除；

步骤3，将浸泡完成的金属零件放入熔锡的坩埚内挂锡；

步骤4，对挂锡后零件进行中和清洗。

其中，步骤1和步骤2构成的氧化膜去除方法与第一方面中技术方案一致，在此不再赘述。

本发明中，步骤3通过以下方式实施：将完成化学去膜处理的金属零件从活性钎剂中取出后，迅速放入熔锡的坩埚挂锡，匀速转动一周后，取出零件，确保挂锡层均匀一致。挂锡设备示意图如图1所示。

进一步地，在完成步骤2后至实施步骤3挂锡操作前的时间间隔小于1.5min。

本发明中，步骤4中和清洗包括：

步骤4.1，配制2％～5％的氢氧化钠溶液；

步骤4.2，将零件在无水酒精中清洗后，立即进行中和处理，浸泡2～5min；

步骤4.3，将零件从氢氧化钠溶液中取出，中和后的产品零件放入50～80℃流动热水中冲洗3分钟以上，可用毛刷刷洗挂锡处，然后放入酒精中清洗并吹干；

步骤4.4，对零件进行中和检测，中和检测合格的产品零件放入真空干燥箱烘干。

在本发明步骤4.1中，配制2％～5％的氢氧化钠溶液的具体方式为：将氢氧化钠缓慢放入50～80℃热水中，不停地搅拌至均匀溶液状态。

在本发明步骤4.2中，采用2％～5％的氢氧化钠的溶液进行中和处理包括：使用可以搅动零件的不锈钢勾，勾住零件不断在50～60℃氢氧化钠溶液中快速搅动，确保零件充分中和。

在本发明步骤4.4中，中和检测过程包括：对挂锡中和清洗后的零件在挂锡处滴上蒸馏水，用14级ph试纸检查，至符合5～8级合格要求为止，否则重洗，直到合格为止。

在本发明步骤4.4中，使用真空干燥箱烘干时，烘干温度60～80℃，真空度45～55kpa(表压)，烘干时间1～1.5小时。

根据本发明的第三方面，提供了一种适用于金属氧化膜难去除表面的活性钎剂，由包括如下质量配比的原料组分制成：

氯化亚锡100质量份，

浓盐酸200～250质量份，

锌粒950～1050质量份。

其中，锌粒的粒径为10～20mm。

实施例

实施例1

如图2和图3所示，镀镍的镍铬合金波纹管与铝合金法兰盘的窄深槽钎焊装接，兼顾镍铬合金机械性能好和铝合金轻质的优点，用于承受高频震动、弯矩、低温等复杂恶劣工况的管路关键联接件。镀镍的镍铬合金波纹在钎焊前进行氧化膜去除和挂锡操作。具体如下：

(1)钎剂原料准备：

a.选用托盘天平：盘天平代号规格为hctp11b5，最大称量500g；

b.称取原材料：称量浓盐酸350g，gb622-89，分析纯；称量氯化亚锡15g，gb638-88，分析纯；称量锌粒150g(粒径10～20mm)，gb470-83；

c.配备劳保防护用品：防护胶皮手套若干副；

d.检查配制场地：配制场地需配有通风设备，包括可密闭配制操作室、烟尘过滤器、排风管道、排风机等。

(2)活性钎剂的配制：

将称量好的氯化亚锡加入浓盐酸中，然后加入锌粒，反应12h，放入广口瓶中加盖备用，现用现配制；

(3)金属氧化膜的去除：

3.1将零件待钎焊处用砂纸打磨光亮；

3.2将打磨后的零件先用汽油清洗，然后再用酒精清洗并吹干；

3.3将打磨清洗好的待钎焊零件在敞口玻璃容器内的活性钎剂中浸渍，浸渍高度没过零件，浸渍时间为15秒；

(4)挂锡

4.1将浸渍过的零件取出后，立即在熔锡的坩埚内挂锡，转动一周后取出，应均匀挂一层锡层，若第一次未挂均匀，浸钎剂后再挂锡；

4.2将挂锡后的零件在无水酒精中用毛刷刷零件表面附着物，然后立即进行中和处理。中和处理时，包括如下步骤：

a)在5％的氢氧化钠水溶液中中和处理3min；

b)将零件从氢氧化钠水溶液中取出，在流动的60℃热水中清洗，时间不少于3分钟，用毛刷刷洗挂锡处；

c)在酒精中清洗并吹干；

d)用ph试纸检测清洗质量：等清洗吹干后，在挂锡处滴上蒸馏水，用14级ph试纸检查，应符合5～8级合格要求为止，否则重洗，直到合格为止；

f)将中和清洗合格的零件进行真空烘干，烘干温度80℃，真空度50kpa(表压)，烘干时间1.5h。

采用上述氧化膜去除+挂锡后的镀镍镍铬合金波纹管与镀铜灌锡后铝合金法兰盘窄深槽实施钎焊装接：

将铝合金法兰盘置入钎焊炉内加热至钎料(锡)熔化并取出；

将挂锡后的镍铬合金波纹管装入灌锡后的窄深槽，待钎料固化；

进行钎焊后组合件的清洗、钎缝清理，并交接检查：

钎焊后的组合件放入80℃流动的热水中清洗后，吹干；

放入酒精中浸泡30min后，清洗并吹干。

对钎焊后结合件进行工业ct扫描检查、内窥检查、焊缝结构压力、及疲劳结合力试验，对50个波纹管-法兰盘钎焊结构件进行检测，钎缝合格率可达96％。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。