Bài giảng Công nghệ hàn điện nóng chảy – Chương 6: Đặc điểm công nghệ hàn kim loại màu

6.

C I M CƠNG NGH HÀN
KIM LO I MÀU
6.1 Tính ch t hóa lý và ng d ng hàn c a kim lo i
màu
6.2 Vai trò c a t p ch t trong kim lo i màu khi
hàn
6.3 c đi m chung c a kim lo i màu khi hàn

HBK Hanoi 2005

Ngơ Lê Thơng - B/m Hàn & CNKL

1

6.1 Tính ch t hóa lý và ng d ng hàn c a kim lo i
màu

• Kh i l ng riêng, nhi t đ nóng ch y, nhi t đ sơi, ho t
tính hóa h c nhi t đ cao, đ c bi t tr ng thái nóng
ch y.
• Phân lo i kim lo i màu:

1. Kim lo i nh : Al, Mg và Be, kh i l ng riêng t i đa 2,7 g/cm3.
Nh nh t: Mg.
2. Kim lo i n ng: Cu, Ni, Pb, Zn, Au, Ag, Pd và Pt, kh i l ng
riêng t i thi u 7 g/cm3. N ng nh t: Pt. Riêng Au, Ag, Pd và Pt
là các kim lo i quý.
3. Kim lo i có ho t tính hóa h c và nhi t đ nóng ch y cao: V,
W, Hf, Mo, Ta, Ti, Cr và Zr. nhi t đ cao, đ c bi t là nhi t

đ nóng ch y, chúng d ph n ng hóa h c v i các nguyên t
khác, nh t là các ch t khí có trong khơng khí. Nhi t đ nóng
ch y t i thi u c a các kim lo i này là 1875 oC (c a Cr).
HBK Hanoi 2005

Ngô Lê Thông - B/m Hàn & CNKL

2

1
CuuDuongThanCong.com

/>

6.1 Tính ch t hóa lý và ng d ng hàn c a kim
lo i màu
•
ng d ng trong: k thu t hàng khơng, hóa ch t, v n t i...
• Các k t c u hàn ph bi n nh t: h p kim Al, Mg, và Ti.
•
ng (Cu) và h p kim đ ng: trong ngành ch t o thi t b
hóa ch t (đ ng ng, b ch a) và bình áp l c cho nhi t đ
th p.
• Nhơm (Al) và h p kim nhơm: trong ch t o các lo i b
ch a cho công nghi p th c ph m, hóa ch t, và đ c bi t
trong các thi t b v n t i (máy bay, tàu bi n, tên l a), trong
ngành xây d ng.
• H p kim titan: trong ch t o máy bay, tên l a và các b
ch a trong các ngành ch t o thi t b hóa ch t, đóng tàu và
n ng l ng nguyên t .

• Các kim lo i có nhi t đ nóng ch y cao nh Ta, Nb, Hf, Zr
đ c dùng ch y u trong ngành n ng l ng nguyên t .
HBK Hanoi 2005

Ngô Lê Thông - B/m Hàn & CNKL

3

6.2 Vai trị c a t p ch t
• Ho t tính đ i v i các ch t khí có trong khơng khí: nh
h ng đ n tính hàn và đ n vi c l a ch n các đi u ki n t i
u khi hàn.
• Nhi u kim lo i màu có ái l c m nh v i oxi, nit và hydro.
• Trong kim lo i màu, các lo i khí này làm gi m đáng k
tính d o, t ng đ b n, đ c ng và kh n ng phá h y giòn
c a chúng. Khi hàn nóng ch y, c n tính đ n kh n ng kim
lo i màu ( tr ng thái r n và tr ng thái nóng ch y) h p th
các ch t khí có trong khơng khí.
• Ngồi ra, các t p ch t kim lo i và á kim nh S, Sb, As, Bi,
Si, P, C, v.v. c ng có nh h ng đáng k đ n tính ch t c a
kim lo i màu và h p kim c a chúng. M t s có nh h ng
tích c c (ví d , , P là nguyên t kh oxi trong đ ng).

HBK Hanoi 2005

Ngô Lê Thông - B/m Hàn & CNKL

4

2

CuuDuongThanCong.com

/>

6.2 Vai trò c a t p ch t
T [oC]
Me

(L) + MeO

(L)

Me

(L) + MeO

(S)

Me

(S) + MeO

(S)

T ng tác c a
kim lo i màu v i
oxi

Tnc MeO

Tnc Me

Me

% kh i l

ng

MeO

Nhóm 1: Al, Mg, Be, Zn, Pb và h p kim c a chúng. Ngoài
ra, m t s h p kim c a đ ng và niken v i Zn, Sn, Al, v.v.
c ng thu c nhóm này. Oxi tác đ ng lên b m t.

HBK Hanoi 2005

Ngô Lê Thông - B/m Hàn & CNKL

5

6.2 Vai trò c a t p ch t
T [oC]
Dung d ch (L)
Me + O

Me

•
•
•

% kh i l

ng

MeO

Nhóm 2: H u h t các kim
lo i màu và h p kim c a
chúng. Có kh n ng hòa tan
oxi tr ng thái l ng và r n:
Cu, Ni, Pb, Zn, Ag, Pd, Ti,
Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, Cr và
W.

tr ng thái l ng, chúng t o v i oxi các dung d ch l ng đ ng
nh t theo các ph n ng cùng tinh, bao tinh, cùng tinh l ch.
S oxi hóa khơng ch gi i h n t i các l p b m t c a h p kim
mà cịn có th hình thành dung d ch kim lo i – oxi.
Lúc đ u oxi đ c phân b đ u trong pha kim lo i l ng. Ch
sau khi bão hòa m i có th hình thành pha oxit riêng r .
HBK Hanoi 2005

Ngô Lê Thông - B/m Hàn & CNKL

6

3
CuuDuongThanCong.com

/>

6.2 Vai trị c a t p ch t
•
•
•
•

Nhóm 3: Au, Pt, tr ng thái l ng và r n khơng hịa tan và
khơng ph n ng v i oxi.
Theo ái l c đ i v i oxi (xu h ng t o oxit), Cu và Ni khó t o
oxit nh t (khó t o h n s t).
Các nguyên t có ái l c m nh nh t v i oxi là Mg, Al.
Các nguyên t có ho t tính hóa h c cao nh Ti, V, v.v. là
nh ng nguyên t có ái l c m nh v i oxi.

HBK Hanoi 2005

Ngô Lê Thông - B/m Hàn & CNKL

7

6.2 Vai trị c a t p ch t
T
•

•

•

•

ng tác c a kim lo i màu v i
nit :
nhi t đ cao, k c nhi t đ
nóng ch y, Cu, Ag, Au, Pt, Pd,
Ni, Pb không ph n ng v i N đ
hình thành dung d ch hay nitrit.
N t o v i Al: nitrit AlN nhi t
đ quá nhi t (900 oC), d i d ng
màng m ng ho c t p ch t phi
kim lo i (nhi t đ nóng ch y c a
AlN là 2950 oC) trong Al.
660÷700 oC, N k t h p v i
Mg thành nitrit manhê Mg3N2,
làm gi m c tính và kh n ng
ch ng n mịn c a Mg. Ni khơng
có ph n ng v i N cho đ n nhi t
đ 1000 oC.
Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr và Mo,
W đ u có ái l c m nh v i N và
đ u t o thành v i N các dung
d ch r n và nitrit.
HBK Hanoi 2005

Ngô Lê Thông - B/m Hàn & CNKL

8

4

CuuDuongThanCong.com

/>

6.2 Vai trò c a t p ch t
T ng tác c a kim lo i màu v i hydro:
• H hòa tan m nh trong h u h t kim lo i màu,
tr Au và Ag
• Al, Mg, Be, Cu, Ni, Zn, Pb, Ag, Au, Pt, Pd,
Cr, Mo và W không t o thành v i H các
hydrit b n v ng mà ch t o thành các dung
d ch v i nó trong các q trình có thu nhi t.
• Khi t ng nhi t đ , hàm l ng H trong các
kim lo i màu này tr ng thái r n và tr ng
thái l ng c ng t ng, hình a .
• M c đ hịa tan H t ng đ t ng t khi các kim
lo i này chuy n t tr ng thái r n sang tr ng
thái l ng.
S hòa tan c a hydro trong
m t s kim lo i màu

HBK Hanoi 2005

Ngô Lê Thơng - B/m Hàn & CNKL

9

6.2 Vai trị c a t p ch t
T
•

•
•
•

ng tác c a kim lo i màu v i hydro:
Ti, Zr, Hf, V, Nb và Ta t o thành v i H các hydrit b n v ng;
Chúng có kh n ng hịa tan m t l ng l n H.
Quá trình h p th H c a các kim lo i này kèm theo t a nhi t.
Trong đi u ki n áp su t không đ i, hàm l ng H trong các
kim lo i này gi m khi nhi t đ t ng, m c dù có s t ng đ t
ng t hàm l ng khi kim lo i chuy n sang tr ng thái l ng.

S hòa tan c a hydro trong m t
HBK Hanoi 2005s kim lo i màu
Ngô Lê Thông - B/m Hàn & CNKL

10

5
CuuDuongThanCong.com

/>

6.2 Vai trò c a t p ch t
T ng tác c a kim lo i màu v i các t p ch t khác:
• H u h t t p ch t khí, kim lo i và á kim trong kim lo i
màu đ u làm suy gi m:
– Các tính ch t hóa lý,
– Kh n ng gia cơng và tính hàn,
–

ng th i làm t ng kh n ng phá h y giịn c a chúng.
– Vì v y hàm l ng t p ch t trong kim lo i màu th ng đ
kh ng ch trong các tiêu chu n cơng nghi p.

c

• T ng tác c a các t p ch t v i kim lo i màu mang tính
đa d ng:
– Các t p ch t có th tham gia vào dung d ch r n, t o thành h p
ch t ho c t n t i d i d ng pha riêng bi t trong kim lo i màu.
– Ngo i tr cacbon có th hịa tan trong dung d ch r n d i d ng
nguyên t xen k , các t p ch t khác có th hồ tan trong dung
d ch r n v i kim lo i màu d i d ng nguyên t thay th .
HBK Hanoi 2005

6.3
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Ngô Lê Thông - B/m Hàn & CNKL

11

c đi m chung v tính hàn

Có ái l c m nh v i oxi.

Oxit c a chúng có th có nhi t đ nóng ch y cao h n b n
thân các kim lo i đó (và h p kim c a chúng).
M t s (ví d Cu, Mg, Al) có đ d n nhi t và nhi t dung
riêng cao.
Chênh l ch l n gi a nhi t đ nóng ch y và nhi t đ sôi c a
m t s thành ph n t o nên h p kim.
M t s kim lo i và h p kim có c tính sút gi m m nh khi b
nung.
Hịa tan (khi tr ng thái l ng) m t l ng nh t đ nh khí t
mơi tr ng xung quanh (tr khí tr ), đ ng th i t o ph n ng
hóa h c v i các lo i khí này (khi tr ng thái l ng và r n).

HBK Hanoi 2005

Ngô Lê Thông - B/m Hàn & CNKL

12

6
CuuDuongThanCong.com

/>