单辊急冷甩带法制备Ag-22.4Cu-20Sn钎料合金组织性能研究

为解决Ag-Cu-Sn系钎料合金显微组织粗大的问题,并改善其力学性能和钎焊性能,采用单辊急冷甩带法制备厚0.2 mm,宽12 mm的Ag-22.4Cu-20Sn钎料薄带,通过使用差示扫描量热仪、X射线衍射仪、SEM及能谱仪对该钎料薄带的熔化特征、相组成以及显微组织进行了分析。采用Ag-22.4Cu-20Sn钎料薄带进行铜板和镍板的铺展性试验和搭接钎焊试验。结果表明:单辊急冷甩带法制备的Ag-22.4Cu-20Sn钎料薄带由亚稳相α-Ag、Ag_4Sn、Cu_(41)Sn_(11)金属间化合物组成,钎料合金显微组织为细小的等轴晶组织。Ag-22.4Cu-20Sn钎料薄带在铜板、镍板上润湿良好。钎接接头均形成了冶金结合,接头拉抗剪强度较高,均满足工程实际要求。     

AgCuGa钎料的组织和性能

开发了一种银含量≤50%的新型Ag-Cu-Ga合金钎料，研究了Ag-Cu-Ga合金钎料的熔化特性、钎焊性能及接头的显微组织。结果表明，当Ag-Cu-Ga合金中Ga元素含量为5%时，其熔化温度为771～786 ℃，熔点适中，固液相温差较小。Ag-55Cu-5Ga合金铸态组织主要由富Cu相、富Ag相及Ag-Cu-Ga共晶相组成，这些塑性相为其提供了良好的加工性能。制备的0.1 mm带材清洁性、溅散性良好，在无氧铜、镍片上的铺展性能良好，在不锈钢上钎料有明显的收缩现象。搭接接头拉伸后在母材侧断裂，接头具有较高的强度。通过对接头界面组织分析，发现接头中形成了扩散层和大量的铜基固溶体及少量的细砂型共晶组织，扩散层及铜基固溶体从一定程度上提高了钎焊接头的强度。综合分析，Ag-55Cu-5Ga钎料是一种有望替代Ag-28Cu共晶钎料，满足真空电子器件封接需求。     

Fe粉对Sn-3Ag-0.5Cu复合钎料组织及性能的影响

通过在钎料中添加Fe粉颗粒,研究其对Sn-3Ag-0.5Cu复合无铅钎料的黏度、熔点、钎焊接头界面微观组织、与Cu基板之间的润湿性及焊点力学性能的影响。结果表明:微米级Fe粉的添加增加了复合钎料焊膏单位体积内焊粉的接触面积,使得焊膏内摩擦力增大,导致复合钎料焊膏的黏度增加;微米级Fe粉的添加对Sn-3Ag-0.5Cu钎料的熔化特性没有显著影响;钎焊时,由于重力偏聚及界面吸附作用,Fe粉颗粒集中沉积于Sn-3Ag-0.5Cu-Fe/Cu钎焊接头界面处靠近钎料一侧,由于增大液态钎料黏度而导致钎料与Cu板间的润湿性降低;与Sn-3Ag-0.5Cu/Cu相比,Sn-3Ag-0.5Cu-Fe/Cu界面处钎料一侧粗大的β-Sn枝晶区消失,取而代之的是细小的等轴晶。Sn-3Ag-0.5Cu-1%Fe/Cu的剪切强度为46 MPa,比Sn-3Ag-0.5Cu/Cu剪切强度提高39%;靠近界面金属间化合物处钎料基体的显微硬度提高约25%。     

铟对低银Ag-Cu-Zn钎料显微组织和性能的影响

研究了低银Ag-Cu-Zn钎料(ωAg≤20%)的熔化特性、铺展性能、钎料显微组织。以黄铜/304不锈钢作为母材,采用火焰钎焊方法,进行了搭接钎焊试验。结果表明,低银Ag-Cu-Zn钎料显微组织主要由铜基固溶体、银基固溶体、Cu Zn化合物相构成。In的添加降低了Ag-Cu-Zn钎料的固、液相线温度,改善了钎料润湿性能;添加In的低银Ag-Cu-Zn钎料在凝固过程中析出富In的银基固溶体,起到了固溶强化的效果,改善了钎焊接头的显微组织,从而提高了钎缝接头的力学性能。使用17Ag Cu Zn-1In火焰钎焊黄铜/304不锈钢,钎焊接头成形美观、组织致密、无缺陷存在,综合性能与含银量为25%的BAg25Cu Zn Sn银钎料的性能相当,节银效果显著。     

腐蚀对复合银钎料的影响

采用恒温浸泡腐蚀、电化学腐蚀、润湿铺展测试和扫描电子显微镜(SEM)、万能力学试验机等手段研究了复合银钎料中钎剂与钎料合金的腐蚀及钎料腐蚀对钎焊性能的影响。结果表明,银钎料处于含水钎剂环境中,会被钎剂腐蚀。在钎料中加入1.5%~2.5%的Sn,缩小了Ag-Cu-Zn合金中Ag-Zn相与Cu-Zn相之间的电位差,降低了两相之间的微电池效应,Sn细化Ag-Cu-Zn钎料中的共晶相,降低银钎料发生腐蚀的敏感性;用被腐蚀的银钎料钎焊钢,钎焊接头抗拉强度损失,在钎料中添加Sn可抑制损失程度。     

微合金化低银无铅钎料的性能研究

无铅钎料的溶铜性能是影响波峰焊工艺品质和生产效率的重要因素之一。文中在前期研究优选出的Sn-0.5Ag-0.7Cu低银无铅钎料的基础上,系统研究了微量P、Ni合金元素的添加量对钎料溶铜性能和焊接性的影响,观察了界面金属间化合物的生长情况,并将微合金化后的钎料与Sn-3.0Ag-0.5Cu合金进行了焊接性及物理特性对比。结果表明,在0～0.1%的添加量范围内,随着P含量增加,焊接性有所改善,溶铜量呈先升后降的趋势;随着Ni含量的增加,焊接性变差,溶铜量不断降低。推荐的微合金化成分为:添加0.02%的P和0.02%的Ni。这种新型钎料与Sn-3.0Ag-0.5Cu合金相比,焊接性及物理性能接近,但溶铜量降低了69%。     

制冷行业用新型银钎料火焰钎焊H62黄铜的接头组织和性能

以BAg45Cu Zn钎料为基体,在其表面化学镀锡,用于H62黄铜的火焰钎焊连接。借助扫描电镜(SEM)分析H62黄铜钎焊接头的微观组织,并利用万能试验机测试钎焊接头的抗拉强度。结果表明,钎料表面化学镀锡后,母材与钎缝结合紧密,钎焊接头组织主要由富Cu相、Ag相、Cu Zn和Cu5Zn8化合物相组成。随着镀锡含量的升高,钎焊接头抗拉强度逐渐增高。在Sn含量为2.5%时,钎焊接头抗拉强度最高为352 MPa。     

松香含量对Zn20Sn钎料用松香基助焊剂的影响

锌基钎料润湿性差已经成为锌基钎料推广应用的瓶颈.通过在传统松香中加入适量有机酸活性剂、溶剂、缓蚀剂及表面活性剂等化合物组成Zn20Sn钎料用新型松香基助焊剂,来改善Zn20Sn钎料在铜基板上的润湿性能.结果表明,松香含量在40％～60％范围内时,助焊剂在物理稳定性、不粘性、腐蚀性等方面均符合国家标准要求;Zn20Sn钎料在铜基板上的铺展面积和铺展率随着松香含量的增加呈先增后减的趋势.当松香含量为55％时,Zn20Sn钎料在铜基板上的铺展性最好,铺展面积和铺展率达到最大,分别为70.3 mm2和87％,焊点饱满光亮,焊缝无明显缺陷,显示其对Zn20Sn钎料具有良好的助焊效果.     

D-KH法制备AgCuSn合金钎料的性能研究

分别采用熔铸法和D-KH法(叠轧复合-扩散合金化工艺)制备了Ag-22.4Cu-20Sn钎料合金,采用XRD、SEM、DSC及万能力学试验机等测试技术,对合金相组成、显微组织、熔化特性、钎焊接头的剪切强度和钎焊界面形貌等进行了对比研究。结果表明,D-KH法制备的钎料相组成为(Ag)、Cu3Sn、Ag5Sn相,而熔铸法制备的钎料相组成为(Ag)、Cu3Sn、Ag5Sn以及Cu41Sn11相;D-KH法制备的钎料合金液固相线均降低,熔程减小。与熔铸法相比,用D-KH法制备得到的厚度0.1 mm的钎料薄带,润湿铺展性更优、接头剪切强度更高、接头强度稳定性更好。     

高强度无银铜基钎料的制备研究

通过实验确定了Cu-5P为无银铜基钎料的基体,在此基础上添加Sn、Ni和其他微量元素,制备了性能指标超过含Ag量(质量分数)达5%的铜基钎料的新型无银铜基钎料.     

银基钎料真空钎焊效果的研究

针对多年来银基钎料真空钎焊效果不佳的问题,以一组件为例进行研究。首先全面分析了钎焊效果不佳的原因,并针对这些原因进行了改进,制定了合理的加热制度,并用附加保护的方法成功地解决了银基钎料的氧化帮先熔化问题,成功地填空低等数台组件。完善了银基钎料真空钎焊技术,并使其进入了生产实用领域。     

低熔合金粉末对药芯银钎料钎焊过程的影响

为克服高锡含量的AgCuZnSn钎料因脆性大而难以加工成形的问题,借鉴药芯焊丝的理念,设计了添加CuSn合金粉粉芯的复合药芯银钎料,研究了粉芯中添加质量分数30%～70%Cu60Sn40合金粉对药芯银钎料的润湿性、紫铜/Q235钢钎焊接头组织、界面显微硬度及抗拉强度的影响。结果表明,钎焊过程中芯部CuSn合金粉和外层BAg30CuZnSn原位反应合成高锡含量的AgCuZnSn钎料,获得了成分均匀,结合良好的接头。随着药芯粉芯中合金粉含量的升高,复合药芯银钎料在紫铜板及Q235钢板上的润湿面积不断增大,Cu/Q235钢钎焊接头显微硬度不断升高,抗拉强度呈现先升高后降低的趋势。当药芯粉芯中CuSn合金粉的质量分数为30%时,Cu/Q235钢钎焊接头的抗拉强度取得最大值(198.91 MPa),提高了23.4%。     

银钎剂水溶法改性制备工艺的优化

针对银钎剂生产成本较高、性能不够稳定以至难以大批量生产的现状,通过在银钎剂的水溶法改性工艺的基础上,采用正交试验法对其工艺及配方进行了优化设计。正交试验表明,烘干时间对钎剂性能的影响最为显著,其次是成分配比,再次是烘干温度。水溶法改性最佳方案是,钎剂配比为42％KF 23％KBF4 35％B2O3,烘干时间为45min,烘干温度为350℃。实施了优选的工艺其操作方便、生产成本低、产品质量稳定。     

智能钎焊技术进展

智能钎焊作为五大工程中智能制造工程中的一部分,基于钎焊新材料、新工艺的不断涌现以及计算机、控制理论、人工智能等信息科学领域的新进展,将进入一个全新发展的新阶段.同时互联网的快速发展,为钎焊的数据库技术系统、专家理论系统、人工神经网络系统以及模糊控制系统的智能操控提供了平台.由此看出,智能钎焊的发展是时代发展的必然趋势.据此提出了智能钎焊的概念,并对智能钎焊工艺进行了总体设计,针对智能钎焊钎料制备过程引入了知识库、专家系统、神经网络以及模糊控制等理论,进一步对智能钎焊技术进行分析概括,最后对智能钎焊的发展趋势进行了展望.     

钎焊过程原位合成高强度银钎料

AgCuZnSn合金具备高强度、成分无害化的优势,在绿色制造中应用前景广阔,但Sn元素的加入导致的成形性能下降,限制了其使用. 为克服该不足,设计了一种使用AgCuZn/ZnCuAgSn/AgCuZn复合焊片在钎焊过程中原位合成AgCuZnSn高强钎料的方法,采用的复合钎焊片外层为AgCuZn低熔合金,内层为ZnCuAgSn合金,二者熔点接近且内层合金低于合成后钎料熔点,复合钎料的加工性优于同成分的AgCuZnSn钎料. 使用复合钎焊片进行了感应钎焊不锈钢试验. 结果表明,钎焊过程中两种合金几乎同时熔化,经瞬间保温后可充分熔合,获得高强度钎缝,采用该工艺获得的接头强度高于常规钎焊连接强度.     

合金元素锡和磷对低银钎料钎焊性能的影响

针对Sn和P对低银钎料的钎焊性能的影响进行了研究,发现Sn和P的添加使低银钎料的熔点降低,Sn的添加同时使低银钎料的钎焊性能变好。     

Advances in brazing of creep-resisting alloys

The problems of brazing of creep-resisting nickel and intermetallic alloys based on titanium aluminide are investigated. Advantages of using adhesion-active brazing alloys based on Ni–Cr–Zr, Pb–Ni–(X), Ti–Zr–Fe, and Ti–Zr–Mg systems for brazing are described.     

电阻钎焊次数对牵引电机定子并头钎焊质量的影响

针对某型机车牵引电机定子吊挂部位钎焊并头热影响区烧损情况,进行软铜扁线搭接接头电阻钎焊拉力试验、金相晶粒度级数测定和热影响区导电性能降低机理分析,结果表明随着返焊次数的增加,靠近搭接钎缝根部的母材热影响区力学性能依次下降,晶粒尺寸依次增大。返焊两次时靠近搭接钎缝根部处晶粒度级数达到可接受的极限晶粒度5级,距钎缝8 mm处母材晶粒度级数无明显变化,钎焊接头热影响区局部导电性能降低。     

Cu含量对铝基钎料性能的影响

试验选用Al-11Si-0.3Cu、Al-11Si-4Cu和Al-11Si-10Cu三种铝基钎料,利用SDTQ600型差示扫描量热仪、Phillips X’Pert型X射线衍射仪和OLYMPUS型光学显微镜等分析Cu含量对钎料性能的影响。研究表明,三种钎料的基本组织为:基体α(Al)、共晶硅(α+Si)和少量初生硅;随着Cu含量的增加,Cu与Al之间形成的金属间化合物相的含量增加,钎料硬度随之增加。钎料熔化特性曲线表明,增加Cu含量能有效降低钎料的熔点,并使钎料凝固温度区间变窄。腐蚀试验表明随Cu含量的增加钎料腐蚀率增加。钎料的铺展面积受Cu饱和程度的影响,当Cu含量低于其在Al中溶解度时,随Cu含量增加,铺展面积增大;反之,铺展面积减小。     

钎焊材料行业发展与标准化需求

概述了中国钎焊材料行业发展现状,综述了ISO,EN,GB,AWS等标准化组织及其钎焊材料标准化研究现状,并对钎焊材料标准中的关键指标进行了分析。针对自动化、智能化钎焊制造需求,提出了未来国内钎焊材料标准化发展方向。