泡沫铝的焊接-实验结果分析

焊件的表观质量
焊件的表观质量是判断钎焊质量的第一步，按照实验步骤要求，每个试样焊接完成后，均应对接头进行表观质量检查，一是看是否焊上，二是看有没有出现明显的焊接缺陷。实验结果表明，各种焊接工艺得到的接头，表观质量存在差异。
实验1至实验8获得的试样，表观质量检查没有出现明显的焊接缺陷，接头效果与图6.1a相似。实验9与实验10 所用的钢板是镀锌钢，焊后未形成接头。实验11中的泡沫铝已经熔化断裂，实验12和实验13虽形成了接头，但质量很差，焊接缺陷非常严重。

泡沫铝/镀锌钢钎焊结果分析
实验9与实验10均未形成焊接接头，从照片上看出，镀锌钢板表面只留下了轻微斑块状痕迹。从Al-Zn二元合金相图进行分析，两者在实验温度下可以形成共晶，且钎焊的保温时间已足够长，焊接失败的原因应在镀锌钢本身。
各种镀锌方法中，热镀锌法因质量好、成本低而占据了主导地位。工业中常用的锌花钢板，是在Zn的基础上添加了少量Pb、Sb和0.01%-30%A1而获得的。为了提高抗氧化性，镀锌层中AI的含量往往比较高。
镀锌层保护着内部的钢，而镀层本身却在不断地发生着大气腐蚀。在有水时，Zn发生有氧参与的电化学腐蚀:
Zn === Zn²⁺+2e
O₂+ 2H₂O+4e === 4OH^-
Zn²⁺+20H^- === Zn(OH)₂
空气中的CO₂与Zn(OH)₂反应而生成ZnCO₃。当空气干燥、锌表面无水时则生成氧化锌:
2Zn+O₂ === 2ZnO
由于大气腐蚀形成了由ZnO、Zn(OH)₂和ZnCO₃组成的防锈层，加上镀层合金中的AI氧化形成Al₂O₃，镀锌钢表面致密的氧化层保护了内部的钢免受大气腐蚀，也成为了钎焊的障碍，因为焊前的清理几乎不可能做到完全去除氧化层而又不破坏镀锌层。

火焰钎焊结果分析
实验11是泡沫铝在上方，不加压力的火焰钎焊。实验过程中，火焰直接加热泡沫铝，热量流向为泡沫铝→钎剂与钎料→钢板。而泡沫铝的熔点比钢低，且加热时颜色不发生变化。实验过程中发现，直至泡沫铝熔化，焊缝仍未形成。从图6.ld可明显看出，泡沫铝已熔化，钢板表面有局部位置形成焊瘤。这样的工艺不适合泡沫铝/钢的火焰钎焊。
在实验11的基础上，将钢板置于上方进行钎焊，即实验12。这种情况下，热量的流向为钢板-→钎剂与钎料→泡沫铝。火焰的直接加热位置在钢板表面，至钢板表面出现暗红色时加热停止。从图6.1e看出，焊接接头己形成，但是泡沫铝仍有大量熔化，且一侧的孔洞发生了塌缩。在实验后期分析阶段，此试样因大块区域未焊合，接头强度太低，在内应力作用下脱开。
实验12足在实验11的基础上对钢板施加压力。这种情况下，焊缝的装配问隙减小，多余的液相被从焊缝中挤出，形成了较好的接头。但是泡沫铝发生了熔化，说明温度仍偏高。