铜与锡基钎料的异质搅拌摩擦焊工艺研究

对4 mm厚的T2纯铜板和锡基钎料Sn99.3Cu0.7板进行了搅拌摩擦焊(FSW)对接焊工艺试验,并对焊接接头的显微组织、物相组成、力学性能和耐蚀性能进行了测试与对比分析。结果表明,采用FSW方法可以实现T2纯铜与锡基钎料Sn99.3Cu0.7的对接焊,获得力学性能和耐蚀性均良好的焊接接头;接头金属间化合物层由Cu6Sn5相组成,接头抗拉强度达到锡基钎料母材的83.78%、伸长率达到锡基钎料母材的77.27%;FSW接头的腐蚀电位较较传统钎焊接头正移205 mV,FSW接头的耐蚀性明显提高。     

紫铜感应钎焊接头组织及性能

以紫铜板材为对象,利用Sn-58Bi和Sn-0.7Cu钎料对紫铜进行感应钎焊实验,保温不同的时间,采用光学显微镜、显微硬度计、接合强度测试仪等方法对钎焊接头进行组织分析和性能测试。结果表明,利用Sn-58Bi和Sn-0.7Cu钎料和感应钎焊技术可以实现紫铜的连接。Sn-58Bi感应钎焊接头界面处均形成了一层薄而连续的金属间化合物Cu6Sn5。随着保温时间的增加,焊缝中富Bi相逐渐减少。Sn-0.7Cu钎料接头的显微硬度在保温时间为10 s时最大。随着保温时间的增加,金属间化合物层厚度逐渐增加,接头强度随之降低。     

铝铜钎焊用Zn-Al钎料的研究

研究了Al含量对铝铜异种金属钎焊用Zn-Al钎料的铺展性能和铝铜焊接接头强度的影响。结果表明。Al含量在15wt％以上时,钎料在铜上铺展性较好,含Al10wt％左右的钎料所焊铝铜接头的强度最好。采用含Al10wt％的Zn-Al钎料。配合CsF-AlF3无腐蚀中温钎剂,采用高频感应加热钎焊连接铜铝管,能获得高压下不漏气的理想接头。     

铝制散热器翅片钎焊工艺研究

为降低热管散热器铝制翅片与铜热管之间的传热热阻从而改善散热器的性能,研究了铝制翅片与铜热管之间的低温钎焊连接工艺.提出通过表面电镀Ni/Sn镀层的方法来改善低温钎料在铝板表面的润湿性能.采用Sn-3Ag-0.5Cu(简称SAC)钎料焊接电镀Ni/Sn铝板,结果表明,采用这一工艺方法可以实现铝板与铝板以及铝板与铜之间的低温钎焊连接,所获得的Al-Al搭接接头的抗剪强度为20.4 MPa,Cu-Al搭接接头的抗剪强度为26.2 MPa,可以满足散热器铝制翅片的焊接强度要求.     

保温时间对Cu/Al钎焊接头界面组织和性能的影响

采用Zn -40Sn钎料通过感应钎焊实现了Cu/Al的可靠连接.研究了钎焊时间对接头界面组织和性能的影响规律.研究结果表明:随着钎焊时间的延长,母材侧反应层厚度增加,Cu,Al元素扩散加剧,金属间化合物增多.当感应电流I=12 A,钎焊时间t=15 s时,接头抗剪强度最高为45.5 MPa.接头断裂于铜侧金属间化合物层处,随着钎焊时间的延长,该处Al4.2 Cu3.2Zn0.7相增多,Cu - Zn相减少,断裂发生在二者混合区.通过合理的优化钎焊时间,在保证充分焊合的情况下尽量减少金属间化合物的含量可以获得强度较高的钎焊接头.     

铜铝异种金属钎焊工艺研究

由于Sn基钎料对硬铝的润湿性差及焊后服役过程钎焊接头耐腐蚀性降低的问题,因此制备高可靠性的大面积、高致密度的铜铝异种金属的钎焊接头是非常困难的。本文研究了铜与硬铝之间的钎焊连接工艺,提出了在硬铝表面化学镀Ni-P的方法,并且采用炉中钎焊来保证钎焊温度的均匀。试验结果表明:采用这一工艺方法可以很好地实现铜与硬铝之间的钎焊连接,所获得的钎缝没有明显的钎焊缺陷;在Ni-P/Sn-5Sb钎料界面形成(Ni,Cu)3Sn4相,而在Cu/Sn-5Sb钎料界面形成扇贝状的Cu6Sn5相。     

铜/铝钎焊用Zn-Al钎料的电化学腐蚀性能研究

采用铸锭冶金法,在高频感应炉中制备了铜/铝钎焊用Zn-22Al钎料,通过浸泡腐蚀试验、电化学腐蚀试验对添加Mg元素的钎料的耐蚀性能进行了评价分析,并探讨了其腐蚀机理.研究结果表明,添加Mg元素可显著提高钎料基体的电极电位,从而显著提高钎料本身的耐腐蚀性能,并不会显著降低铜/铝接头的强度.加入Mg元素的Zn-22Al钎料,配合CsF-AlF3无腐蚀中温钎剂,采用高频感应加热钎焊连接铜/铝管,通过浸泡腐蚀试验后,仍可获得高剪切强度的接头.     

铜含量对Sn-Cu钎料与Cu、Ni基板钎焊界面IMC的影响

研究了不同铜含量的Sn-xCu钎料(x=0,0.1%,0.3%,0.7%,0.9%,1.5%)与Cu板和Ni板在260、280和290℃钎焊后界面金属间化合物(IMC)的成分和形貌。研究结果表明:钎料与Cu板钎焊时,钎焊温度越高,界面处形成的Cu6Sn5IMC厚度越大,而在同一钎焊温度下,随着钎料中铜含量的增加,IMC的厚度先减少后增加;与Ni板钎焊时,界面IMC的厚度随着铜含量的增加而增加,同时界面化合物的成分和形貌均发生了显著变化;当Cu含量小于0.3%(质量分数)时,界面处形成了连续的(CuxNi1-x)3Sn4层;而当Cu含量为0.7%时,界面处同时存在着短棒状(CuxNi1-x)3Sn4和大块状(CuxNi1-x)6Sn5IMC;当铜含量继续增大时(0.9%~1.5%),(CuxNi1-x)3Sn4IMC消失,只发现了棒状(CuxNi1-x)6Sn5IMC。讨论了钎料中Cu含量对与Cu、Ni基板钎焊接头界面化合物生长的影响,并进一步讨论了(CuxNi1-x)6Sn5IMC的形成和长大机理。     

热冲击下Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头组织与性能

借助于SEM、EDS、XRD等检测手段对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头进行观察分析,研究了钎焊工艺参数及热冲击条件对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头界面金属间化合物和力学性能的影响。结果表明:添加0.05%(质量分数)Ni能细化Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金的初生β-Sn相和共晶组织;钎焊温度270℃和钎焊时间240 s时,钎焊接头抗剪切强度最大达26.9 MPa,较未添加Ni的钎焊接头提高8.9%;随着热冲击周期的增加,钎焊接头界面金属间化合物层平均厚度增加,界面粗糙度先增大后减小,钎焊接头强度降低;添加0.05%Ni能够抑制接头界面金属间化合物的成长、钎焊接头强度的降低,有利于改善接头可靠性。     

不同银基钎料对铜管钎焊质量的影响

研究了磷脱氧铜铜管(TP2Y2)与铸造锡青铜管接头(ZCu Sn10Zn2)的手工火焰钎焊工艺,分析了3种不同银基钎料对铜管钎焊接头质量的影响。利用外观检查、气密性检验、拉伸试验和金相分析对接头质量进行分析,结果表明:采用BAg45Cu Zn和BAg25Cu Zn钎料钎焊铜管-管接头,均可获得满意接头;采用BAg10Cu Zn钎料时,管接头母材出现过热和部分烧损。     

Al_2O_3陶瓷与紫铜的间接钎焊

利用Sn0.3Ag0.7Cu-4%Ti金属化涂料,在金属化温度900℃、保温时间30 min条件下,对Al2O3陶瓷表面进行金属化处理,然后在钎焊温度600℃、保温时间5 min条件下,利用Sn0.3Ag0.7Cu钎料实现Al2O3陶瓷与紫铜的间接钎焊,通过SEM,EDS和XRD等分析测试手段对金属化层显微组织、Al2O3陶瓷/铜接头结合强度和接头断口形貌等进行了分析.结果表明,利用金属化方法得到了均匀且与Al2O3陶瓷结合良好的金属化层,并实现了Al2O3陶瓷与铜的间接连接,接头界面结构为Cu/Cu3Sn/Cu6Sn5/Sn(s,s)+Ti6Sn5/Al2O3陶瓷.钎焊接头抗剪强度为13.6 MPa,接头断裂发生于金属间化合物层.     

Cu-P基急冷钎料的制备及钎焊性能的研究

利用单辊急冷法制备用于铜及铜合金钎焊的Cu76.3P7.5Ni13Sn3Si0.2铜磷基急冷钎料。制得的急冷铜磷基钎料薄带具有良好的韧性,钎焊性能优良。将急冷钎料在680℃的钎焊温度下选择3种保温时间(5、10、15 min)与紫铜进行真空钎焊,重点研究了急冷钎料的润湿性与保温时间的关系以及焊接接头的组织结构及力学性能。结果表明,急冷钎料的熔化温度低,润湿性好,硬度低、易加工,用急冷钎料焊接的接头有较优的接头质量。     

水洗钎剂下SnAgCuRExNi与铜引线的润湿适配性

采用润湿平衡法,选用商用水洗钎剂,研究了镍添加量及钎焊工艺参数对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金在铜引线上的润湿适配性. 结果表明,当Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金中镍添加量为0.05%时,钎料合金显微组织明显细化;当钎焊温度为255 ℃、钎焊时间为5 s、浸渍速度为20 mm/s、浸渍深度为3 mm的情况下, 其与φ0.6×30 mm的铜引线具有较好的润湿适配性,即具有较短的润湿时间,较小的润湿角,较大的润湿力,符合润湿力、润湿时间和润湿角的相关标准,完全满足现代表面组装技术对无铅钎料润湿性能的要求.     

Zn-Al钎料成分对Cu/Zn-Al/Al钎焊接头界面结构及性能的影响

分别采用Zn-15Al,Zn-22Al,Zn-28Al,Zn-37Al和Zn-45Al钎料钎焊获得Cu/Al接头.利用SEM,EDS和XRD研究了Zn-Al钎料成分对Cu/Al接头中Cu母材/钎缝界面结构的影响,并系统阐述了Zn-Al钎料成分-接头界面结构-接头抗剪切强度之间的关系.研究发现,Cu/Zn-15Al/Al接头中Cu母材/钎缝界面结构为Cu/Al4.2Cu3.2Zn0.7,且Al4.2Cu3.2Zn0.7界面层较薄,其厚度为2~3μm,接头具有较高的抗剪切强度,达66.3 MPa.随着钎料中Al含量的提高,在Cu/Zn-22Al/Al接头界面处Al4.2Cu3.2Zn0.7界面层的厚度逐渐增大,甚至在Cu/Zn-28Al/Al接头的Al4.2Cu3.2Zn0.7界面层附近出现少量的Cu Al2,接头的抗剪切强度逐渐降低.当采用Al含量较高的Zn-37Al钎料钎焊Cu/Al接头时,Cu母材/钎缝界面结构转变为Cu/Al4.2Cu3.2Zn0.7/Cu Al2;脆性Cu Al2层的出现,使接头抗剪切强度大幅下降,为34.5 MPa.当采用Al含量最高的Zn-45Al钎料钎焊Cu/Al接头时,Cu母材/钎缝界面结构转变为Cu/Cu Al2,接头抗剪切强度最低,为31.6 MPa.     

AgCuZnSn钎料的热力学特性

为了揭示AgCuZnSn钎料的热力学特性,以BAg50Cu Zn钎料为原材料,采用熔炼合金化方法制备高锡AgCuZnSn钎料。借助差示扫描量热仪(DSC)测定不同Sn含量AgCuZnSn钎料的熔化温度,运用热分析动力学中的非等温微分法和积分法分析AgCuZnSn钎料的相变热力学特性。利用热力学熵的概念,提出AgCuZnSn钎料钎焊工艺熵和接头性能熵的数学表达式。结果表明:随着Sn含量升高,AgCuZnSn钎料的吸热峰向左偏移,且在吸热峰钎料相变温度区间变窄。非等温微分法和积分法得到的AgCuZnSn钎料的相变活化能随着Sn含量增加逐渐增大;当Sn含量相同时,两种方法得到的钎料相变活化能几乎相同。当Sn含量为7.2%(质量分数)时,AgCuZnSn钎料的相变活化能和指前因子值最大,分别为364.46 k J/mol和7.29×1020。试验结果证实了钎焊工艺熵和接头性能熵的表达式在一定程度上可定量表征AgCuZnSn钎料的钎焊性能。     

CuCr1Zr铜合金感应钎焊工艺及钎焊接头组织性能的研究

CuCr1Zr铜合金广泛用于交流牵引电机转子端环,对数根导条与铜端环进行整体钎焊。本文对交流电机转子导条与铜端环实行整体感应钎焊工艺的可靠性进行了重点研究,着重分析了钎焊区的成分、组织和性能,把钎焊界面区作为主要研究对象,探讨工艺方法和工艺参数对钎焊接头质量的影响。对接头进行拉伸试验,用金相显微镜和扫描电镜(SEM)分析钎焊区的组织及化学成分,结果表明,端环与铜导条钎焊接头力学性能一致性好,连接可靠,该工艺可应用于交流电机转子铜合金端环的整体感应钎焊。     

钎焊工艺的改进及其对激光器性能的影响

半导体激光器封装工艺过程对于激光器的输出特性、寿命等性能有重要影响,其中钎料的选择和焊装工艺是最关键的因素。本文采用磁控溅射的方法,在Cu热沉上制备了Au80Sn20合金钎料,取代了传统的Pb37Sn63钎料,从而对钎焊工艺进行了改进。重点介绍了磁控溅射制备Au80Sn20钎料的工艺和激光器的焊装工艺。对比研究了采用Pb37Sn63钎料和Au80Sn20钎料后激光钎焊的接头强度、输出功率和近场非线性效应。发现采用改进的激光钎焊工艺,接头的强度、输出功率和近场非线性效应得到很大改善。从而为优化半导体激光器制备工艺和提高半导体激光器的性能奠定基础。     

钎焊温度与时间对急冷型Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金钎焊接头性能及界面IMC生长行为的影响

对所制备的急冷型Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金进行了钎焊工艺试验,然后对钎焊接头进行了抗剪强度测试、断口形貌和显微组织分析,研究了钎焊温度与时间对接头性能以及界面金属间化合物生长行为的影响,结果表明:钎焊温度和钎焊时间不同,接头界面处金属间化合物的形成及生长情况也存在差异,并因此影响了接头的强度。     

CuCrlZr铜合金感应钎焊工艺及钎焊接头组织性能的研究

CuCrlZr铜合金广泛用于变流牵引电机转子端环,对数根导条与铜端环进行整体钎焊.本文对交流电机转子导条与铜端环实行整体感应钎焊工艺的可靠性进行了重点研究,着重分析了钎焊区的成分、组织和性能,把钎焊界面区作为主要研究对象,探讨工艺方法和工艺参教对钎焊接头质量的影响.对接头进行拉仲试验,用金相显微镜和扫描电镜(SEM)分析钎焊区的组织及化学成分,结果表明,端环与铜导条钎焊接头力学性能一致性好,连接可靠,该工艺可应用于交流电机转子铜合金端环的整体感应钎焊.     

铜铝钎焊接头腐蚀机理分析

通过感应钎焊获得了Zn-2Al,Zn-2Al-1.2Cu,Zn-13Al-5Ag三种不同的铜铝钎料接头,借助试验手段研究了不同钎料的电化学腐蚀行为以及腐蚀前后不同接头的力学性能. 结果表明,在3.5%NaCl溶液中,三种钎料的耐腐蚀性能从高到低依次是Zn-13Al-5Ag,Zn-2Al-1.2Cu和Zn-2Al钎料. 腐蚀后三种钎料接头的抗剪强度下降率分别为29.4%,24.5%和23.7%,这是由于钎料接头铜侧界面处金属间化合物为高电位阴极相,与钎缝中α-Al相形成高电位差,从而导致抗剪强度下降.Zn-13Al-5Ag钎料接头钎缝中AgZn3增强相不易发生阳极溶解进入溶液,该钎料中弥散分布的细微的α-Al相阳极溶解后在接头表面形成钝化膜,使反应不易进行,因此其抗腐蚀性能最好