铜基与银基钎料用膏状钎剂的研究
铜基钎料种类
铜基钎料种类铜基钎料是一种用于连接和修复铜制品的材料，具有良好的导热性和导电性。
它由铜及其他合金元素组成，可以在高温下熔化，并在冷却后形成坚固的连接。
铜基钎料种类繁多，每种都具有不同的特性和应用领域。
我们来介绍银基铜钎料。
它是将银与铜合金化而成的钎料，具有优异的导热性和导电性能。
银基铜钎料广泛应用于电子器件的连接，如集成电路、电容器和电感等。
通过使用银基铜钎料，可以确保电子器件之间的良好接触和传导，提高设备的性能和稳定性。
除了银基铜钎料，还有一种常见的是镍基铜钎料。
镍基铜钎料是将镍与铜合金化而成的钎料，具有良好的耐腐蚀性和高温性能。
它广泛应用于航空航天和化工领域，用于连接和修复高温环境下的铜制品。
镍基铜钎料的使用可以确保连接点的稳定性和耐久性，避免因高温和腐蚀而导致的连接失效。
还有一种常见的铜基钎料是锡基铜钎料。
锡基铜钎料是将锡与铜合金化而成的钎料，具有低熔点和良好的流动性。
它广泛应用于制造业，用于连接和修复各种铜制品，如水管、电线和金属工件等。
锡基铜钎料的使用可以提高连接的强度和密封性，确保连接点的稳定和耐用。
除了上述几种常见的铜基钎料，还有其他一些特殊用途的钎料。
例如，钴基铜钎料具有高强度和耐腐蚀性，常用于船舶制造和海洋工程；铬基铜钎料具有高温和高压下的稳定性，适用于石油和化工领域；钛基铜钎料具有轻质和高强度，广泛应用于航空航天和汽车制造等领域。
铜基钎料种类繁多，每种都具有不同的特性和应用领域。
无论是银基铜钎料、镍基铜钎料还是锡基铜钎料，它们都发挥着重要的作用，连接和修复着各种铜制品。
通过选择适合的铜基钎料，我们可以确保连接点的稳定性、耐久性和良好的导热性，提高设备的性能和可靠性。
钎料
3）耐热性比锡钎钎料好，工作温度不超过150 ℃； 4）焊接的铜和黄铜在潮湿的环境中耐腐蚀性较差；必须 涂敷防潮涂料保护； 5）铅基钎料的成分和性能；
三、常见钎料介绍-镉基钎料
镉基钎料是软钎料中耐热性最好的一种,工作温度可达250℃。 1）国产镉基钎料的成分和性能。 2）Ag的加入能使镉合金的熔点迅速上升，Ag 的含量尽量控制 在5%以内。 3）HL503抗拉强度和延伸率与温度的关系，见图5所示。 4）加如锌可以减轻钎料在 熔化状态下的氧化和降低 熔点。 5）镉基钎料钎焊铜时，加 热温度过高或时间过长， 钎缝界面上将生成脆性铜 镉化合物，降低接头性能。 图5 HL503抗拉强度和延伸率与 温度的关系
车辆工程系
材料教研室：陈银银
钎料
一、对钎料的基本要求 二、钎料的分类和编号 三、常见钎料介绍 四、钎料的选择
一、对钎料的基本要求
钎焊时，焊件是依靠熔化的钎料凝固后连接起来 的，因此，钎焊接头的质量在很大程度上取决于钎料。 为了满足工艺要求和获得高质量的钎焊接头，钎料应 满足以下五点基本要求： 1、钎料应具有合适的熔点。它的熔点至少应比母材的 熔点低几十度。二者熔点过于接近，会使钎焊过程不 易控制，甚至导致母材晶粒长大，过烧，以及局部熔 化。 2、钎料应具有良好的润湿性，能充分的填满钎缝间隙。
二、钎料的分类和编号
1、钎料的分类 1）钎料一般按熔点的高低分为两类： 软钎料(熔点小于450度)；硬钎料(熔点高于450度); 注：450度分界线是人为划定的，所以易熔与难熔，软和硬都 是相对的。 2）根据钎料的主要元素把软钎料和硬钎料可以分为各种基的 材料。 如软钎料又可以分为 铋基、铟基、锡基、铅基、 镉基、锌基等类钎料；硬 钎料又可分为铝基、银基、 铜基、锰基、镍基等类钎 料。各种钎料的熔点见右 图1：各种钎料的熔点范围 图。
03钎焊用钎料报告
无铅铅料
• 自2006年7月迄，欧盟产品不得含有铅等6 种有毒物质。
• 汞（Hg）、镉（Cd）、六价铬（Cr）、铅 （Pb）、聚溴联苯（PBB）、聚溴二苯醚 （PBDE）
影响钎料润湿母材的主要因素
钎焊温度 • 钎焊加热温度的升高，由于钎料表面张力
下降等原因会改善钎料对母材的润湿性， 但钎焊温度不能过高，否则会造成钎料流 失，晶粒长大等缺陷。
钎料的熔化
钎焊时，只有熔化的液体钎料很好地润湿母 材表面才能填满钎缝。
软钎料-锡铅钎料
钎缝金属的成分偏析
• 具有窄熔点范围的钎料和共晶成分的钎料， 在熔化过程中的行为类似纯金属，接头间 隙为0.025-0.080mm的钎焊中。
• 窄熔点范围的钎料适合于缓慢和快速加热 工艺
• 宽熔点范围的钎料成分则采用一种避免固 液相熔析的措施，即偏析。（不适合用于预
钎焊用钎料
为了满足钎焊要求，对钎料的基本要求如下：
① 具有适当的熔点。 ② 具有良好的润湿性，应能在母材表面充分铺 展并充分填满钎缝间隙。 ③ 能与母材发生溶解、反应扩散等相互作用，并形 成牢固的冶金结合。 ④ 应具有稳定和均匀的成分，在钎焊过程中应尽量 避免出现偏析现象和易挥发元素的烧损。 ⑤ 得到的钎焊接头应能满足使用要求。
钎料分类
以熔点区分:低于450℃ 易熔钎料(软钎料) 高于450℃ 难熔钎料(硬钎料)
软钎料：铋基、锡基、铅基、镉基、锌基 硬钎料：铝基、银基、铜基、锰基、镍基
钎料分类
钎料分类
• 钎料按其制成形状可分为丝、棒、片、箔、 粉状或特殊形状钎料(例如环形钎料或膏状 钎料等)。
钎料的型号
型号有两部分组成 • 第一部分“S”表示软钎料，“B”表示硬钎料。 • 第二部分由主要合金组成的化学元素符号组成
钎剂及其选用方法
钎剂及其选用方法钎剂是钎焊时使用的熔剂，它的作用是清除钎料和母材表面的氧化物，并保护焊件和液态钎料在钎焊过程中免于氧化，改善液态钎料对焊件的润湿性。
对于大多数钎焊方法，钎剂是不可缺少的。
一、对钎剂的基本要求(1)钎剂应具有足够的去除母材及钎料表面氧化物的能力。
(2)钎剂的熔点及最低活性温度应低于钎料的熔点。
(3)钎剂在钎焊温度下具有足够的润湿性。
(4)钎剂中各组分的气化(蒸发)温度应比钎焊温度高，以避免钎剂挥发而丧失作用。
(5)钎剂以及清除氧化物后的生成物，其密度均应尽量小，以利于浮在表面，不在钎缝中形成夹渣。
(6)钎剂及其残渣对钎料及母材的腐蚀性要小。
(7)钎剂的挥发物应当无毒性。
(8)钎焊后，残留钎剂及钎焊残渣应当容易清除。
二、软钎剂软钎剂是在450℃以下进行钎焊用的钎剂，分为以下两大类：(一)非腐蚀性软钎剂这种钎剂化学活性比较弱，对母材几乎无腐蚀作用。
松香、胺、有机卤化物等都属于非腐蚀性软钎剂。
松香是最常用的钎剂，一般以粉末或以酒精、松节油溶液的形式使用。
松香钎剂只能在300℃以下使用，超过此温度时将碳化而失效。
通常加入活性物质配成活性松香钎剂，以提高其去除氧化物的能力。
(二)腐蚀性软钎剂这种钎剂化学活性强，热稳定性好，可用于黑色金属及有色金属的钎焊，但是钎焊后的残留物必须彻底洗净。
常用的腐蚀性软钎剂见表7—13。
表7—13 常用的腐蚀性软钎剂牌号组分(质量分数)(％) 应用范围RJ 1 氯化锌40，水60钢、铜、黄铜和青铜RJ 3 氯化锌40，氯化铵5，水55钢、铜、黄铜和青铜RJ 5 氯化锌25，盐酸(密度1.198／cm3)25，水50不锈钢、碳素钢、铜合金RJ 8 氯化锌65，氯化钾14，氯化钠11，氯化铵10铜及铜合金三、硬钎剂硬钎剂是在450℃以上进行钎焊用的钎剂，常用的硬钎剂组分及用途见表7—14。
表7—14 常用的硬钎剂组分及用途牌号组分(质量分数)(％)钎焊温度(℃)用途YJ1 硼砂100 800～1150 用铜基钎料钎焊碳素钢、铜、铸铁、硬质合金等YJ2 硼砂25，硼酸75 850～1150YJ7 硼砂50，硼酸35，氟化钾15 650～850用银基钎料钎焊钢、铜合金、不锈钢和高温合金YJ8 硼砂50，硼酸10，氟化钾40 >800 用铜基钎料钎焊硬质合金QJ -101 QJ -10 2 硼酐30，氟硼酸钾70氟化钾42，硼酐35，氟硼酸钾23550~850650~850用银基钎料钎焊铜及铜合金、钢，不锈钢和高温合金201 硼酐77±1，脱水硼砂12±1，氟化钙10±0．5 850~1150用铜基钎料或镍基钎料钎焊不锈钢和高温合金QJ 105 氟化镉29～31，氯化锂24～26，氯化钾24～26，氯化锌13～16，氯化铵4．5～5．5450~600钎焊铜及铜合金黑色金属常用的硬钎剂是硼砂、硼酸及其混合物。
铜基钎料的研究进展及应用
铜基钎料的研究进展及应用
杨骄;龙伟民;鲍丽;刘攀;杨浩哲
【期刊名称】《电焊机》
【年(卷),期】2022(52)4
【摘要】随着钎焊技术的发展,各种合金钎料也应运而生。
与银基钎料相比,铜基钎料具有强度高、成本较低、钎焊性能好、硬度适中、钎焊接头性能好、钎料流动性较好等优点,可以广泛应用于航空航天、机械制造、能源及石化工业等领域,满足了绿色环保要求并增加经济效益,受到国内外学者和研究人员的高度重视。
但铜的熔化温度过高,通常采用合金化手段即添加一些元素以降低熔点。
主要针对近年来受到广泛关注的几类铜基合金钎料——铜锡钎料、铜锌钎料、铜磷钎料,结合国内外有关铜基钎料研发的一些实例,对有关铜基钎料的研究报道进行了评述,讨论工艺参数对接头组织与性能的影响。
梳理了当前铜基钎料在制备与钎焊过程中存在的问题和难点,并对未来的发展与研究提出了展望。
【总页数】8页(P21-28)
【作者】杨骄;龙伟民;鲍丽;刘攀;杨浩哲
【作者单位】郑州机械研究所有限公司新型钎焊材料与技术国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TG425
【相关文献】
1.铜基与银基钎料用膏状钎剂的研究
2.锡基钎料与铜界面IMC的研究进展
3.THS-HL2铜基钎料的研制与应用
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钎料
三、常见钎料介绍-铝基钎料
铝基钎料主要用来钎焊铝及铝合金，钎焊其它金属时钎料表 面的氧化物不易去除，同时铝容易和其它金属形成脆性化合 物，影响接头质量。
1）铝基钎料主要以铝硅或铝铜硅共晶为基础 铝虽然可以和很多金属形成共晶，但这些共晶大多数由
于各自的原因，不宜用作钎料。 2）常常要在共晶中要加入一些其它元素组成。 3)应用最广泛的铝基钎料---HL400(铝硅共晶成分):优点:具
有良好的润湿性和流动性;抗腐蚀性好;具有一定的塑性,可 加工成薄片;缺点:熔点较高. 4)火焰钎焊时应用较广泛的铝基钎料---HLAlCu28-6;优点: 熔接点头较抗低腐蚀,操性作降比低较.容易;缺点:比较脆;Cu和Al形成CuAl2,使 5)HL402:在HL400中添加4%Cu,提高流动性; 6)HL403:在HL402中添加10%Zn,使熔点下降;抗腐蚀性变差, 易产生溶蚀,必须控制加热温度.
在5%以内。 3）HL503抗拉强度和延伸率与温度的关系，见图5所示。
4）加如锌可以减轻钎料在 熔化状态下的氧化和降低 熔点。 5）镉基钎料钎焊铜时，加 热温度过高或时间过长， 钎缝界面上将生成脆性铜 镉化合物，降低接头性能。图5 HL503抗拉强度和延伸率与
温度的关系
三、常见钎料介绍-钎焊铝用软钎料
塑性较好.且铜锗合金的蒸气压低,主要用于钎焊电真空器件. 4)铜基高温钎料
上述银基和铜基钎料的强度随温度的升高而剧烈下降, 不能满足在较高温度下工作的要求;在铜基钎料中添加Ni,可 以提高钎料的高温强度,但是Ni的加入会使钎料熔点显著提 高,为了降低熔点要加入适量的Si和少量的B.Si和B还能改善 钎料的润湿性和提高钎料在不锈钢表面的铺展能力.
覆纳米银铜粉焊膏的制备及其连接性分析_曹洋
第35卷第10期2014年10月焊接学报TＲANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTIONVol．35No．10October2014收稿日期：2013－11－02基金项目：国家自然科学基金资助项目（51275135，51321061）覆纳米银铜粉焊膏的制备及其连接性分析曹洋1，2，刘平1，魏红梅2，林铁松2，何鹏2，顾小龙1（1．浙江省冶金研究院有限公司浙江省钎焊材料与技术重点实验室，杭州310030；2．哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室，哈尔滨150001）摘要：提出将纳米银与覆纳米银铜粉按照比例混合制备焊膏，用于低温连接纯度为99．99%的无氧紫铜板：首先利用液相化学还原法制备出平均粒径为20 35nm 的纳米银颗粒，同时利用化学镀制备覆纳米银铜粉颗粒．之后将纳米银与覆纳米银铜粉机械混合制备焊膏并在200ħ烧结温度，10MPa 压力，保温30min 条件下烧结连接无氧紫铜板，并与纳米银焊膏单独烧结情况做对比分析，通过扫描电镜（SEM ）观察连接接头形貌，其中纳米银与覆纳米银铜粉混合焊膏得到的烧结接头界面连接紧密，接头组织内有一定的孔隙率，其平均抗剪强度达20MPa．关键词：纳米银；覆银铜；低温连接中图分类号：TG 425．1文献标识码：A文章编号：0253－360X （2014）10－0033－040序言经济与环境保护同时发展的当今社会，应用于大功率电子元器件封装的无铅耐高温钎料成为迫切需求［1，2］．根据Herring 定律［3］，颗粒的烧结温度与尺寸成正比，因此纳米银的烧结温度极低，并且银的熔点为960ħ，既满足了器件高温使用要求，又防止了高温服役由于热应力引起的可靠性问题［4］．但是银的价格昂贵并且银的抗离子迁移能力差，不适于产业化或大批量生产［5］．目前国内外已有将纳米银与铜粉焊膏用于电子封装的研究，如国外Morisada 等人［6］用50%纳米银与50%微米铜混合颗粒膏连接铜块，在350ħ烧结温度和10MPa 压力下获得了高抗离子迁移、抗剪强度约为50MPa 的接头．国内Yan 等人［7］将纳米银与纳米铜混合制备焊膏，低温烧结连接镀银铜板，并与清华大学合作用浓缩的纳米铜浆连接铜片，在220ħ烧结温度的接头抗拉强度分别达到8和14MPa．从目前的研究情况来看，微米铜会使纳米银焊膏的烧结温度和抗拉强度降低．而以纳米铜来代替微米铜或者纳米银，其抗氧化性极差，采取有机物包覆等抗氧化措施也只能延长抗氧化时间，不能真正解决问题而带来严重的使用可靠性问题．因此文中提出将35%纳米银与50%包覆纳米颗粒的微米铜粉相混合所制备的焊膏应用于纯度为99．99%的无氧紫铜板的连接，在200ħ的烧结温度，10MPa 压力下保温30min ，获得平均抗剪强度为20MPa 的连接接头．该方法进一步降低了烧结温度，解决了铜粉的氧化性问题，并且高温服役时可靠性高，同时降低银的使用量减少制造成本，为产业化生产提供了可能．1试验方法首先利用液相化学还原法制备纳米银，再利用化学镀制备覆纳米银铜粉．首先将铜粉用稀盐酸和丙酮超声清洗去除氧化物和油污．其中置换法化学镀是在预处理后的铜粉中加入去离子水制备悬浊液，设置反应温度和搅拌速度，边搅拌边逐滴加入银盐溶液，搅拌至溶液颜色稳定；还原法化学镀制不同之处是在预处理后的铜粉中加入1ˑ10－2mol /L NaBH 4作为还原剂，并在搅拌至溶液颜色稳定后加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP ）．烧结连接试验所选用的无氧紫铜板纯度为99.9%，厚2mm ，长和宽均为6mm ；并将其分别在在无水乙醇和5%的稀盐酸中浸置预处理并清洗干燥．烧结焊膏的配制各烧结焊膏组成成分比例见表1，另外，施加的外界压力可以可以增加烧结驱动力，以及抵消由于有机物分解产生的气体挥发引起的应力，有助于产生更均匀和致密的烧结组织．因此采用的烧结条件均为烧结温度200ħ，压力10MPa ，保温30min．34焊接学报第35卷表1各烧结焊膏组成成分（体积分数，%）Table1Component of different solder paste焊膏类型烧结颗粒纳米银枝晶覆银铜水分散剂PVP聚乙二醇纳米银85．03．00．00112．0纳米银/覆银铜30．055．03．00．00112．02试验结果与分析2．1置换法制备覆银铜粉采用置换法化学镀制备覆银铜粉的药品及反应条件见表2．制得的原始铜粉及覆银铜粉的扫描电镜（SEM）形貌如图1所示，能谱成分分析见表3．表2置换法制备覆银铜粉Table2Preparation of silver-covered copper powder with substitution method置换法铜粉W/g［Ag（I）-DM］+体积V1/mLAgNO3体积V2/mL温度T/ħ搅拌速度vＲ/（r·min－1）方案一0．05360200方案二0．052520200从表3得知以［Ag（I）-DM］+为银盐制备的样品粒子中铜的平均含量高达73．0%，由图1a，b对比发现其形貌与原始铜粉形貌极为相似．这是由于所用的银离子配合物可以防止铜置换银，所以溶液稳定基本不发生反应；由图1c及表3看出以1ˑ10－2 mol/L AgNO3为银盐制备的样品呈现银的树枝晶结构，粒子中银的平均含量非常高，为88．9%，这是因为铜置换足量硝酸银，生成的硝酸铜吸附在铜粉上，析出的单质银形成岛状结构，即总存在裸露在外的铜为置换反应提供电子，不断地析出单质银，最终晶颗粒形貌为树枝晶，因此银的平均含量极高．图1置换法制备覆银铜粉Fig.1Preparation of silver-covered copper powder with substitution method表3置换法制备覆银铜粉的成分分析（质量分数，%）Table3Component analysis of silver-covered copper powder试验点Cu Ag ［Ag（I）-DM］+制备样品177．1418．32268．8910．67 AgNO3制备样品33．9096．1044．3581．762．2还原法制备覆银铜粉采用还原法化学镀制备覆银铜粉的药品及反应条件见表4．制得的覆银铜粉的扫描电镜形貌（SEM）如图2所示，能谱成分分析见表5．由图2a 看出以［Ag（I）-DM］+为银盐制备的样品与原始铜粉（图1a）相比，颗粒表面明显地包覆了一层较为均匀的金属层，并且分散性良好．通过表5可知银的表4还原法制备覆银铜粉Table4Preparation of silver-covered copper powder with reduction method还原法铜粉质量W/g［Ag（I）-DM］+体积V1/mLAgNO3体积V2/mLNaBH4还原剂体积V3/mLPVP分散剂质量W D/g温度T/ħ搅拌速度vＲ/（r·min－1）方案一0．053—750．17060200方案二0．05—25750．17020200平均含量为57．1%，较为适中．分析认为，以硼氢化钠为还原剂，为银离子配合物提供电子，使单质银在铜粉表面析出，同时银离子配合物可简化反应，防止了在反应过程中铜粉参与而导致形貌发生变化致使包覆效果变差．由图2b看出样品颗粒形貌与原始铜粉（图1a）几乎完全一样，通过表5可知未检测到银．分析认为，硼氢化钠的还原性过强，镀液极不稳定，NaBH4与AgNO3快速发生氧化还原反应，银单质以纳米尺寸存在于镀液中，来不及附着在铜粉上．第10期曹洋，等：覆纳米银铜粉焊膏的制备及其连接性分析35图2还原法法制备覆银铜粉Fig.2Preparation of silver-covered copper powder with reduction ways表5还原法制备覆银铜粉的成分分析（质量分数，%）Table 5Component analysis of silver-covered copper powder试验点Cu Ag ［Ag （I ）-DM ］+制备样品15．9554．7224．7859．47AgNO 3制备样品385．27—2．3不同焊膏低温烧结连接铜板组织形貌对比分析使用在反应温度为20ħ，PVP 用量1ʒ4的工艺条件下制备的纳米银焊膏单独烧结的焊接接头扫描显微组织（SEM ）如图3所示．由图3a 看出焊接界面连接紧密无空隙，图3b 显示接头内组织有一定的孔隙率．图3c 线扫描分析可见在焊接界面Ag ，Cu 两种元素的过渡梯度大，即在薄层内发生互扩散，形成固溶体．图3纳米银低温烧结Fig.3Low temperature welding of nano-silver分析认为，由于纳米颗粒的比表面积高，在很低的温度下发生表面扩散，形成颈连，随着温度的升高，在低温区时发生的表面扩散消耗掉一部分能量，使得在后续高温中没有足够的能力驱动致密化扩散，最终形成非致密化的孔洞结构［8］．利用上述还原法化学镀中使用Ag 离子配位溶液制得的覆纳米银铜粉与纳米银混合制备焊膏，并烧结连接无氧紫铜板，其焊接接头扫描显微组织（SEM ）如图4所示．由图4a 看出焊接界面连接十分紧密，无空隙．图4b 看出焊接接头组织仍然存在一定的孔隙率且略大于纳米银单独焊接情况．图4c 可见不但在焊接界面的薄层内Ag ，Cu 元素发生互扩散形成固溶体，而且在接头组织内覆纳米银铜粉与纳米银也发生互扩散．图4纳米银及覆银铜粉混合低温烧结Fig.4Low temperature welding of nano-silver and silver-covered copper powder覆纳米银铜粉焊膏单独烧结连接铜板时，未发现实现连接的样品．在剪切试验中，混合焊膏烧结连接接头的室温平均抗剪强度为20MPa ，与国内外水平相当，并且在高温条件下强度几乎不变，稳定性良好．3结论（1）对于利用Ag 离子配合物溶液作为银源，硼氢化钠作为还原剂制备的覆纳米银铜粉，纳米银对铜粉的包覆率较大，颗粒较为分散，实现了纳米银颗粒均匀包覆铜粉的目标．36焊接学报第35卷（2）在温度200ħ，压力10MPa，保温30min 的烧结条件下，利用覆纳米银铜粉和纳米银颗混合焊膏烧结的焊接界面结合紧密，在焊接接头组织中可观察到纳米银与覆纳米银铜粉相互扩散，并且存在一定的孔隙率．与之对比的纳米银焊膏单独低温烧结时，焊接界面结合紧密无空隙，只在界面处银铜相互扩散形成薄层固溶体，接头内组织有也有一定的孔隙率，但低于上述混合焊膏．参考文献：［1］邹贵生，闫剑锋，母凤文，等．微连接和纳连接的研究新进展［J］．焊接学报，2011，32（4）：107－112．Zou Guisheng，Yan Jianfeng，Mu Fengwen，et al．Ｒecent progressin micro-joining and nano-joining［J］．Transactions of the ChinaWelding 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Welding＆Joining Technology Conference and Internation-al Forum onＲecent Advances in Welding Science and Technology．Harbin，China，2011：138－145．［8］Choi S Y，Kang S．Sintering kinetics by structural transition at grain boundaries in barium titanate［J］．Acta Materialia，2004，52（10）：2937－2943．作者简介：曹洋，女，1991年出生，硕士研究生．主要从事新材料及其异种材料连接方面的研究工作．Email：caoyang_yly@163．com通讯作者：何鹏，男，教授，博士研究生导师．Email：hithepeng @hit．edu．cn［上接第32页］Zhang Zhengwei，Zhang Zhao，Liu Yalin，et al．Investigation onrelationship between the rotational speed and the input power in thesimulation of FSW［J］．Welding＆Joining，2012（4）：19－24．［7］Zhang Z W，Zhang Z，Zhang H W．Numerical investigations of size effects on residual states of friction stir weld［J］．Proceedingsof the Institution of Mechanical Engineers，Part B：Journal of En-gineering Manufacture，2014，228：572－581．［8］薛忠明，顾兰，张彦华．激光焊接温度场数值模拟［J］．焊接学报，2003，24（2）：79－82．Xue Zhongming，Gu Lan，Zhang Yanhua．Numerical simulationon temperature field in laser welding［J］．Transactions of the Chi-na Welding Institution，2003，24（2）：79－82．［9］马琳，原津萍，张平，等．多道激光熔覆温度场的有限元数值模拟［J］．焊接学报，2007，28（7）：109－112．Ma Lin，Yuan Jinping，Zhang Ping，et al．Finite numerical simu-lation of temperature field in multi-pass laser cladding［J］．Trans-actions of the China Welding Institution，2007，28（7）：109－112．作者简介：张正伟，男，1985年出生，博士研究生．主要从事焊接构件疲劳性能和残余状态研究．发表论文5篇．Email：zzw216@ mail．dlut．edu．cn通讯作者：张洪武，男，博士，教授，博士研究生导师．Email：zhanghw@dlut．edu．cnMAIN TOPICS，ABSTＲACTS＆KEY WOＲDS2014，Vol．35，No．10 tandem submerged arc welding of grade X80pipeline steel is de-veloped by using finite element analysis software ANSYS．Theelement birth-death technique is employed to deal with the fillingof double-V groove along the longitudinal seam of pipeline steel，and double-ellipsoid volumetric heat source is used to achieve thethermo-load application and solution．The calculated results showthat the phenomenon，three-wire in a single weld pool，emergesat1．6s after the weld starting，the quasi-steady state is achievedat6s，and then a weld pool with length of over100mm is pro-duced．The three peak values of temperature at the thermal cy-cles in weld and heat affected zone elongate the high temperaturedwelling time of the thermal cycles，which is the main reasonwhy the grains in the heat affected zone become coarser and thejoint properties worsen．The comparison between the experimen-tal and predicted results shows that the agreement extent of theweld width is better than that of the weld penetration，and thecalculation accuracy can be improved if the weld reinforcement isconsidered．Key words：pipeline steel；multi-wire tandem submergedarc welding；heat affected zone；thermal cycle；numerical simu-lationＲesearch on rapid underwater welding based on SHSYIN Yujun，PAN Chuanzeng，SU Shan（Department of Vehicleand Electric Engineering，Mechanical Engineering College，Shi-jiazhuang050003，China）．pp21－24Abstract：Based on SHS technology，rapid underwaterwelding was investigated．The solder was composed of thermite ofCuO+Cu2O+Al，gasification agent of CaCO3，alloy agent ofFeSi+MnFe and slagging agents of B2O3．The weld block wasconsisted of graphite crucible and rectangular pipe，meanwhile，one end of rectangular pipe was sealed and another one sealed partly to control the heating direction of combustion flame．Tung-sten coil was used to ignite KNO3/Al-Mg ignition materials and the paraffin was used to seal the opening of the weld block．Fi-nally，the feasibility problem of underwater welding based on SHS was solved．It was found that，this technology can be opera-ted easily without power supply to form welded joints after self-combustion of the solder in weld block．Welded joints with ten-sile strength of135MPa can be obtained under the condition of water depth of0．5m，and the emergency repairs of underwater damaged structures can be realized basically．Key words：underwater welding；self-propagation；emer-gency repairs；welding mechanismMicrostructure and mechanical properties of variable polari-ty plasma arc keyhole weld of2A12aluminum alloy JIANG Yi1，2，LIU Ming2，LU Yaohui2，XU Binshi2（1．Logis-tics academy，Naval University of Engineering，Tianjin300450，China；2．National Key Laboratory forＲemanufacturing，Acade-my of Armored Forces Engineering，Beijing100072，China）．pp 25－28Abstract：Variable polarity plasma arc welding，an effi-cient and cost-efficient welding technology，has been widely ap-plied to aircraft components manufacture，especially aluminum alloy components．Variable polarity plasma arc keyhole weld of 2A12aluminum alloy was conducted by welding torch with assis-tant nozzles under high welding speed and high heat input，and microstructure and mechanical properties of weld zone was ana-lyzed as well．Due to the compression of assistant nozzles to plas-ma arc，crown weld is narrowed，however，root weld is broad-ened；reinforcements of both welds are increased．In the weld，fine equiaxed nondendritic grains are dominate，strengthening phases are with Al2Cu phases largely and few S phases．Mechan-ical properties of weld zone are determined by the size and quan-tity of Al2Cu．It could be concluded that the difference of hard-ness between parent metal and weld is little．Furthermore，mi-crohardness distribution curve alongside longitudinal direction of weld is like U-shape，plain in the middle of weld and fluctuating in both sides of the crown and root weld．Key words：variable polarity plasma arc；aluminum al-loy；keyhole weld；mechanical propertiesInfluence of welding residual stresses on fatigue life of Al 2024plate ZHANG Zhengwei，ZHANG Zhao，ZHANG Hongwu（State Key Laboratory of Structural Analysis for Indus-trial Equipments，Dalian University of Technology，Dalian 116024，China）．pp29－32，36Abstract：Sequential coupled thermo-mechanical model and fracture mechanical model based on finite element method and J-integral method are established to calculate the residual stress and the stress intensity factor for friction stir welding，TIG and laser welding process，respectively．The commerical code NASGＲO is used to predict the fatigue crack growth rate．This method is validated by comparing with the experimental data and results of the virtual crack closure technique method．The distri-bution of the residual stress intensity factor is similar with the re-sidual stress profile and the residual stress has a significant im-pact on the effective stress ratioＲ．The influence decreases as the increase of the stress ratio．The residual stresses severely shorten the fatigue life of the plate，and the fatigue life of the plate welded with TIG technology is shorter than the ones of the plates welded with friction stir welding and laser welding．Key words：welding residual stresses；J-intergral；resid-ual stress intensity factor；fatigue crack growth ratePreparation and connectivity of sintering paste containing copper particles covered by nano-silver CAO Yang1，2，LIU Ping1，WEI Hongmei2，LIN Tiesong2，HE Peng2，GU Xia-olong1（1．Zhejiang Province Key Laboratory of Soldering＆Bra-zing Materials and Technology，Zhejiang MetallurgicalＲesearch Institute Co．Ltd．，Hangzhou310030，China；2．State Key La-boratory of Advanced Welding and Joining，Harbin Institute of Technology，Harbin150001，China）．pp33－36Abstract：A kind of sintering paste mixed of nano-silver and copper particles covered by nano-silver was made，by which oxygen-free copper pad with99．99%purity were connected at low temperature．Firstly，nano-silver particles whose average di-ameter were20－35nm were synthesized by liquid chemical re-duction method．Meanwhile the copper particles covered by nano-silver were prepared by the method of chemical plating．Af-terwards，these two kinds of particles were mixed by mechanical method to prepare sintering paste，by which oxygen free copper plate with99．99%purity were joined under the condition of10 MPa，200ħfor30min．Finally，the microstructure of sintering section was observed by the scanning electron microscope （SEM）．The results showed that the connection interface was sintered compactly，and certain porosities existed throughout the joint organization．The everge shear strength of the joints was a-bout20MPa．Key words：nano-silver；copper particles covered by nano-silver；low temperature connectionⅡ。
钎焊材料成分性能分析-铜基钎料(5)
杭州辛达狼焊接科技有限公司/technicalData/1.3.8 铜基焊料Cu的熔点是1083℃，可以直接用作焊料在还原性气氛和真空条件下钎焊低碳钢、低合金钢、钨、钼、可伐合金和镍合金等，钎焊温度为1100-1150℃。
但纯铜作为焊料的缺点是熔点高、耐腐蚀及抗氧化性能差，容易使一些被焊金属或合金的晶粒过分长大，导致力学性能恶化。
通过向Cu中加入P、Zn、Ge、Sn、Ni、Mn、Ag、Co等元素，可以克服纯Cu作为焊料的一些缺点，提高Cu焊料的物理、力学性能和焊接性。
表4.7-25列出了性能不同的系列铜基焊料。
- 2 -表4.7-25 铜基焊料的成份及性能型号化学成分/wt%熔化温度 /℃ 钎焊温度 /℃ 抗拉强度/MPa特点及用途CuPZn Ag Sn Ge NiMn其它Cu 99.95 － － － － － － － － 1083 1100-1150 － 对钢的润湿性和填缝能力好，可直接在还原性气氛或真空下钎焊钨、钼、铁、镍及其合金。
Cu94P 93.7 6.3 － － － － － － － 720-800 810-900 441 属于空气自钎剂料，应用广泛。
P 能降低Cu 焊料的熔点。
进一步加入Ag 可改善焊料的塑性和机械加工性，提高强度和导电性，同时降低焊料熔点和提高润湿性，适合于各种碳钢的钎焊。
Cu93P 92.9 7.1 － －－－－ － －710-800810-900470Cu91PAg 91 7 － 2 － － － － － 645-790 750-810 － Cu89PAg 89 6 － 5 － － － － －645-815 820-860 519 Cu80PAg 80 5 － 15 － － － － －630-780 810-850 503 Cu70PAg 70 5 － 25 － － － － － 650-710 730-790 － Cu28PAg 28 1 － 71 － － － － － 750-795 810-870 － Cu86PSn 86 5.5 － － 7.5 － － － － 620-670 700-780 － Cu92PSn 92 5.5 － － 2.5 － － － －640-680 710-800 560 Cu82Pd 82 － － － － － － － Pd: 18 1080-1090 1100-1200 － 高温性能优良，对钢和镍合金焊接性好；钯的蒸汽压低，不易挥发，适用于气体保护钎焊和真空钎焊。