銲接角度來看鋁合金性質

2013-06-05

使用在半導體之真空環境裡,對於鋁合金的合金材料種類、表面處理方式,以及銲接等方面所面臨的問題,都須謹慎地處理。與不銹鋼比較起來,鋁合金在銲接方面所面臨的困難度較不銹鋼大。比較兩者之間的差異,會發現鋁合金具有以下幾種特性:

1.具有高於不銹鋼約10倍以上的熱傳導率:

鋁合金銲接時熱量會大量的被分散,不但不容易達到熔化溫度,其熱影響區的範圍也很廣。在這種情況下,相對地就需要輸出功率密度較大的熱源,因此銲接時所需要的熱源密度之條件變動很大;再者就是銲接時產生熔化的鋁之凝固速度很快。

2.熔化潛熱約為不銹鋼的1.5倍:

鋁合金雖其擁有較低的熔點(~660℃),卻需要較大的熱輸入量,因此銲接過程易造成相對較大之熔池。

3.線膨脹率為不銹鋼的2倍以上:
鋁合金在將厚度薄的板件與厚的板件銲接在一起時,會出現比較嚴重的歪斜,有時候甚至會造成裂縫。

4.熔化後的鋁合金之表面張力約為不銹鋼的1/2:

鋁合金相較其它金屬其熔池容易往下垂,仰銲不容易進行。(可藉由專業技術人員處理之)
5.鋁合金的表面具有強固且高熔點(大約2015℃)的氧化皮膜:
鋁合金表面總覆蓋這種皮膜不但會妨礙母材與母材或者母材與焊材之間的接合,也會殘留在熔化後的鋁合金之中,使銲接容易出現瑕疵。

6.鋁合金在化學性質上屬於活性,因此表面會形成氧化膜:
熔融狀態的鋁合金與固體狀態時比較,會發現熔化後的鋁合金之氫氣融解度明顯變高,可以大量(660℃的固體時0.36、液體時0.68,850℃時2.15㏄/100gr.Al)融解吸收氫氣。由於熔化後的鋁合金之凝固速度很快,因此在銲接時所融解的氫氣容易變成氣泡殘留下來,造成漏氣或者降低板件接縫的強度。
7.鋁合金可分為熱處型及加工硬化型:
鋁合金處於熱處理合金或者是加工硬化材料的情況下時,因為受到銲接時的熱度所影響,會導致母材的機械性強度出現劣化的現象。