第一章 緒論
1.2 文獻回顧
1.2.4 鋁合金材料銲接特性
鋁及鋁合金之銲接特性與其他金屬不同，其能影響銲接性者，主要包 括表層之氧化膜、熱傳導性、膨脹係數、熔點及銲接軟化等[14、25]。
茲將這些銲接特性分述如下：
一、 氧化層
鋁及鋁合金置於大氣中，在表面上會迅速地形成一層氧化(Al2O3)，
使鋁材具有優良的耐蝕性及穩定性[8]。但氧化膜的形成，卻造成銲接上的 莫大困擾。一般而言，純鋁的熔點為660℃，而覆蓋於鋁材表面之氧化層 熔點卻可高達2040℃，相差有三倍之多[26]。在銲接過程中，氧化層阻隔了 熔填金屬與母材之熔合，因氧化層無法在銲接過程中熔融，所以在銲接之 前必須先清除氧化層，才能達到較佳的銲接品質。一般氧化層的清除方
法，有溶劑、銲劑、機械式研磨及銲接電弧作用來清除[27]。銲接進行中，
若氧化鋁的粒子滲入銲道將影響銲道品質，造成延性降低、熔透不佳或銲 接龜裂等現象[28]。
二、 熱傳導性
鋁合金之特性之一乃是具有高熱傳導性，其導熱速度約為碳鋼的三倍 以上，散熱速度相當快[26]。因此鋁合金雖具有較低之熔點，但同一厚度的 鋁材及鋼材銲接時，鋁材所需的輸入熱量較高，即需要相當集中的熱輸入 量才能順利銲接。
三、 膨脹係數
鋁材的熱膨脹係數極大，由熔融至凝固其體積變化約縮小6%，大約為 鋼鐵的兩倍[26、28]。這種冷卻所產生的收縮，在銲接加工時，必須有正確的 銲接程序及預留裕度，否則會造成很大的變形或因拘束而產生龜裂[29、30]。 四、 熔點色澤
純鋁的熔點約660℃，而一般鋁合金之熔點大約570℃，遠低於鐵之熔 點1536℃及銅之熔點1080℃[5]。鋁與其他金屬不同的是：鋁在加熱過程 中，甚至到達熔點時，其色澤變化甚微[28]。因此，鋁合金在施銲時，施銲 者必須特別注意液態或濕潤現象的研判，以便於了解鋁合金材料熔融之變 化，才不致造成過熱而將工件銲穿。
五、 銲接軟化
鋁合金之結晶格子結構為面心立方(Face-Centered Cubic)，較無低 溫脆性，但於高溫環境下，其強度便下降，所以在打底銲接時，易出現熔 穿及下陷等缺陷問題，所以於銲接鋁合金時，必需選擇合適之背襯板[32]。 鋁合金銲件因銲接時，銲道部份會產生高溫軟化現象，銲道附近亦因溫度 太高，使得機械性質也變差。圖1-1[6]為非熱處理型鋁合金銲件銲接軟化機 械性質變化曲線，由圖可知銲道及熱影響區的抗拉強度、降伏強度及硬度 皆下降，而伸長率增加[33]。因此，銲接時銲道的設計、銲接方法的選擇及 施工的程序皆須詳加考慮規劃。
圖1-1 非熱處理型鋁合金銲件銲接軟化機械性質變化曲線[6]
鋁中添加合金元素即顯現各具特色之鋁合金，其銲接性略有差異。一 般純鋁(1000系)、Al-Mn系合金(3000系)、Al-Si系合金(4000系)、Al-Mg
系合金(5000系)、Al-Mg-Si系合金(6000系)及Al-Cu-Mg系合金(2000系) 與Al-Zn-Mg系合金(7000系)中之一部分(如2219、2014、7005、7039等) 均屬可銲合金，而Al-Cu-Mg系合金(2000系)與Al-Zn-Mg系合金(7000系) 之大部份合金則屬難銲(如2024)，甚至不可銲者 (如7075、7079、7178 等)[35]。表1-6以主要鋁合金之銲接性分類[36]。
表1-6 鋁合金材料銲接性分類[36]