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.pdf

荔生产应用 wartin ieee
制冷行业用新型银钎料火焰锊焊H62
黄铜的接头组织和性能
河南机电高等专科学校(新乡市453002)任爱梅刘玲玲
河南新飞电器有限公司(新多市453002)杨杰
摘要以BA45CuZn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(SFM)
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,锊料表面化学镀锡
后,母材与钎缝结合紧密,钎焊接头组织主要由富Cu相、Ag相、Cun和Cu。Zn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352MPea
关键词:银钎料火焰钎焊黄铜微观组织抗拉强度
中分类号:TG454
0前言
试验材料与方法
H62黄铜具有较高的强度和优良的冷加工、热
基材BAg45CuZn钎料(尺寸规格为60mmx40
加工性能,泛用于制冷、空调、航空等行业。钎mmx0.25m)和镀锡后钎料成分见表1。母材为H62
焊技术是空调、制冷产品制造过程中极其重要的生黄铜,尺寸规格为55mmx30mm×2.0mm,钎剂为
产エ艺之一,如制冷控件中黄铜阀体、黄铜法兰等FB102。
的连接,因此钎焊质量的好坏直接影响产品的最终
表1锊料的化学成分(质量分数,%
性能。
钎料
在家用制冷行业中,轩焊接头主要有紫铜一紫
BAg45CuZn钎料4.093].06
24.85
铜、黄铜(紫铜)一黄铜、紫铜(黄铜)一低碳钢。钎
镀锡后
43.9428.7324.862.47
焊黄铜一黄铜时,需根据接头致密性和塑性要求选
择钎料-3。目前重要部件接头采用 Agcuznsn和
化学镀工艺及条件为:基材首先进行处理,工序依
Agcuzncd钎料,但由于Cd是有毒元素, Agcuzncd次为用15%的盐酸溶液酸洗2~3min,80-90℃碱液
钎料的应用受到限制,主要以 Agcuznsn钎料为主。中破洗3~4min,KQ-300VDB超声波清洗器中清洗
研究 Agcuznsn钎料连接H62黄铜钎焊接头的组织min,电净单元中洁净2~3min,活化单元中沾附活化
和性能,可优化银基钎料的应用领域,将其用于制冷、~3min,钝化单元中化学钝化1~2min。镀液主要成
空调等领域的中温钎焊,扩大国内硬钎料的种类和市分为氯化亚锡、硫脈、柠檬酸、酒石酸、次磷酸钠、盐酸、
场空间”。以 Agcuzn钎料为基体,采用化学镀工光亮剂等。施镀条件为pH=0.6~1.2,温度65~85
在其表面镀锡,通过低温扩散处理,提高 Agcuzn钎℃,搅拌速度400~450r/min,施镀时间5~30min3
料中Sn含量,可采用该新型钎料火焰钎焊H62黄铜。镀锡后进行低温扩散;然后采用氧乙炔火焰钎焊工艺
在前期BAg45CuZn钎料表俑化学镀锡及化学镀锡对进行对接氧气压力0.4~0.8MPa,乙炔压カ0.06~
钎料润湿性影响的工作基础上8-9,文中主要分析新0.09MPa,采用中性偏碳化火焰,外焰加热,钎焊温度
型化学镀锡银钎料钎焊H62黄铜接头的组织和力学690~770℃,钎焊时间15~35s
性能
采用JSM-7500F场发射扫描电镜及其附带的
FET-X3型能谱分析仪观察钎焊接头的显微组织及微
收稿日期:2015-12-21
区成分。利用WDW-S50万能拉伸机进行钎焊接头拉
基金项目:河南省重大科技专项项目(14110021110
伸试验,每种接头测试5组,然后取其平均值。
502016年第4期
万方数拼
Hthnctin Wee生产应用蜉蕊
2试验结果与分析
心立方金属的极限电子浓度值。因此,随着化学镀锡
含量升高,钎焊接头中g析出相逐渐增加。
2.1钎料表面镀层分析
BAg45CuZn钎料表面镀锡后,锡化学镀层与基体
9所
钎料的界面形貌,如图1所示。由图1可知,钎料与锡
镀层界面结合致密,镀层组织均匀,无气孔、夹杂等缺
陷。说明钎料表面化学镀锡降低镀层与基体钎料的内
应力,提高锡镀层与 Agcu/n钎料的结合度,使得钎料
与锡镀层结合致密、无缺欠出现。
10
(a)基体钎料(未镀锡
锡镀层
基体钎料
10
图1 Agcuzn钎料与锡镀层的界面形貌
2.2钎焊接头的微观组织
(b)镀锡钎料(2.5%Sn)
图2为化学镀锡前后钉焊接头的微观组织。图2中
各点的能谱分析结果见表2。未镀锡时,接头组织主要由
图2钎焊接头的微观组织
黑色组织(A点)、白色相(B点)、黑灰色相(C点)组成。
表2图2中各点EDS分析结果
化学镀锡后,接头组织中黑色组织减少,白色相和黑灰色
元素含量(质量分数,%)
相増多。采用基体钎料时,钎焊接头组织主要由富C相位置
可能相
Z
Sr
(A点)、Ag相(B点)、CuZn化合物相(C点)组成,如图2a
所示。化学镀锡后,钎缝与母材结合紧密,在Sn含量为
A21.7866.3111.91
富
2.5%时,接头组织中富Cu相和Ag相减少,Ag析出相增
B
Ag
多,接头组织主要由富Cu相、Ag相、Ch和Cu、Zhns化合
16,4343.8539.72
Cuzr
物相组成,如图2b所示。随着化学镀Sn含量升高,钎料
0.28富Cu
中Ag,Cu,Zhn元素含量均降低,接头组织中富Cu相和Ag
E
71.3717.8110.190.63
析出相的分布发生一定的变化,即接头中富Cu相、Ag析
15.0644.7538.611.59Cu;Zns
出相的分布形式与钎料表面镀锡含量密切相关。化学镀
锡后,钎料中Cu元素和镀覆Sn元素之间的化学亲和力最2.3钎焊接头的力学性能
大,而元素之间化学亲和力参数越大,相互作用越强,形成
化学镀锡含量对H62黄铜钎焊接头抗拉强度的影
化合物的可能性越大"o
响,如图3所示。随着镀覆Sn含量增加,钎焊接头的抗
由此可知,钎料表面化学镀锡后,生成 Cusn化合拉强度逐渐升高。在Sn含量为2.5%时,钎焊接头
物相的倾向大于生成AgSn,ZnSn化合物相的倾向,故拉强度最高,为352MPa。锡化学镀层影响接头抗拉强
元素Sn与Cu更容易发生相互作用,生成CuSn化合物度的主要原因在于:①随着钎料表面化学镀Sn含量增
相被包裏在富Cu相中。钎焊接头中Ag析出相之所以加,钎料熔化温度逐渐降低,即钎焊温度逐渐降低
增加,主要原因在于!:①Sn与Ag的原子半径相近,因此,H62黄铜母材受热影响较小;②随着钎料熔化温度
符合固溶体大量固溶合金元素的条件;②在Ag对其余降低,此时以钎料向H62黄铜中的扩散为主,使得过渡
组元溶解度达到极限值时,Ag的电子浓度值远小于面层厚度逐渐增加;同时,随着Sn含量增加,钎缝中含Sn
2016年第4期5
万方数据