ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЦИНКОВЫХ ПРИПОЕВ СО СПЛАВАМИ АЛЮМИНИЯ ПРИ НАНЕСЕНИИ ТРЕНИЕМ
- Авторы: Шаргаев Е.О.1, Пашков И.Н.1
-
Учреждения:
- Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)
- Выпуск: № 4 (2020)
- Страницы: 58-66
- Раздел: Статьи
- URL: https://vektornaukitech.ru/jour/article/view/59
- DOI: https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-4-58-66
- ID: 59
Цитировать
Полный текст
Аннотация
В настоящее время в связи с поиском более экономичных и надежных процессов соединения алюминия, а также продуктов, которые невозможно изготовить с применением флюса, весьма актуальной является задача применения методов бесфлюсовой пайки сплавов на основе алюминия. Отсутствие описания процессов и механизмов бесфлюсовой пайки методом трения припоя о поверхность алюминия ставит важную задачу их изучения и подробного изложения. Для исследований были получены сплавы на основе цинка и методом горячего прессования изготовлены прутки припоев. В работе с использованием метода трения прутка о поверхность нагретой алюминиевой подложки были определены минимальные температуры схватывания цинковых припоев различных составов с поверхностью алюминия. Экспериментально доказано, что эти температуры коррелируют с температурами ликвидуса этих сплавов и имеют близкие значения. Получена зависимость минимальных температур схватывания от содержания алюминия и меди в припое. Исследовано влияние состояния поверхности основного металла на площадь растекания цинкового припоя Zn-4%Al при нанесении трением. В результате проведенных экспериментов были определены площади растекания припоя по поверхности подложки из алюминиевого сплава АД31 в зависимости от шероховатости поверхности основного металла. Установлено, что минимальные температуры схватывания припоев имеют близкие значения по отношению к температурам ликвидуса этих сплавов, а добавление в припой меди снижает эти температуры в среднем на 20 °С на каждый процент добавленной меди. Растекание припоя Zn-4%Al по поверхности алюминиевого сплава АД31 достигает наибольших значений при обработке поверхности шкурками грубой зернистости, с уменьшением шероховатости эффект растекания уменьшается.
Об авторах
Е. О. Шаргаев
Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)
Автор, ответственный за переписку.
Email: eshargaev@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3410-4476
аспирант
РоссияИ. Н. Пашков
Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет)
Email: pashkov_prof@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2511-2845
доктор технических наук, профессор
РоссияСписок литературы
- Zhang H., Chen Y., Luo A.A. A novel aluminum surface treatment for improved bonding in magnesium/aluminum bimetallic castings // Scripta Materialia. 2014. Vol. 86. P. 52-55.
- Yang J., Xue S., Xue P., Lv Z., Dai W., Zhang J. Development of novel CsF - RbF - AlF3 flux for brazing aluminum to stainless steel with Zn - Al filler metal // Materials and Design. 2014. Vol. 64. P. 110-115.
- Zhu Z., Chen Y., Luo A.A., Liu L. First conductive atomic force microscopy investigation on the oxide film removal mechanism by chloride fluxes in aluminum brazing // Scripta Materialia. 2017. Vol. 138. P. 12-16.
- Nagaoka T., Morisada Y., Fukusumi M., Takemoto T. Selection of soldering temperature for ultrasonic-assisted soldering of 5056 aluminum alloy using Zn-Al system solders // Journal of Materials Processing Technology. 2011. Vol. 211. № 9. P. 1534-1539.
- Min D. Ultrasonic semi-solid soldering 6061 aluminum alloys joint with Sn-9Zn solder reinforced with nano / nano+ micron Al2O3 particles // Ultrasonics Sonochemistry. 2019. Vol. 52. P. 150-156.
- Xu Z., Li Z., Peng B., Ma Z., Yan J. Application of a new ultrasonic-assisted semi-solid brazing on dissimilar Al/Mg alloys // Materials Letters. 2018. Vol. 228. P. 72-76.
- Guo W., Luan T., He J., Yan J. Ultrasonic-assisted soldering of fine-grained 7034 aluminum alloys using ZnAl filler metals // Materials and Design. 2017. Vol. 125. P. 85-93.
- Xu Z., Yan J., Zhang B., Kong X., Yang S. Behaviors of oxide film at the ultrasonic aided interaction interface of Zn-Al alloy and Al2O3p/6061Al composites in air // Materials Science and Engineering A. 2006. Vol. 415. № 1-2. P. 80-86.
- Никитинский А.М. Пайка алюминия и его сплавов. М.: Машиностроение, 1983. 192 с.
- Пашков И.Н., Шаргаев Е.О., Базлова Т.А., Баженов В.Е.Пайка термоэлектрического модуля сплавом на основе цинка //Сварочное производство. 2020. № 1. С. 30-35.
- Chidambaram V., Hattel J., Hald J. High-temperature lead-free solder alternatives // Microelectronic Engineering. 2011. Vol. 88. № 6. P. 981-989.
- Kostolný I., Koleňák R. Investigation of the influence of alloying elements in Zn-Al alloy on thermal and mechanical properties // Annals of DAAAM and Proceedings of the International DAAAM Symposium. 2015. P. 699-703. doi: 10.2507/26th.daaam.proceedings.096.
- Pola A., Tocci M., Goodwin F.E. Review of Microstructures and Properties of Zinc Alloys // Metals. 2020. Vol. 10. № 2. P. 253.
- Bazhenov V.E., Pashkov I.N., Pikunov M.V., Cheverikin V.V., Anohin A.A. Interaction of Zn and Zn-4Al, Zn-15Al (wt-%) solder alloys with aluminum // Materials Science and Technology. 2016. Vol. 32. № 8. P. 752-759.
- Koleňák R., Kostolný I. Study of direct bonding of ceramic and metallic materials with Zn4Al solder // Acta Polytechnica Hungarica. 2016. Vol. 13. № 4. P. 1-19.
- Koleňák R., Kostolný I., Čička R. Research of fluxless soldering of high-purity aluminium with solders type Zn-Al // Advanced Materials Research. 2014. Vol. 905. P. 132-136.
- Kang N., Na H.S., Kim S.J., Kang C.Y. Alloy design of Zn-Al-Cu solder for ultra high temperatures // Journal of Alloys and Compounds. 2009. Vol. 467. № 1-2. P. 246-250.
- Murray J.L. The Al-Zn (Aluminium-Zinc) System // Bulletin of Alloy Phase Diagrams. 1983. Vol. 4. № 1. P. 55-73.
- Bazhenov V.E., Pikunov M.V., Pashkov I.N. Isothermal Solidification of an Al-Zn Alloy // Russian Metallurgy (Metally). 2018. Vol. 2018. № 5. P. 445-452.
- Kim S.-J., Kim K.-S., Kim S.-S., Kang C.-Y., Suganuma K. Characteristics of Zn-Al-Cu alloys for high temperature solder application // Materials Transactions. 2008. Vol. 49. № 7. P. 1531-1536.