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《哈尔滨工业大学》 2006年
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石墨与铜钎焊工艺研究

朱艳  
【摘要】: 本文以某种油泵电机用换向器的制造为应用背景,采用不同的方法和工艺对石墨与铜的钎焊进行了研究。借助扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析、压剪试验等分析测试手段,分析了石墨/Ag-Cu-Ti/Cu真空钎焊接头和石墨/Ni/Sn-Ag-Cu/Cu接头的界面组织结构、室温力学性能、不同的工艺参数对界面组织的影响,并对钎焊界面结构的形成机理进行了研究。 采用Ag-Cu-Ti钎料真空钎焊石墨/铜,从石墨侧开始接头的界面层依次为石墨/TiC/Ag-Cu共晶组织+Cu基固溶体/Cu基固溶体/Cu,依据所发现的界面结构,提出了界面结构的形成机理和界面形成过程模型。 试验结果表明:当钎焊工艺参数变化时,石墨/Ag-Cu-Ti/Cu接头界面产物的种类并未改变,TiC层的厚度和Ag-Cu共晶组织、Cu基固溶体所占界面的比例会发生一定的变化。随着钎焊温度的提高或保温时间的延长,TiC层的厚度逐渐增大;而钎缝中的Ag-Cu共晶组织逐渐减少;Cu基固溶体逐渐增多。当钎焊温度为870℃、保温时间为15min时,接头可以获得最佳的抗剪强度17MPa,钎焊工艺参数对石墨/Ag-Cu-Ti/Cu钎焊接头的性能影响并不显著,断裂均发生在石墨母材的近界面处。 采用Sn-Ag-Cu无铅钎料感应钎焊石墨/铜需对石墨进行金属化处理,采用Ni镀层可以获得良好的连接效果。从石墨侧开始接头的界面层次依次为石墨/Ni/(Cu1-yNiy)6Sn5/βSn+(βSn+Ag3Sn)的共晶组织/Cu6Sn5/Cu3Sn/Cu,随着钎焊温度的提高或保温时间的延长,金属间化合物层的厚度逐渐增大。钎焊工艺参数对接头抗剪强度的影响存在最佳取值,当钎焊温度为275℃、保温时间为30s时,接头可获得最佳的抗剪强度20MPa。 石墨/Ag-Cu-Ti/Cu钎焊接头和石墨/Ni/Sn-Ag-Cu/Cu接头的抗剪性能均能满足换向器的实际工作中的性能要求,但是真空钎焊温度较高,铜的硬度显著下降,石墨/Ni/Sn-Ag-Cu/Cu接头在换向器装机点焊过程中有钎料溢出因此选用CuNiSnP钎料感应钎焊进行石墨/铜换向器的连接。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TG454

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【引证文献】
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【参考文献】
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