2．1铝及铝合金的钎焊
铝及铝合金密度较小，一般在2.7±0.1g/㎝3之间，对于铝合金则视其中重金属或轻金属的含量而密度略有起伏。纯铝的电导率与退火铜相比约为后者的60%，铝合金则约为50%，含Mg量高的铝合金其比电导率则还要低一些。铝合金的热力学性质一般比较接近，比热容在0.9J/g·℃(20℃)左右，线膨胀系数在23μm/m·℃左右，与纯铜、黄铜、钢相比比较大。
2．1．1铝及铝合金的钎焊性
纯铝和铝锰合金的硬钎焊性最好，表面氧化物可以用钎剂清除。对于铝镁合金来讲，其钎焊性受到含镁量的影响。当含镁量ω（Mg）﹥1.5%时，随着含镁量的增加，钎焊性变坏；当含镁量ω（Mg）﹥2.5%时，钎焊困难，不推荐用钎焊方法来连接。 硬铝的钎焊性很差，主要问题是发生过烧。以LY12为例，加热温度超过505℃后，由于发生过烧，合金的强度和塑性均显著下降，因此，钎焊温度必须控制在505℃以下。由于缺少合适的钎料，导致其钎焊性很困难。 LC4超硬铝在温度超过470℃时就发生过烧，故除采用快速加热的钎焊方法（如浸渍钎焊）外，不宜进行硬钎焊。
锻铝合金中LD2硬钎焊性比较好。它的固相线温度为593℃，故应在低于590℃的炉中进行钎焊为宜。LD6合金的含镁量也不高，对焊接性没有影响。但它的固相线温度在555℃左右，因此过烧的敏感性比LD2大得多。LD6的硬钎焊温度以500～550℃为宜，但在600℃以下进行的浸渍钎焊，对其力学性能无不良影响。这是由于浸渍钎焊加热速度快，过烧过程来不及发展。LD9、LD10合金虽然含镁量并不高，但其固相线温度低而使钎焊困难。
ZL102铸铝合金是非热处理强化合金，固相线温度577℃，故必须在低于577℃温度下钎焊。由于它的含硅量高，使钎料难以润湿。ZL202铸铝合金含铜量比较高，固相线温度低，钎焊温度高于550℃就容易出现过烧现象，因此难以钎焊。ZL301铸铝合金由于含镁量高，不能钎焊。
2．1．2铝的钎剂钎焊
2．1．2．1 铝的氯化物钎剂钎焊
（1） 铝的氯化物钎剂
这是目前应用较广的一类钎剂。它的组成原理是：以碱金属或碱土金属的氯化物的低熔点混合物为基本组分，加入氟化物作为去膜剂，经常还加入某些以溶重金属的氯化物充当活性剂[2]。
采用碱金属或碱土金属氯化物的二元或三元混合物作基本组分，首先是它们的熔点能满足钎焊铝的要求；其次，它们和铝没有明显的作用，能很好的润湿铝和铝的氧化物。其中，碱金属的氯化物还具有小的表面张力。可供选择的低熔点氯盐混合物有两类：一类含氯化锂；另一类不含氯化锂。二者熔点虽均能满足要求，但从钎剂的其它性能看存在差别。含氯化锂的钎剂活性较强，粘度较小，熔点较低，有利于保证钎焊质量。不含或含氯化锂过少的钎剂，粘度较大，熔点较高，流动性较差，使用中还容易产生变质或产生沉渣，不利于钎焊。因此目前广泛使用的是含氯化锂的钎剂，它们通常以LiCl-KCl二元系或LiCl-KCl-NaCl三元系为基体。在二元系和三元系中，熔盐的粘度均随氯化锂的浓度增大而减小。虽然氯化锂的钎剂在性能上有显著的优点，但由于氯化锂价格昂贵，提高了生产成本。因此不含氯化锂的钎剂也仍然得到重视和一定范围的采用。
为了使钎剂具有去除氧化膜的能力，必须加入氟化物。这类钎剂去除氧化膜的速度和效果与加入的氟化物去膜剂的种类和数量有关。例如，氟化钠和氟化钾在一定含量范围内能显著地提高钎剂的去膜能力，促进钎料铺展。但添加量过多，使钎剂熔点升高，表面张力增大，反而使钎料铺展变差，即钎料的流动系数K下降。添加AlF3、LiF、Na2AlF6也存在类似情况。因此，钎剂中的氟化物添加量是受到限制的。
为了增加钎剂的去膜能力，需要加入一些易熔重金属的氯化物来提高钎剂的活性。用得较多的是氯化锌、氯化亚锡和氯化镉。钎焊时，其中的锌、锡和镉被还原析出，沉积在母材表面，促进去膜和钎料铺展。
1)氯化物钎剂去膜机理
氯化物钎剂一般都以碱金属和碱土金属的氯化物为载体，以重金属氯化物为反应剂，少量氟
化物作为抑制剂，在钎剂中起抑制作用。如NaF、KF等。钎剂在铝表面熔化铺展后，由于铝表面的Al2O3与Al热膨胀系数有差异，造成氧化膜上形成微细裂纹，促使钎剂中反应成分如ZnCl2与铝发生反应：
ZnCl2+Al→AlCl3+Zn↓
反应结果在铝表面出现一层Zn置换层,Zn在钎焊温度下成熔融状，并与Al合金化。这样就可去除铝（或铝合金）表面的氧化膜薄膜。同时形成的AlCl3沸点为193℃，钎剂中产生大量泡沫。抑制剂NaF(或KF)即与AlCl3反应：
AlCl3+NaF→AlF3核酸外切酶+NaCl
这样就大大减少泡沫的有害作用。
2)钎剂的实际配方
钎剂的实用效果与组元有害杂质（Fe、Mg等）的含量和配制工艺有很大关系。如果组元中特别是LiCl、ZnCl2、SnCl2等脱水不尽或发生水解将大大降低钎剂的活性。钎剂应当采用熔炼方法配制，然后在密闭下球磨粉碎。直接用原组元不经熔融迳直在室温球磨混匀是不允许的。
在表2-1 中序号为17，18的171B和172B钎剂对于含Mg量较高的铝合金有特殊的活性，其
中应用了界面活性剂Tl+。它的特殊活性机制尚未有深入研究，看来它与镁无论在液相或固相都有很大的互溶度以及它与镁间很大的熔盐电位差是促成它易被镁还原并合金化的原因。其它所有界面活性剂离子，除Zn略强外，都不具备这以条件。可能这是它去除镁氧化膜活性较强的原因。遗憾的是Tl+离子，包括所有的铊盐都是管制的B级剧，这就限制了它的使用。在特殊条件下使用时也要特别注意它的安全防护。此外，Cd2+离子也是有毒的，它的特殊优点在于容易脱水，不易吸湿也不易水解，比Zn2+，Sn2+稳定得多。这时它难于被完全取代的主要原因。
表2-1 铝用硬钎剂的配方和应用
序号 | 钎剂代号 | 钎剂组成 (质量分数)（%） | 熔化温度/℃ | 特殊应用 | 文献 |
1 | QJ201 | H701LiCl32-KCl50-NaF10ZnCl28 | ≈460 | | [19.1] |
2 | QJ202 | LiCl42-KCl28-NaF6-ZnCl224 | ≈440 | | |
3 | 211 | LiCl14-KCl47-NaCl27-AlF35-CdCl24-ZnCl23 | ≈550 | | |
4 | YJ17 | LiCl41-KCl51-KF3.7-AlF34.3 | ≈370 | 漫沾钎焊 | |
5 | H701 | LiCl12-KCl46-NaCl26-KF-AlF310-ZnCl21.3-CdCl24.7 | ≈500 | | |
6 | Ф3 | NaCl38-KCl47-NaF10-SnCl25 | | | |
7 | Ф5 | LiCl38-KCl45-NaF10-CdCl24-SnCl23 | ≈390 | | |
8 | Ф124 | LiCl23-NaCl22-KCl41-NaF6-ZnCl28 | | | |
9 | ФB3X | LiCl36-KCl40-NaF8-ZnCl2中山舰事件之谜16 | ≈380 | | |
10 | | LiCl(33-50)-KCl(40-50)-KF(9-13)-ZnF2(3)-CdCl2(1-6)-PbCl2(1-2) | | | |
11 | | LiCl80-KCl14-K2ZrF66 | ≈560 | 长时加热 | |
12 | | ZnCl2(20-40)-CuCl2(60-80) | ≈300 | 反应钎剂 | 旬阳县神河中学 |
13 | | LiCl(30-40)-NaCl(8-12)-KF(4-6)-AlF3(4-6)-SiO2(0.5-5) | ≈560 | 表面生成Al-Si层 | |
14 | 129A | LiCl11.8-NaCl33.0-KCl49.5-LiF1.9-CdCl22.2-ZnCl21.6 | 550 | | |
15 | 1291A | LiCl18.6-NaCl24.8-KCl45.1-LiF4.4-CdCl24.1-ZnCl23.0 | 560 | | |
16 | 1291X | LiCl11.2-NaCl31.1-KCl46.2-LiF4.4-CdCl24.1-ZnCl23.0 | ≈570 | | |
17 | 171B | LiCl24.2-NaCl22.1-KCl48.7-LiF2.0-TlCl23.0 | 490 | | |
18 | 1712B | LiCl23.2-NaCl21.3-KCl46.9-LiF2.8- TlCl2.2-CdCl22.0)-ZnCl2(1.6) | 485 | | |
19 | 5522M | CaCl233.1-NaCl16.0-KCl39.4-LiF4.4-ZnCl2受益人评价3.0-CdCl24.1 | ≈570 | 少吸湿 | |
20 | 5572P | SrCl228.3-LiCl60.2-LiF4.4-CdCl24.1-ZnCl23.0 | 524 | | |
21 | 1310P | LiCl41.0-KCl50.0-ZnCl23.0-CdCl21.5-LiF1.4-NaF0.4-KF2.7 | 350 | 中温铝钎剂 | |
22 | 1320P | LiCl50-KCl40-LiF4-SnCl23-ZnCl23.0 | 360 | 适用Zn-Al钎料 | |
| | | | | |
（2）钎料
1）Al-Si系钎料
Al-Si系钎料主要是指以Al-Si共晶成分为基的钎料。也包括亚共晶、过共晶以及添加元素不高于5%的Al-Si合金。这一系列的钎料强度、钎焊性能、抗腐蚀性能好，并且和母材泽一致。这一系列钎料可以进行变质处理，大大增加钎料和钎缝的韧性和折弯性能。 Al-Si合金系为共晶系，共晶点含Si12.6%，温度577℃。共晶组织中的Si相在铸态成蜷曲的片状，金相的界面成线状，力学性能较差，可对其进行某些微量元素得变质处理，因此变成树枝状，金相的截面呈蠕状，如再经一定的保温处理则相会进一步变成球粒状[4]。变质的钎料在钎焊后仍能保持某些变质结构李茂贞[5]，钎缝的强度因此大大提高。
图 2-1 Al-Si系相图
钎焊后的冷却速度对Al-Si共晶钎料钎缝的结构有很大的影响。在添加某些变质剂元素后这种影响更加敏感。Al-Si共晶随着冷却速度加快，一般只是Si相组织变细，但并不改变其片状晶的外形，在加入某些微量杂质元素后随着冷却速度加快，Si相形貌开始由片状转变为树枝状。许多种元素都可作为变质剂，其中Na、Sr、La为比较敏感，其添加量只需0.1%~
0.01%。通过钎焊后较快的速度冷却有利于钎缝强度的增加。钎料的加工性能优良可以方便的加工成丝或箔。
2）Al-Si-Cu-Zn系钎料
在Al-CuAl2新疆艾滋病事件-Si的赝三元系中有一个三元共晶点[6]，含(Cu)26.7%，ω(Si)5.0%，温度525℃。这一组成常用作液相点较低的钎料。在Al-Si钎料中加入Cu后钎料的流动性显著增加。此三元共晶钎料由于CuAl2金属间化合物的含量很高，因而很脆，只适于铸成条而难于加工成丝和箔。如果ω(Al)含量增加3%～5%，进入Al的液相区则可以提高此钎料的热加工性能，但液相点则相应提高至约540℃左右。Al-Si-Zn的相图三元共晶点E的组成为ω(Si)0.04%，ω(Al)5.10%，ω(Zn)94.86%，Al-Si。共晶钎料加入Zn后，钎料的润湿性和流动性均有加强。随着Zn浓度增加，Si的溶解度迅速下降。 该钎料体系中由于没有生成化合物，加工性能比较好，可以制成丝或带的形状。
3）Al-Cu-Ag-Zn系钎料
在Al-Al2Cu-Ag2Al的赝三元系中有一个三元共晶点[7]，含ω(Al)40.0%,ω(Cu)19.3%，ω(Ag)
40.7%，温度500℃。此共晶点成分作钎料有很大的优点，流动性极好，镀覆性能也很好，泽与Al母材较一致。缺点是比较脆。
4）Al-Ge-Si系钎料
本钎料的基本合金是Al-Ge系。它的相图见图2-2 。它是一简单共晶系共晶点成分为ω（Ge）55%，温度为423℃。流动性很好，铺展性极佳。体系内虽无化合物生成，但因共晶点含Ge量高达55%，极脆，铸条几乎无强度，落地便碎。由于共晶温度423℃处于难得的中温铝钎焊范围内，且钎焊工艺性能极佳，仍为人重视。使用时采用一些特殊措施，例如间隙应该减小，不要超过0.1mm。钎后钎缝在钎焊温度下作适当保温处理，可以得到较高的强度。Ge和Si在周期系中同族，物理化学性质极为相似，而且Al-Si和Al-Ge同为共晶系，前者通过添加某些变质剂元素获得变质结构，从而大大提高钎料和钎缝的强度。而后者却从实践和理论上都证明不可能获得Si的那种变质结构，但溶入Ti等难熔金属对Ge片状晶有聚集成块状晶的趋势[8]。
图2-2 Al-Ge系相图 图2-3Al-Ge-Si系相图[9]
Al-Ge-Si系由于添加了Si而能改善Al-Ge系合金性能。本系的相图见图2-3所示。由于Ge-Si二元系是一连续固溶体体系，所以相图中只有一条二元共晶线由Al-Si系的e1联至Al-Ge系的e2为止。这条联系线上各点的组成与温度的关系见表2-13所例。由e1 -e2诸点Si，含量逐渐增加，Ge-Si固溶体分散相能被变质的倾向也随之加强。含（Ge）量少于41.8%组成的合金已有可能产生较明显的变质结构[9]。本系中序号从3至6的各组成合金，经Na，Sr或La变质后都证明是有很大意义的钎料合金，钎焊工艺性能甚佳。液相点温度覆盖范围从480℃～550℃。
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