Transient liquid phase bonding of AA 6082 aluminium alloy: Transientes Flüssigphasenfügen der Aluminiumlegierung AA 6082

• Published in: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik 2015-07, Vol.46 (7), p.704-712
• Main Authors: Schällibaum, J., Burbach, T., Münch, C., Weiler, W., Wahlen, A.
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0933-5137; 1521-4052
• DOI: 10.1002/mawe.201500402

Transient liquid phase bonding (TLP) on AA 6082 samples were performed under ambient non‐vacuum conditions, which was possible by a suitable pre‐treatment. This treatment involves a zincate treatment followed by copper plating, which is a common industrial process and can be performed in large batches. This treatment allows to remove the natural aluminium oxide layer and to protect the aluminium surface from excessive oxidation. Different bonding conditions were investigated and showed the feasibility of the transient liquid phase bonding process for AA 6082. Energy dispersive X‐ray spectroscopy (EDX) investigations showed that the isothermal solidification is already terminated after 5 min. The microstructure of the bonding zone showed no metallurgical discontinuity such as eutectic microstructure or intermetallic Al–Cu phases. However the microstructure shows numerous voids with a size of approximately 30 µm in the bonding zone. It is assumed that these voids were formed during the bonding process due to solidification shrinkage and the presence of interfacial oxide layers. The transient liquid phase bonded samples that were mechanically tested under tensile load showed an average strength of approximately 270 MPa, the minimum yield strength required for the base material according to EN 754‐2 is 255 MPa. Due to the notch effect of the voids, the tensile sample failed under forced fracture and showed no plastic deformation. Durch eine geeignete Vorbehandlung konnte das transiente Flüssigphasenfügen an der Aluminiumlegierung AA 6082 unter vakuumfreien Umgebungsbedingungen ermöglicht werden. Die Vorbehandlung umfasst eine Zinkatbehandlung der Aluminiumoberfläche und die anschliessende Verkupferung der Zinkschicht. Diese Vorbehandlung ist ein bekannter industrieller Prozess, welcher in großen Chargen durchgeführt werden kann. Die Vorbehandlung entfernt die natürliche Aluminiumoxidschicht und schützt die Aluminiumoberfläche vor übermässiger Oxidation. Anhand der Untersuchung verschiedener Fügeparameter konnte die Machbarkeit des Fügeverfahrens für die Aluminiumlegierung AA 6082 bestätigt werden. Mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie konnte gezeigt werden, dass die isotherme Erstarrung bereits nach 5 min abgeschlossen war. Die Mikrostruktur der Fügezone war frei von metallurgischen Abweichungen, wie zum Beispiel einer eutektischen Mikrostruktur oder intermetallischen Al–Cu‐Phasen. Allerdings zeigte die Mikrostruktur der Fügezone zahlreiche Poren mit