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304不锈钢软钎焊用钎剂研究

作　者: 管永星
导　师: 薛松柏
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 304不锈钢软钎剂钎缝氧化膜钎焊性能
分类号: TG425
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来，304（0Cr18Ni9）不锈钢在“管路系统”的应用越来越广泛。鉴于304不锈钢熔化焊和中、高温钎焊存在的由于晶间敏化、Cl-离子导致的钎缝腐蚀、泄漏问题经常发生，国内外相继研发出了304不锈钢软钎料，并采用软钎焊方法进行钎焊，但是钎剂活性始终达不到要求。本文基于活性成分的助焊机理和反应规律的研究，旨在研发出能与“304不锈钢钎焊用软钎料”匹配使用、顺利实现304不锈钢低温钎焊（<300℃）的软钎剂配方。试验选用有机亚锡盐、有机酸、有机胺三类活性物质复合作为活性剂（甲基磺酸亚锡、己二酸、三乙醇胺，22.0wt.%、12.0wt.%、7.0wt.%）；采用配方均匀设计方法优化了一元醇、多元醇及醚复配的溶剂体系（异丙醇、丙三醇、乙二醇丁醚，复配比例为0.260：0.355：0.385，24.0wt.%）；选择聚乙二醇（35.0wt.%）作为成膜剂；采用正交试验方法优化并得到了最佳钎剂配方。在此基础上，通过添加乳化剂6500（0.5wt.%）进行钎剂的“类固态”处理以方便应用。对304不锈钢表面氧化膜与钎剂的反应及其去除机制进行了详细讨论；对钎焊接头的力学性能及钎剂的物理化学性能进行了测试和评估。本试验研制的304不锈钢软钎焊用膏状钎剂型号为FS213C，其性能如下：Sn-Cu-Ni钎料配合该钎剂在304不锈钢表面的铺展面积为157.49mm2，比H3PO4-C2H5OH和ZnCl2-NH4Cl钎剂分别提高402.2%、387.7%；钎焊接头抗拉和抗剪强度分别为22.72MPa和33.93MPa，优于现有文献报道的数据；接头断口表面洁净，没有空洞、夹杂现象，说明钎剂净化和保护效果明显；钎缝水压试验结果达到20MPa，远大于不锈钢水管设计压力值和实际工作压力值；钎剂外观性能、腐蚀性能、填缝性能、工艺性能等均符合国家标准。304不锈钢软钎焊用钎剂的研制为304不锈钢管件在工程上的广泛应用提供了关键的技术支持，可用于家用、商用“供水系统”中304不锈钢管道的连接。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-15
第一章绪论  15-34
  1.1 304 不锈钢焊接的研究现状  15-26
    1.1.1 304 不锈钢熔化焊的研究现状  16-19
    1.1.2 304 不锈钢钎焊的研究现状  19-24
    1.1.3 304 不锈钢钎焊存在的问题  24-26
  1.2 不锈钢钎焊用钎剂的研究现状  26-31
    1.2.1 不锈钢钎焊用钎剂的分类  26-27
    1.2.2 不锈钢软钎焊用钎剂的研究现状  27-30
    1.2.3 304 不锈钢软钎焊用钎剂存在的问题  30-31
  1.3 课题研究的背景及意义  31-33
  1.4 本文的主要研究工作  33-34
    1.4.1 研究目标  33
    1.4.2 研究内容  33-34
第二章试验过程及研究方法  34-42
  2.1 试验研究的技术路线  34
  2.2 试验材料及设备  34-36
    2.2.1 试验材料  34-35
    2.2.2 试验设备  35
    2.2.3 钎剂配制  35-36
  2.3 试验设计方法  36-38
    2.3.1 均匀设计和配方均匀设计  36-37
    2.3.2 正交设计  37
    2.3.3 均匀设计与正交设计比较  37-38
  2.4 钎料铺展试验  38-40
    2.4.1 钎料对母材的润湿和铺展  38-39
    2.4.2 铺展试验的过程与步骤  39-40
  2.5 钎缝力学性能试验  40-41
    2.5.1 钎焊接头强度测试  40-41
    2.5.2 接头断口形貌分析  41
    2.5.3 钎缝水压试验  41
  2.6 钎剂分类和性能评价  41-42
    2.6.1 软钎剂的分类  41
    2.6.2 软钎剂性能评价  41-42
第三章主要组分对新研制钎剂性能的影响  42-61
  3.1 引言  42-43
  3.2 钎剂主要组分的选择及其物理化学性质  43-50
    3.2.1 活性剂  43-48
    3.2.2 溶剂  48-49
    3.2.3 成膜剂  49-50
    3.2.4 添加剂  50
  3.3 单组分活性剂对铺展效果的影响  50-53
    3.3.1 单因素试验安排  50-51
    3.3.2 磺酸亚锡含量对钎料铺展性能的影响  51
    3.3.3 己二酸含量对钎料铺展性能的影响  51-52
    3.3.4 三乙醇胺含量对钎料铺展性能的影响  52-53
  3.4 溶剂复配比例的优化  53-59
    3.4.1 配方均匀设计表的生成  53-54
    3.4.2 配方均匀设计试验安排  54-55
    3.4.3 试验数据的直观分析  55
    3.4.4 试验数据的回归分析  55-59
  3.5 本章小结  59-61
第四章 304 不锈钢软钎焊用钎剂配方优化  61-76
  4.1 引言  61
  4.2 钎剂配方的正交设计优化  61-66
    4.2.1 正交试验的因素和水平  61
    4.2.2 正交试验的结果分析  61-64
    4.2.3 正交优化钎剂配方的试验验证及对比  64-66
  4.3 钎剂类固态处理  66-69
    4.3.1 不同含量乳化剂对钎剂形态的影响  66-67
    4.3.2 不同含量乳化剂对铺展效果的影响  67-68
    4.3.3 乳化剂的作用分析  68-69
  4.4 钎剂各组分对钎剂性能的综合影响  69-74
    4.4.1 活性剂与氧化膜的反应及其去除机制  69-73
    4.4.2 溶剂和添加剂对钎剂性能的影响  73
    4.4.3 钎剂各组分对铺展效果的综合影响  73-74
  4.5 本章小结  74-76
第五章新研制钎剂的钎焊性能研究  76-88
  5.1 引言  76
  5.2 304 不锈钢钎焊接头力学性能研究  76-85
    5.2.1 接头外观  76-78
    5.2.2 力学性能测试  78-79
    5.2.3 断口宏观形貌  79
    5.2.4 断口扫描分析  79-85
  5.3 304 不锈钢水管钎焊接头的钎缝水压试验  85
  5.4 新研制钎剂的分类和性能评价  85-87
    5.4.1 钎剂的分类  85-86
    5.4.2 外观性能  86
    5.4.3 腐蚀性能  86
    5.4.4 填缝性能  86-87
    5.4.5 工艺性能  87
  5.5 本章小结  87-88
第六章结论  88-90
参考文献  90-95
致谢  95-96
在学期间的研究成果及发表的学术论文  96

304不锈钢软钎焊用钎剂研究

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