SnAg1.0Cu0.5对Ag30CuZnSn药芯钎料润湿性能及钎焊接头力学性能的影响

向Ag30CuZnSn药芯钎料药粉中添加SnAg1.0Cu0.5(SAC105)粉末,研究了不同SAC105含量对Ag30CuZnSn药芯钎料钎缝组织及钎焊接头性能的影响.结果表明,SAC105的加入可以显著提高Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展性能,随着SAC105的添加量增加,Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展面积增大.这主要是因为Sn元素的增加能显著降低钎料的熔化温度,从而增大液态金属的过热度,降低液态金属的粘度,增强液态金属的流动性,最终提高Ag30CuZnSn钎料在304不锈钢表面的润湿铺展性能. SAC105添加量为20%(质量分数)时,钎缝组织最细,主要由交织状的银基固溶体构成,相应的钎焊接头抗剪强度最大为453 MPa,提高了29.9%.

Ag30CuZnSn药芯钎料润湿性及钎缝性能研究

采用带材轧制法,用Ag30CuZnSn钎料带包裹硼酐、四氟硼酸钾、氟化钾构成的药芯粉末制备药芯银钎料,研究Ag30CuZnSn药芯钎料在T1紫铜表面的润湿铺展性能。利用Ag30CuZnSn药芯钎料火焰钎焊T1紫铜,观察钎缝的微观组织,测试的钎缝力学性能,并与Ag30CuZnSn钎料+FB102的性能进行比较。结果表明:Ag30CuZnSn药芯钎料在紫铜表面的铺展面积略高于Ag30CuZnSn钎料+FB102。采用Ag30CuZnSn药芯钎料火焰钎焊紫铜所得的钎焊接头力学性能能满足使用要求,剪切断裂位置均位于母材。钎缝微观组织主要由CuZn相、Ag基固溶体、Cu基固溶体构成,这一结果与Ag30CuZnSn钎料+FB102所得钎缝组织构成一致。

银钎料焊缝凝固行为的数值模拟

通过合金相图热力学与扩散动力学计算,并将结果引入相场模型,采用试验和模拟相结合的方法研究了BAg30CuZnSn钎料焊缝的凝固行为。结果发现:B元素的加入使得焊缝枝晶发生了明显的柱状晶向等轴晶转变(columnar to equiaxed transition, CET)的现象;随着钎焊后冷却速率的增加,焊缝凝固过程中枝晶形核数量增加,枝晶尖端半径减小;当B含量较低时,枝晶尖端半径较大,形核数量较少;随着B含量的增加,枝晶尖端半径逐渐减小,形核数量增加;但当B质量分数增加至4%时,枝晶形貌基本不再发生变化。

Ga2O3对Ag30CuZnSn药芯银钎料钎缝组织及钎焊接头性能的影响

向Ag30CuZnSn药芯银钎料药粉中添加Ga2O3,研究了Ga2O3对Ag30CuZnSn药芯银钎料钎缝组织的影响及钎焊接头性能的影响.结果表明,微量Ga2O3可以显著提高Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展性能且可以减少药芯中钎剂的添加量.Ga2O3添加量为0.4%(质量分数)时,钎料润湿铺展性能和钎焊接头抗剪切强度达到最佳值.这是因为Ga2O3属于表面活性物质,可以显著降低熔融钎料和母材之间的界面张力,从而提高了钎剂粉末的去膜效果,进而提高银钎料的润湿铺展性能.药芯银钎料基体及钎缝组织主要由以CuZn相为主的固溶体、银基固溶体和铜基固溶体构成.火焰钎焊时,添加0.4%Ga2O3(质量分数)时作用效果最佳,钎缝组织的细化与钎着率的提高(钎着率提高至95%以上)使得钎焊接头抗剪强度提高了11%以上,钎焊接头断口组织的形貌证明了上述结果.

CeO_(2)对Ag30CuZnSn药芯银钎料润湿性能及钎焊接头组织与性能的影响

向Ag30CuZnSn药芯银钎料中添加CeO_(2),研究CeO_(2)对Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展性能和钎焊接头性能的影响,探索CeO_(2)对药芯银钎料润湿铺展性能和钎缝组织的作用机理。研究结果表明:药芯钎剂粉末中加入CeO_(2)能提高Ag30CuZnSn药芯银钎料的润湿铺展性能,CeO_(2)添加量达到0.3%(质量分数,下同)时,对药芯银钎料的改进效果最佳。理论分析认为这是因为高价态的CeO_(2)具有氧化作用,可与T2紫铜表面的Cu2O发生氧化反应生成CuO和Ce2O3。同时,CuO、Cu2O与CeO_(2)、Ce2O3及钎剂中的B2O3生成CuO·Ce2O3·B2O3等盐类,促进了去膜反应的进行,从而提高了银钎料在紫铜板表面的润湿铺展性能。药芯钎剂粉末中添加过量CeO_(2)时,熔点较高的CeO_(2)反而增加了液态钎剂的粘度,未参与反应的CeO_(2)会阻碍熔融钎剂的铺展,进而阻挡熔化的Ag30CuZnSn银钎料在T2紫铜表面的润湿铺展。CeO_(2)作为高熔点氧化物,加入钎剂中后既能起到形核质点的作用,又能作为界面活性剂去除氧化膜。因此,火焰钎焊时,CeO_(2)能细化Ag30CuZnSn药芯银钎料钎焊接头的钎缝组织,当CeO_(2)添加量达到0.3%时,细化效果最佳。钎缝组织的细化使得钎焊接头抗剪强度提高了10%以上,钎焊接头断口组织的形貌和变化规律印证了上述结果。

Cu/Q235A异质钎焊接头的性能及耐腐蚀性

使用BAg30T药芯钎料对Cu/Q235A异种金属进行感应钎焊试验,研究了Cu/Q235A异种金属钎焊接头的力学性能和耐腐蚀性能。结果表明:Cu/Q235A钎焊接头的抗拉强度为214 MPa,与铜的抗拉强度接近,接头性能良好。在Cu/Q235A钎焊接头中,耐腐蚀性能从高至低依次为Cu>BAg30T钎缝>Q235A;钎焊接头经盐雾腐蚀96 h后抗拉强度下降了33%,腐蚀480 h后抗拉强度下降了74%,钎焊接头抗拉强度受盐雾腐蚀影响较大;腐蚀产物主要存在钢侧和钎缝处,未被腐蚀产物覆盖的表面存在点蚀,且随着腐蚀时间的增加腐蚀坑密度和尺寸变大,微观观察表明腐蚀产物呈现棉球状和絮状,腐蚀产物主要为Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4),且O_(2)与Cl^(-)参与腐蚀反应。

退火温度对轧制态钎料BAg30CuZnSn组织和性能的影响

采用SEM、XRD、力学性能测试等分析检测方法,研究了退火温度对轧制态钎料BAg30CuZnSn显微组织与力学性能的影响。研究结果表明：轧制态银钎料的显微组织主要由Cu基固溶体、Ag基固溶体、过饱和Cu基固溶体（Cu,Sn）和CuZn金属间化合物组成。相比轧制态银钎料,经150～250℃退火后,相组成没有明显变化,但纵截面上片状Cu基固溶体由椭圆状变为长条状。经350～550℃退火后,银钎料基底过饱和Cu基固溶体组织形状先转变为小块状,并随温度升高逐渐析出CuZn化合物相,片状Cu基固溶体和Ag基固溶体也逐渐转变为富Cu相和以CuZn化合物为基的固溶体组织,并且CuZn化合物相随温度升高逐渐长大。和轧制态钎料相比,退火温度为150℃时,银钎料抗拉强度和显微硬度分别达到最大值669. 46 MPa、190. 04 HV0. 5,然后随温度升高而降低,450℃时分别达到最小值509. 68 MPa、133. 72 HV0. 5,继续提高温度则又升高。