铜/铝感应钎焊接头的界面行为及耐腐蚀性能研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luochengshabi
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由于铜的资源性缺乏及其价格的居高不下,使“铝代铜”成为空调等制冷行业材料替代的研究热点。随着“铝代铜”技术的日趋成熟,铜/铝接头在空调等制冷行业的应用也愈加广泛,但铜/铝接头在力学性能和耐腐蚀性方面依然存在不足。本文选用三种Zn-Al系药芯焊丝(FC502、E05NC和SUPER5A),通过高频感应钎焊实现铜铝异种金属连接,并对铜/铝钎焊接头的显微组织结构、力学性能和耐腐蚀性能进行了系统研究。研究结果表明:FC502焊后Cu/Al接头组织主要由铝基固溶体、Zn-Al共晶组织、锌基固溶体、Cu-Zn金属间化合物和锌铝铜三元金属间化合物组成。铜侧界面层中Cu3.2Al4.2Zn0.7脆性相在强度和塑性方面与钎缝金属存在明显差异,在外力作用下,易成为裂纹源,接头的剪切强度为32.2MPa,断口平齐光亮,主要是脆性断裂,同时接头易发生点蚀和晶间腐蚀,其耐腐蚀性能较差。E05NC焊后Cu/Al接头显微组织与FC502接头组织基本一致,但由于加入一定量的Cu元素和微量的Ag元素,界面层厚度变小,并且钎缝中分布有少量尺寸较小的CuAl2相,接头剪切强度为34.4MPa,略有提高,接头的耐腐蚀性能也优于FC502焊后接头。SUPER5A焊后Cu/Al接头组织主要由锌基固溶体与铝基固溶体的混合物及灰色块状的CuAl2相构成。由于钎料中加入了一定含量的Ag元素,其在Cu/Al表面润湿性较好,焊后缺陷较少,接头剪切强度达到39.3MPa,剪切断口中均匀分布着大大小小的韧窝,主要是韧性断裂。同时,接头抗腐蚀性能也优于前两种焊料。极化曲线结果表明,铜母材的腐蚀电位最高,腐蚀电流密度最小,耐腐蚀性最好,铝母材则相反。在三种铜/铝接头的钎缝中,FC502钎缝腐蚀电流密度最大,抗电化学腐蚀性能最差,SUPER5A最小,抗电化学腐蚀性最好,E05NC次之。极化曲线结果与浸泡腐蚀后各铜/铝钎焊接头的抗腐蚀性能结果一致。目前,采用高粘度SAC305焊膏钎焊黄铜振子,焊后检测发现焊点内部存在大量气孔。一方面,气孔的存在对产品使用性能留有隐患,另一方面,SAC305属于高Ag型(≥1%)钎料,成本比较高。因此,本文以SAC305、Sn-58Bi、Sn-17.0Bi-0.5Cu(SBC1705)为研究对象,对比分析三种高粘度焊膏在黄铜振子表面的可焊性以及焊点内部气孔率,以优选出一种适合黄铜振子感应钎焊工艺并且价格相对低廉的焊膏。研究结果表明:在可焊性方面,高粘度SBC1705焊膏在黄铜振子表面铺展性最好,SAC305焊膏相对较差;在焊点气孔率方面,前者小于1%,后者为5-7%,均在小于25%合格范围内;两种焊膏焊后振子的PIM测试结果均符合通信行业标准,但前者表现更为稳定;对于Sn-58Bi焊膏来说,其在黄铜表面的可焊性相对较好,但其电阻率相对较大。综合考虑,SBC1705焊膏比较适合黄铜振子的感应钎焊工艺。
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