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     

Al-Si-Ge钎料钎焊Cu/Al接头组织与性能研究

首次采用Al-5.6Si-25.2Ge钎料对Cu/Al异种金属进行了炉中钎焊,分别从钎料的熔化特性、铺展润湿性、Cu侧界面组织以及钎焊接头强度等方面进行了系统研究,并与Zn-22Al钎料钎焊结果进行对比。结果表明,Al-5.6Si-25.2Ge钎料具有较低的熔化温度(约541℃),同时在Cu、Al母材上均具有良好的铺展润湿性。Al-5.6Si-25.2Ge/Cu界面由CuAl_2/CuAl/Cu_3Al_2三层化合物组成,其中CuAl和Cu_3Al_2呈层状,厚度较薄,仅为1~2 mm;CuAl_2呈胞状,平均厚度约为3 mm。Zn-22Al/Cu界面结构为CuAl_2/CuAl/Cu_9Al_4,其中CuAl_2层平均厚度高达15 mm。接头抗剪切强度测试结果表明,Zn-22Al钎料钎焊Cu/Al接头抗剪切强度仅为42.7 MPa,而Al-5.6Si-25.2Ge钎料钎焊Cu/Al接头具有更高的抗剪切强度,为53.4 MPa。     

药芯铝钎料钎焊Cu/Al异种金属接头的力学性能及反应物

以3种药芯铝钎料对Cu/Al异种金属进行了火焰钎焊,研究了钎焊接头的力学性能及反应物.通过测试和分析3种钎焊接头的强度、组织和显微硬度,从中选取综合性能较优的试样ZAAg2;采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDS)等进一步分析该钎焊接头的组织及反应物.结果表明:性能较优钎焊接头ZAAg2接头强度高达75 MPa,接头的主要断裂形式为沿晶脆性断裂,断裂主要产生在CuAl,CuAl2,Al4Cu9等脆性组织与α - Al基体的界面处.钎料与母材发生界面反应,钎缝中靠近铝侧生成α-Al固溶体,靠近铜侧生产CuAl,CuAl2,Al4 Cu9等脆性相.     

锆元素对Zn-15Al钎料组织和性能的影响

通过扫描电镜、X射线衍射和纳米压痕等方法研究了微量Zr元素对铝合金/不锈钢异种金属钎焊用Zn-15Al钎料显微组织和性能的影响.结果表明,微量Zr元素的添加对钎料的熔点没有明显影响.Zr元素对Zn-15Al钎料基体中η-Zn相有明显细化作用,当Zr元素的质量分数为0.2%时,细化效果最佳;Zr元素的添加量过多时,钎料中形成块状的Al₂ZnZr化合物.当Zr元素的质量分数为0.2%时,Zn-15Al-0.2Zr钎料在不锈钢和铝合金母材上的铺展面积较Zn-15Al钎料分别提高了15.9%和10.2%,钎焊接头抗剪强度达到最大值143 MPa.Zn-15Al,Zn-15Al-0.2Zr,Zn-15Al-0.3Zr 3种钎料的蠕变应力指数分别为6.64,7.35,8.07.     

不同钎料真空钎焊的TC4/YG8接头组织与力学性能研究

分别采用Cu69Ni Si B、Ni82Cr Si B及Ag94Al Mn三种钎料对TC4钛合金和YG8硬质合金进行真空钎焊试验。采用润湿性试验、金相显微镜、显微硬度计、扫描电子显微镜等测试手段,分别对这三种钎焊接头的微观组织、显微硬度等进行了对比分析。结果证明:Cu基钎料和Ni基钎料对硬质合金的润湿性能均较差,在其钎焊接头中均出现裂纹、脆性相;采用Ag基钎料进行钎焊,钎焊温度为920℃,保温时间为20 min时,Ag基钎料与钛合金、硬质合金的界面结合良好,无微裂纹,钎缝组织为Ag基组织,硬质合金母材Co、W元素和钛合金母材Ti、V元素向钎缝内扩散甚少,母材不发生溶蚀。     

变压器Cu/Al端子超声波液相钎焊界面组织结构

Cu/Al超声波液相钎焊接头界面区主要由钎缝、Al基体和Cu基体组成,钎缝区组织主要由β-Sn相和针状富Zn相组成,基体与钎缝附近存在大量针状富Zn相分别从Cu母材和Al母材一侧向钎缝中生长的现象.钎缝组织硬度与Al基体侧较为接近,未发现钎缝存在显著的高硬度区.钎焊接头Cu侧主要由Cuo.64 Zn0.36相组成,未发现存在Cu-Sn系金属间化合物.     

锆元素对Zn-15Al钎料组织和性能的影响

通过扫描电镜、X射线衍射和纳米压痕等方法研究了微量Zr元素对铝合金/不锈钢异种金属钎焊用Zn-15Al钎料显微组织和性能的影响.结果表明,微量Zr元素的添加对钎料的熔点没有明显影响.Zr元素对Zn-15Al钎料基体中η-Zn相有明显细化作用,当Zr元素的质量分数为0.2%时,细化效果最佳;Zr元素的添加量过多时,钎料中形成块状的Al_2ZnZr化合物.当Zr元素的质量分数为0.2%时,Zn-15Al-0.2Zr钎料在不锈钢和铝合金母材上的铺展面积较Zn-15Al钎料分别提高了15.9%和10.2%,钎焊接头抗剪强度达到最大值143 MPa.Zn-15Al,Zn-15Al-0.2Zr,Zn-15Al-0.3Zr 3种钎料的蠕变应力指数分别为6.64,7.35,8.07.     

Effects of Ti on the Brazability of Zn-22Al-xTi Filler Metals as Well as Properties of Cu/Al Brazing Joints

设计并采用Zn-Al-Ti系列钎料对Cu和Al异种金属实施了钎焊,并对Zn-22Al-xTi/Cu界面处的相组成和金属间化合物形貌进行了分析。结果表明：在Zn-22Al中添加0.01%至0.05%的Ti可以显著细化钎料组织,而且Zn-22Al-0.03Ti在Cu基板上的铺展面积比Zn-22Al高出60.4%,但Ti的添加会提高Zn-22Al钎料的熔点和熔化区间。另外,在钎料中添加微量的Ti可以优化Cu/Al接头中Cu侧界面化合物的组织并减小其厚度。相比Zn-22Al钎料,Zn-22Al-0.03Ti钎焊所得Cu/Al接头强度要高出13.4%,而且接头断裂位置由化合物层转移至钎料内部。X射线衍射结果显示,钎焊过程中有CuAl2,Cu9Al4,CuZn 3种化合物产生于钎料与Cu基板界面处     

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.     

铝/钢异种金属火焰钎焊接头组织和性能

通过扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法研究了火焰钎焊时Zn-xAl钎料的润湿性能、铝/钢钎焊接头界面显微组织、金属间化合物层以及接头抗剪强度.结果表明,Zn-xAl钎料配合改性CsF-RbF-AlF₃钎剂,可以有效地去除母材表面氧化膜,从而提高钎焊接头力学性能.随着Al元素含量增加,钎料铺展性和填缝性随之提高,但是钎焊接头强度先升后降,Al元素含量为15%时,钎焊接头力学性能最佳.钎焊接头显微组织分析结果表明,金属间化合物主要为Fe₄Al₁₃相. Zn-xAl钎料中Al元素含量较低时,界面层由富锌相和Fe₄Al₁₃相组成.随着Al元素含量的增加,在Zn-25Al钎焊接头界面出现第二层金属间化合物Fe₂Al₅相.     

Zn-Al钎料钎焊Cu/Al接头组织和性能(英文)

使用不同成分的Zn-Al钎料对铜铝异种金属进行火焰钎焊,研究其力学性能。利用光学显微镜、扫描电镜和能谱研究不同Zn-Al钎料对Cu/Al钎焊接头钎焊性、力学性能及显微组织的影响。结果表明:随着Al含量的增加,Zn-Al钎料在Cu和Al上的铺展面积逐渐增大。当钎料中Al含量为15%时,Cu/Al接头的抗剪强度达到最大值88MPa;随着组织的变化,钎缝硬度值呈现HV122到HV515不等的分布。另外,钎缝组织的成分主要为富Zn相和富Al相,但是当钎料中Al含量为2%和15%以上时,靠近Cu侧的界面处会分别形成CuZn3和Al2Cu两种完全不同的金属间化合物。研究Zn-Al钎料中铝含量对Cu/Al接头界面化合物类型的影响。     

第三代汽车钢表面合金镀层的性能

采用热浸镀方法在第三代汽车钢表面制备了3种不同组分的合金镀层,研究了Al含量和Si元素添加对合金镀层物相组成、显微组织、显微硬度、耐腐蚀性能的影响。结果表明:Zn-0.6Al-1.6Mg、Zn-1.8Al-1.6Mg和Zn-1.8Al-1.6Mg-0.25Si合金镀层的主要物相都为Zn、Al和MgZn_2,在Zn-1.8Al-1.6Mg-0.25Si合金镀层中还出现了黑色的针状Mg_2Si相,增加Al含量和添加Si元素后,合金镀层的晶粒更加细小、组织均匀性提高;Zn-0.6Al-1.6Mg、Zn-1.8Al-1.6Mg和Zn-1.8Al-1.6Mg-0.25Si合金镀层的显微硬度分别为164.5、186.1、195.4 HV,不同组分的合金镀层的耐腐蚀性能从高至低顺序为Zn-1.8Al-1.6Mg-0.25SiZn-1.8Al-1.6MgZn-0.6Al-1.6Mg,在合金镀层中增加Al含量或者添加Si元素都有助于提升合金镀层的显微硬度和耐腐蚀性能。     

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。     

1060铝钎缝耐腐蚀性分析

以1060纯铝作为母材,选取Zn-Al-Ag,Zn-Al,Sn-Zn,Zn-Cd-Ag等4种钎料,采用氧乙炔火焰钎焊工艺制备钎焊接头,采用盐浴浸泡方法加速腐蚀,分析了4种钎缝的耐腐蚀性. 通过宏观形貌观察、极化曲线测试、失重分析和显微组织观测,综合评价了钎缝的耐腐蚀性. 结果表明,在所分析的3个合金系中,Zn-Al系钎料钎缝耐腐蚀性能较好,Zn-Cd-Ag钎缝耐腐蚀性次之,Sn-Zn钎缝的耐腐蚀性最差. 对盐浴腐蚀而言,Zn82Al13Ag5比Zn98Al更耐腐蚀. 而对于电化学腐蚀而言,银的加入能够进一步提高Zn-Al系钎料钎缝的耐腐蚀性能.     

3003铝合金ZnAl钎料的火焰钎焊(英文)

采用Al含量为2%~22%(质量分数)的ZnAl钎料,配合改进型CsF-AlF3钎剂,研究ZnAl钎料在3003铝合金板材上的铺展性能及钎焊接头的力学性能与显微组织。结果表明,当Al含量低于8%时,3003铝合金的火焰钎焊接头成形良好,且抗拉强度较高。钎缝显微组织为Al基固溶体及Zn基固溶体。由于固溶强化作用,钎缝的显微硬度比母材的高。钎缝界面由三部分组成,母材、扩散区和界面区,但影响接头强度的主要因素为钎缝内固溶体的分布情况,而不是扩散区的宽度。     

感应-超声波复合钎焊Cu-Al管连接工艺及接头显微组织研究

利用感应-超声复合钎焊工艺制备了Cu/Zn-2Al/Al管接头。研究了钎料管开口大小、超声波功率和超声波作用时间对接头显微组织和性能的影响。研究表明,钎料管开口大小为0～1 mm时可获得气密性及力学性能可靠的接头。超声波功率为240 W,振动时间2s时,可获得相对均匀、细小的钎缝组织。接头抗剪强度可达68.6 MPa,失效均发生在靠近接头的铝母材上。Cu/Zn-2Al/Al管通入压力4 MPa氮气30 s,接头未出现漏气情况。     

电力大功率变压器Cu/Al火焰钎焊接头组织结构与性能

利用金相、X射线衍射和显微硬度等测试手段对大功率变压器Cu/Al引线抽头采用Zn-Al钎焊焊丝火焰钎焊接头界面附近的组织结构及硬度进行试验研究。研究结果表明,Cu/Al钎焊接头主要由明显的钎缝、Cu基体和Al基体组成。接头钎缝硬度明显高于Al基体硬度,约为136 HV,钎缝中主要是CuZn2(γ相)和Al-Zn系相,界面靠近Cu一侧主要是Al-Cu系相,这些相的存在可能是导致接头钎缝附近硬度较高的原因。     

铝/黄铜异种金属TIG熔钎焊接头显微组织与力学性能

采用Zn-2%Al(质量分数)药芯焊丝对5052铝合金和H62黄铜进行TIG熔钎焊搭接试验,并对接头显微组织、界面层结构及力学性能进行分析。结果表明:Zn-2%Al药芯焊丝在黄铜母材表面润湿性良好,能够获得较好的铝/黄铜熔钎焊接头。在黄铜侧过渡区形成块状和条状的Al Cu脆性金属间化合物相,同时在黄铜侧界面处形成Cu9Al4、Cu Zn金属间化合物层。随焊接热输入的增大,界面层厚度先增大后减小,接头拉伸载荷也是先增大后减小。焊缝中心区及界面层的显微硬度高于铝和黄铜母材的。接头拉伸时断于黄铜侧界面区,且断口为解理断裂。     

微机控制钎焊Cu/Al焊接接头的组织与性能

采用微机控制固定间隙超声波辅助汽车零部件焊接中Cu/Al异质金属的钎焊工艺,在钎焊温度为380、420和460℃时制备Cu/Zn-3Al/Al钎焊接头,观察了不同温度超声钎焊时接头的显微组织与力学性能变化。结果表明,当钎焊温度为380℃时,钎缝层由Zn-Al共晶、α-Al树枝状晶和CuZn5相组成;当钎焊温度为420和460℃时,发现钎缝层由α-Al树枝晶、CuZn5相和Al4.2Cu3.2Zn0.7相组成;在钎焊温度为420℃时,金属间化合物层厚度为1.9μm,扩散层厚度为1.3μm,整个界面层厚度为3种钎焊温度下的最低值,此时钎焊接头的抗拉强度最大。     

AgCu+nano-Al_2O_3复合钎料钎焊TC4合金与Al_2O_3陶瓷:界面结构及接头性能

通过向Ag Cu共晶钎料中添加nano-Al2O3增强相(2%,质量分数)并采用高能球磨的方法获得了Ag Cu+nano-Al2O3复合钎料(Ag Cu C钎料)。采用Ag Cu C钎料实现了TC4合金与Al2O3陶瓷的高质量钎焊连接,确定了TC4/Ag Cu C/Al2O3钎焊接头的典型界面组织结构为:TC4/α-Ti+Ti2Cu扩散层/Ti3Cu4层/Ag(s,s)+Ti3Cu4+Ti Cu/Ti3Cu4层/Ti3(Cu,Al)3O层/Al2O3。Nano-Al2O3的添加抑制了钎缝中连续的Ti-Cu化合物层的生长,同时在钎缝中形成了颗粒状Ti-Cu化合物相增强的Ag基复合材料,改善了钎焊接头的界面组织。随着钎焊温度的升高,各反应层厚度逐渐增加,颗粒状Ti-Cu化合物不断长大,Ag基复合材料组织逐渐细小。当钎焊温度T=920℃,保温时间t=10 min时接头抗剪强度达到最大为67.8 MPa,典型断口分析表明:压剪过程中,裂纹起源于钎角处并沿钎缝扩展后转入Al2O3陶瓷,最终在Al2O3陶瓷母材侧发生断裂。