铜和铜合金的钎焊
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铜及铜合金的焊接铜合金的制造铜合金材料在运用于连接器的加工过程中,先是被加工成为薄片状的板材,然后切成条带形状以适应后面的冲压过程的需要。
线材同样应用于连接器中,但是在端子组件和其他类型的连接器中这样的材料应用得很少。
图4.1描述了一个典型的薄板和条带铜合金的制造流程。
此外在参考书目3中可以得到更详细的描述。
合金线材以同样的方式制造但具有几个显著的特点:热挤压,轧制,和通过冲模的拉拔以改变热轧制和冷轧制在板材中的应用,以及退火处理过程经常用于这种产品。
连接器技术之4.1.1 铜合金的制造溶炼和铸造铜合金是最先用于可回收的商业应用的金属之一,这是因为工业上能用经济的办法将铜合金中的杂质维持在一个较低的水平。
溶炼常用于电溶炉之中而少见于铜合金在真空和惰性气体下的溶炼和铸造过程中。
碳层能提供一足够的保护。
此外,利用真空或特殊的空气环境将会很大的增加合金制造的成本。
氢、氧和碳的污染影响由溶炼过程和热力学方法来平衡其溶炼层进行控制,其中氢能溶解于铜,氧能与铜和一些合金元素形成氧化物,而碳能与有碳化物组分的合金起反应。
溶炼控制包括纯电解阴极铜和有选择的兼容合金碎屑。
当一些纯组分如镍、锡、硅或起支配作用的合金如磷、铍、和铬合金组分增加时,都会引起合金成份改变。
板材锻造的制造过程是从不连续的铸造成大矩形横截面金属锭或薄铸片开始的。
前述大金属锭的典型尺寸为约150 毫米厚,300 到900 毫米宽,并且经过热轧制处理以有效的减少其厚度并消除在铸造过程中残余的铸造微片。
另一种铸造方法是薄铸片(常用于窄条状铸造材料),其典型的尺寸是约15 毫米厚,150 到450 毫米宽,这些薄铸片将直接转到冷轧过程之中。
选择条形铸造是基于经济上的考虑因素(热研磨需要较高的资金成本)以及合金的特性(一些铜合金不容易在热条件下工作)。
前述半连续且大的金属锭在铸造过程中垂直利用一个中空水冷的铜模,在开始时此铜模的下底部被封住。
溶化的金属实际上并未象图4.1中所示的直接进入溶模。
铜与铜合金的钎焊工艺要点
1. 准备工作:清洁表面,去除油污、氧化物和其他杂质,确保焊接表面干净。
2. 选择合适的钎焊材料:钎料应与铜或铜合金相容,并具有良好的润湿性和流动性。
3. 确定适当的焊接温度:根据钎料的要求和工件的材料特性,确定合适的钎焊温度,一般在铜合金的熔点以下进行钎焊。
4. 使用适当的焊接设备:选择合适的焊接设备,例如氧乙炔焊、电弧焊或激光焊等工艺进行钎焊。
5. 控制焊接速度和压力:在钎焊过程中,要控制焊接速度和压力,确保钎料能够充分润湿并均匀地流动。
6. 注意保护气氛:在钎焊过程中,要确保焊接区域处于惰性气氛或者良好的气氛保护下,以防止氧化和腐蚀。
7. 检查焊接质量:完成钎焊后,要进行质量检查,确保焊接接头无裂纹、气孔等缺陷,并进行必要的后处理工艺,如清洗、抛光等处理。
铜及铜合金焊接施工工艺标准1适用范围本工艺标准适用于紫铜钨极氩弧焊、黄铜的氧乙炔焰焊以及紫铜、黄铜的氧乙炔焰钎焊。
2施工准备2.1规范性引用文件下列标准适合的条款通过本标准引用则构成本标准的条文,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
铜及铜合金焊接及钎焊技术规程》HGJ223铜及铜合金焊条》GB/T367铜及铜合金焊丝》GB9460铜基钎料》GB6418银基钎料》GB10046纯铜板》GB2024黄铜板和带》GB2041拄制铜管》GB1527挤制铜管》GB1528拄制黄铜管》GB1529挤制黄铜管》GB15302.2材料2.2.1工程中应优先选用已列入国家标准或行业标准的母材和焊接材料2.2.2工程中选用的母材和焊接材料必须具有质量证明书或合格证,无质量证明书的材料不得使用,对质量证明书或合格证中的数据有怀疑时应进行必要的检验。
2.2.3用于压力容器受压元件的铜及铜合金应为退火状态。
2.2.4母材和焊接材料应妥善保管,防止损伤、污染和腐蚀。
2.2.5施工中应按设计要求或国家现行的标准、规范中的规定选用焊丝、钎料、焊剂、钎剂。
2.2.6如果选用未列入国家标准的母材或焊接材料,应对该材料按国家有关标准进行复验,并提出满足设计要求的焊接工艺试验资料。
2.2.7手工钨极氩弧焊使用的氩气纯度不应低于96.96%,并符合GB4842《氩气》的规定,焊接或钎焊使用的乙炔气纯度不应低于96.5%,氧气纯度不应低于99.2%。
2.2.8焊丝、焊剂、钎料、钎剂选用参考表2.3作业人员:焊工、管道工2.4焊接设备及工具2.4.1手工钨极氩弧焊应采用直流正接并选用性能稳定且应附有高频引弧和电流衰减装置及满足工艺要求的其它设施。
2.4.2氧乙炔焰焊接和钎焊时应根据工件状况选用合适型号及咀头的焊枪。
2.4.3根据工件及焊丝清洁度的要求配备角向砂轮机,不锈钢丝刷及砂布等。
2.5施焊环境焊接场所应保持清洁,当焊接、钎焊区域出现下列情况之一,且无有效防护措施时应停止焊接、钎焊作业:①气温低于5°C②钨极氩弧焊时风速>2m/s③雾、雨、雪环境3施工工艺流程3.1工艺操作过程3.1.1编制焊接工艺评定3.1.1.1施工单位应根据设计文件要求进行焊接工艺评定,如设计文件没有明确规定评定所要执行的标准时,焊接工艺评定可按HGJ223《铜及铜焊接及钎焊技术规程》的要求进行。
铜及铜合金焊丝使用说明铜及铜合金焊丝简明表一、焊丝的选择选用铜及铜合金焊丝时,除了满足对焊丝的一般焊接工艺性能、冶金性能要求外,最重要的是控制其中杂质的含量和提高其脱氧能力,防止焊缝出现热裂纹及气孔等缺陷。
焊接紫铜用焊丝主要加入了Si、Mn、P等脱氧元素,对导电性要求高的紫铜焊件,不宜选用含P焊丝。
在黄铜焊丝中加Si可以防止Zn的蒸发、氧化,提高熔池金属的流动性、抗裂性及耐蚀性。
加入Al可作合金剂,同时可脱氧和细化焊缝组织,提高接头塑性、耐蚀性。
焊丝中加入Fe可提高焊缝的强度、硬度和耐磨性,但塑性有所降低。
Sn加入焊丝中可提高熔池金属的流动性,改善焊丝的工艺性能。
在焊丝中加入单个或复合元素Ti、Zr、B可以起到脱氧及细化焊缝组织的效果,在气体保护焊中得到了很好的应用。
纯铜焊接时可以选择含Si、Mn、P和Sn的(SCu1898)焊丝,以避免焊缝产生热裂纹和气孔。
焊接青铜时首选同质青铜焊丝,但有时选择铝青铜焊丝焊接其它青铜(如硅青铜)也能保证接头的力学性能。
惰性气体保护焊焊接黄铜时,为了防止Zn的大量蒸发,应避免选用黄铜焊丝,改选用硅青铜焊丝,Si可抑制Zn的烧损,可获得较好的结果。
二、气体选择铜及铜合金的MIG和TIG焊用气体为纯氩气、纯氦气或氩气-氦气混合气体。
气体纯度通常要求在99.99%以上,否则容易出现气孔。
三、焊接缺陷及防止方法铜及铜合金的焊接过程中出现的主要是气孔、裂纹、未熔合、咬边和夹渣等缺陷。
1、气孔产生原因:铜焊接气孔主要是氢进入焊接熔池而形成的。
氢来源有:母材、焊丝、保护气体、送丝机构、焊工的手套和环境湿度太高等,如焊丝被污染、材料及焊丝本身的氧化膜、送丝机构上有油污或冷凝汗渍等。
预防措施:a.材料及焊丝内的含氢量≤0.4mL/100g;b.焊件表面应去除油污及氧化膜,存放时间不超过4h。
表面清理后应用干燥、洁净、不起毛的物件覆盖坡口及两侧;c.焊丝尽量使用抛光焊丝,不然处理方法同上;d.保护气体内杂质含量:H2≤0.001%、O2≤0.02%、N2≤0.01%、H2O≤0.0 2%。
铜及铜合金的焊接,从焊接详解,焊接工艺以及钢和铜、铜合金的焊接等讲述摘要:目前对铜及铜合金焊接性的系统研究很少,经过长期对铜及铜合金的焊接性研究以及查阅有关资料,简要介绍了铜及铜合金的分类、性质;分析了铜及铜合金的焊接性、钢与铜及铜合金的焊接性以及在焊接过程中易出缺陷(气孔、裂纹)的原因和解决措施;探讨了铜及铜合金、钢与铜及铜合金的焊接工艺。
实践证明:焊接方法和工艺选择得当,焊接材料选择合理,在焊接过程中易出现的缺陷是完全可以避免的。
关键词:铜;铜合金;焊接性;工艺文献标识码: B长期以来,铜及铜合金的焊接主要是应用钎焊、气焊、电弧焊、惰性气体保护焊、埋弧焊、扩散焊等方法。
近年来,随着焊接技术的发展,又采用了电子束、激光、等离子弧等高能量热源进行焊接,取得了很好的效果。
本文就铜及铜合金的焊接性、焊接过程中易出现的问题及解决措施进行了叙述。
1.铜及铜合金的种类及性质1.1铜为面心立方晶格,具有较多的形变滑移系,室温、高温变形能力很好,退火状态的铜,不经中间退火可压缩85%~ 95%而不产生裂纹。
但纯铜在500~600℃呈现“中温脆性”。
在焊接过程中,易在此温度区间发生裂纹。
据研究,“中温脆性”和杂质的性质、含量、分布、固溶度等有关。
铜可分为无氧铜和含有少量氧的纯铜。
纯铜的导电性能好,常用于导电材料,但是存在Cu2O-Cu的低熔点共晶物,焊接时易出现裂纹。
无氧铜又可分为用P、Mn脱氧的脱氧铜和无氧铜,由于其焊接性好,常用于焊接结构。
1.2铜合金铜合金分为黄铜、青铜、白铜三大类。
1.2.1黄铜黄铜是Cu-Zn合金,根据Zn的含量不同又可分为很多种,为了改变黄铜的性能,也可以加入其它元素,如Al、Ni、Mn等。
从而形成了铝黄铜、镍黄铜、锰黄铜等。
由Cu-Zn二元系相图可知,黄铜固态下有T、U、V、W、X、Z六个相,其中T相是以铜为基的固溶体,其晶格常数随Zn含量的增加而增大。
Zn在铜中的溶解度与一般合金相反,随温度降低而增加,在456℃时固溶度达最大值后, Zn在铜中溶解度随温度的降低而减少。
铜及铜合金的焊接工艺方法
引言
铜及铜合金是常见的金属材料,在工业生产中有广泛的应用。
为了满足不同的需求,需要采用适当的焊接工艺方法来连接铜及铜合金材料。
本文将介绍几种常见的焊接工艺方法和其特点。
1. 电弧焊
电弧焊是一种常用的焊接方法,适用于连接较厚的铜及铜合金材料。
其特点如下:
- 可以使用直流电或交流电进行焊接;
- 需要使用焊条和电弧来产生熔化的金属,形成焊缝;
- 焊接过程需要较高的电流和热量,因此需要注意对工件的热影响。
2. 惰性气体保护焊(TIG焊)
TIG焊是一种高质量的焊接方法,适用于连接较薄的铜及铜合金材料。
其特点如下:
- 使用惰性气体(如氩气)保护焊缝,避免氧化和污染;
- 可以实现较高的焊接质量和焊缝外观;
- 需要较高的焊接技术要求,操作相对复杂。
3. 焊接钎焊
焊接钎焊是一种常用的焊接方法,适用于连接不同类型的金属材料,包括铜及铜合金。
其特点如下:
- 使用钎料来填充和连接金属材料,形成焊缝;
- 钎焊过程中不熔化基材,避免对工件的热影响;
- 可以实现高强度的连接。
4. 焊接热压焊
热压焊是一种适用于连接铜及铜合金的方法,其特点如下:
- 使用热力和压力将材料连接在一起,形成焊缝;
- 焊接过程中不需要添加额外的填充材料;
- 可以实现相对较高的连接强度。
结论
根据需求和材料特性,我们可以选择适当的焊接工艺方法来连接铜及铜合金材料。
电弧焊、TIG焊、焊接钎焊和焊接热压焊是常用的方法,每种方法都有其特点和适用范围。
在实际应用中,应根据具体情况选择最合适的焊接工艺方法。
一、目的通过本守则规范制冷系统管路钎焊工艺技术要求,以确保钎焊质量,减少材料消耗,降低生产成本。
二、范围本守则适用于本公司各类产品制冷系统管路铜和铜合金、铜与不锈钢的焊接。
焊接方法为氧—乙炔火焰钎焊,钎焊接头采用套接形式。
三、工艺要求1、对钎焊操作人员的要求必须是经过焊接技术培训取得焊工证的专职人员,且操作人员须具备熟练的操作技巧。
2、钎焊前的准备(1)检查焊炬、气管、助焊剂瓶、点火器等无异常。
助焊剂瓶的安全装置必须齐全,并进行定期清洗,保持洁净,且液体焊剂量应处于焊剂瓶视镜的中部。
乙炔气体和氧气管道上使用的压力表,必须经检定合格且在有效期内。
工装、夹具、工具等必须定置摆放。
不同情况下焊炬规格的选用符合下表的规定:(2)保持操作场地、用具、零部件清洁无污物。
(3)检查被焊工件是否修整完好,摆放位置是否正确。
预制好的管件一般采用平放并稍有倾斜的位置,将扩管的管口稍向下倾,带有堵帽。
(4)钎料、钎剂应分类存放,保持清洁、干燥,并明确标识且在有效期内。
不同情况下钎料、钎剂的选用符合下表的规定:(5)操作者戴好墨镜、手套等安全防护用具。
不要穿戴油污的工作服、手套;3、管口配合间隙的要求。
(1)管口插接的配合间隙(单边)控制在0.1~0.2mm 之间,推荐为0.1mm ,如图1所示。
且管口装配间隙应均匀。
(适宜的配合间隙有利于实现焊料的毛吸,使焊接时流动的钎料迅速吸入配合间隙,钎料在焊缝间隙内填充饱满,可增强焊接强度)焊嘴号数管径(mm ) 管壁厚(mm ) 焊炬规格 梅花嘴型单孔嘴型 氧气工作压力(MPa )乙炔工作压力(MPa )≤6.35及毛细管0.6~1.0H01-6/H01-6A3号/3号 2号/1、2号 9.53~6.35 0.6~1.0H01-6/H01-6A 5号/5号 5号/4、5号 12.7~9.53 0.6~1.2H01-6/H01-6A 5号/5号5号/4、5号 12.7~19.05 0.7~1.2H01-12/H01-12A 5号/3号 5号/2号 ≥19.05 0.8~2.5 H01-20/H01-20A 4号/3号 2号/2号0.3~0.5 0.02~0.04 焊接场合 钎料种类 钎料含银量 钎料牌号 熔化温度℃ 配用钎剂规格紫铜——紫铜 铜磷钎料 0 HL201 730~830 不配用 紫铜主管——紫铜支管银磷铜钎料 5% HL205 640~800 YJ-7或不配用 黄铜——紫铜 银磷铜钎料 15% HL204 640~815 QJ102(少量) 钢——铜 银基钎料45% HL303 660~725 QJ102(4)异种材料的焊接装配间隙要考虑材料的线膨胀系数,线膨胀系数大的材料套在线膨胀系数小的材料内时,室温时的装配间隙要稍大于上述间隙;线膨胀系数小的材料套在线膨胀系数大的材料内时,室温时的装配间隙要稍小L3~5mm(见图2),在壁厚小于1.0mm的铜管上焊接2~3mm图4图5(5)以下图6为不正确的装配方式。
铜焊接工艺铜及铜合金的焊接工艺铜具有优良的导电性、导热性、耐腐蚀性、延展性及一定的强度等特性。
在电气、电子、化工、食品、动力、交通及航空航天工业中得到广泛应用。
在纯铜(紫铜)中添加10余种合金元素,形成固溶体的各类铜合金,如加锌为黄铜;加镍为白铜;加硅为硅青铜;加铝为铝青铜等等。
铜及铜合金可用钎焊、电阻焊等工艺方法实现连接,在工业发达的今天、熔焊已占据主导地位。
用焊条电弧焊、TIG焊、MIG焊等工艺方法容易实现铜及铜合金的焊接。
影响铜及铜合金焊接性的工艺难点主要有四项元素:一是高导热率的影响。
铜的热导热率比碳钢大7~11倍,当采用的工艺参数与焊接同厚度碳钢差不多时,则铜材很难熔化,填充金属和母材也不能很好地熔合。
二是焊接接头的热裂倾向大。
焊接时,熔池内铜与其中的杂质形成低熔点共晶物,使铜及铜合金具有明显的热脆性,产生热裂纹。
三是产生气孔的缺陷比碳钢严重得多,与要是氢气孔。
四是焊接接头性能的变化。
晶粒粗化,塑性下降,耐蚀性下降等。
1、紫铜的焊接焊接紫铜的方法有气焊、手工碳弧焊、手工电弧焊和手工氩弧焊等方法,大型结构也可采用自动焊。
(1) 紫铜的气焊焊接紫铜最常用的是对接接头,搭接接头和丁字接头尽量少采用。
气焊可采用两种焊丝,一种是含有脱氧元素的焊丝,如丝201、202;另一种是一般的紫铜丝和母材的切条,采用气剂301作助熔剂。
气焊紫铜时应采用中性焰。
(2)紫铜的手工电弧焊缘。
焊件厚度大于4毫米时,焊前必须预热,预热温度一般在400~500?左右。
用铜107焊条焊接,电源应采用直流反接。
焊接时应当用短弧,焊条不宜作横向摆动。
焊条作往复的直线运动,可以改善焊缝的成形。
长焊缝应采用逐步退焊法。
焊接速度应尽量快些。
多层焊时,必须彻底清除层间的熔渣。
焊接应在通风良好的场所进行,以防止铜中毒现象。
焊后应用平头锤敲击焊缝,消除应力和改善焊缝质量。
(3)紫铜的手工氩弧焊在紫铜手工氩弧焊时,采用的焊丝有丝201(特制紫铜焊丝)和丝202,也采用紫铜丝,如T2。
铜及铜合金焊接规程(总8页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--铜及铜合金焊接规程本规程规定了铜及铜合金焊接的基本要求,适用于铜及铜合金的手工钨极氩弧焊、气焊、熔化极氩弧焊和自动埋弧焊等焊接的铜及铜合金制单层容器、衬铜容器的铜焊接工艺。
一、焊接用材料:1.焊接用氩气纯度≥%,露点≤-50℃,并应符合GB/T4842或GB10624的规定。
当瓶装氩气的压力≤时不宜使用。
当预热不方便或要求熔深较大时可用70%Ar+30%N2的混合气体。
氮和氦作保护气体是氩气时熔深的2~3倍,但氮气也容易气孔增多倾向。
2.手工钨极氩弧焊电极采用铈钨电极。
电极直径应根据焊接电流大小来选择(使用时一般比焊接电流所要求的规格大一号的钨极),3.焊剂主要作用是去除氧化膜和其它一些杂质,防止熔池金属氧化和其它气体侵入熔池,并改善液体金属的流动性。
使用时可用无水酒精调成糊状或直接将焊剂粉放在坡口和两侧或用焊丝醮焊剂再焊接。
在气体保护焊时也可以使用焊剂以增强对熔池的保护作用。
4.对比较重要结构,为了消除氧的不良影响,必须选用含有铝、钛等强脱氧剂的焊丝;为了防止合金元素在焊接过程中氧化和蒸发:焊接黄铜(防止锌氧化和蒸发)时可选用含硅的焊丝并快速焊以减少高温停留时间,焊锡青铜(防止锡氧化和蒸发)时可采用含硅、磷等脱氧剂的焊丝并用硼砂和硼酸作熔剂,焊接铝青铜(防止铝氧化和蒸发)可采用氯化盐和氟化盐组成的熔剂。
5.二、施焊焊工:1.应按GB50236《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》中的规定考试合格。
三、焊前准备:1.铜材坡口加工应采用机械方法(含剪切),如采用等离子火焰方法加工应从变色部分机械加工去掉不少于3mm,加工后的坡口表面应平整、光滑,不得有裂纹、分层、夹杂、毛刺、飞边和氧化色。
坡口表面应呈金属光泽;必要时对坡口及两侧不少于30 mm范围内一般应进行100%PT。
2.焊丝、坡口表面及其两侧不少于30 mm范围内必须表面的水、油污进行清理(包括去表面氧化膜、鳞片、污染和不合格的氧化色)。
钎焊的应用钎焊是一种常见的金属连接方法,也被称为焊接。
与其他类型的焊接不同,钎焊使用的焊条是一种按照要求设计并加工成形的具有相应功效的金属材料。
焊接是将两个或更多金属部件通过加热并添加软化金属材料(钎剂)的方法连接在一起的加工过程。
钎焊通常用于连接加热敏感材料,例如铜、铝合金、镁合金等,同时钎焊可以用于连接厚度较薄的材料,以及高质量且强度要求较高的连接,例如飞机、汽车和传统手工制品。
钎焊的应用十分广泛,下面是一些钎焊应用的例子。
1.汽车维修领域钎焊在汽车维修中的应用非常广泛,特别是在连接轻质材料时。
钎焊可以用于连接铝制零部件、合金钢、铜和铜合金部件等,常用于连接汽车内部的管道、散热器、液压油箱、发动机和传输线路等。
2.机械工业应用钎焊在机械工业上的应用主要用于连接铜合金、铝合金、镁合金、钛合金、不锈钢等。
在制造高精密仪器、航空航天装备、先进军事设备和工业机械组件时,钎焊是常用的方法之一。
在机械工业和高科技行业中,许多应用需要使用钎焊来连接高强度、高精度和无裂纹的零件。
3.制作手工精品钎焊在制作手工精品中也非常常见。
通过钎焊可以将一些小部件连接在一起,例如银质、黄铜、古铜、不锈钢和其他各种金属等。
这可以制作各种装饰品、珠宝首饰、文房四宝等。
钎焊技术可以将分散的金属部件用非常小的夹具固定起来,制作精细的物品,为装饰品、工艺品和家居用品带来了更多的设计可能。
4.铜铝合金材料的连接铜铝合金在工业和军事应用中使用越来越广泛。
由于铜和铝有较大的膨胀系数差异,因此通常使用钎焊方法将两种材料连接在一起。
这些应用的例子包括太阳能电池板、异形铝筒等。
5.黄铜制品制造钎焊在黄铜制品制造中被广泛应用,特别是在珠宝、器皿和地图盘等工艺品的制作中。
黄铜是一种非常柔软易加工的材料,可以用于制作多种形状。
钎焊技术使我们能够将黄铜制品组装成更复杂的结构和形状,这些结构和形状在传统制造方法中不容易实现。
6.金属装饰和装修钎焊在金属装饰和装修中广泛应用。
铜和铜合金的钎焊铜具有优良的导电性、导热性、耐蚀性、延展性和一定的强度。
在铜中添加各种合金元素可提高其耐蚀性、强度和改善机加工性能。
因此,铜和铜合金在电气、电工、化工、食品、动力、交通、航空、航天、兵器等工业部门获得广泛的应用。
铜及其合金可分为:纯铜、黄铜、青铜和白铜。
纯铜的质量分数不低于99.5%。
纯铜根据其含氧量的不同可分为有氧铜和无氧铜(脱氧铜)。
脱氧铜是在冶炼过程中加入脱氧剂(如磷)或用其他方法使氧的质量分数达到很低的水平(0.003%)。
黄铜是指铜锌合金,它比纯铜具有高得多的强度、硬度和耐腐蚀能力,并保持一定的韧性。
为了进一步提高黄铜的力学性能、耐腐蚀性和工艺性能,在普通黄铜中再加入少量的锡、铅、锰、铝、铁或硅等元素而获得一系列的多元铜合金——特殊黄铜。
特殊黄铜的合金元素的总质量分数一般不超过4%。
青铜实际上是除铜-锌、铜-镍合金以外所有铜合金的统称,如锡青铜、铝青铜、硅青铜和铍青铜等。
为了获得某些特殊性能,青铜中还加入多种其他元素。
白铜是铜和镍的合金,它具有较好的综合力学性能和高耐蚀性能。
常用铜和铜合金的化学成分和热处理制度名称代号主要化学成分(质量分数,%)熔化温度/℃热处理制度ω(Cu)ω(Zn)ω(Sn)ω(Pb)ω(Mn)ω(Al)ω(Ni)其他纯铜T1T2 ≤99.95≤99.90————————————020.02020.0610831083退火:450~520℃退火:500~630℃无氧铜TU1TU2TUMn≤99.97≤99.95≤99.60———————————0.1~0.3——————020.003020.003020.003108310831083真空退火:500℃黄铜H96H68H6295~9767~7060.5~63.5余量余量余量——————————————————1056~1071910~939899~906退火:600℃退火:600℃退火:600℃锡黄铜铅黄铜锰黄铜HSn62-1HPb59-1HMn58-261~6357~6057~60余量余量余量0.7~1.1———0.8~1.9———1~2—————————886~907886~901866~881退火:600℃退火:600℃退火:600℃锡青铜QSn6.5-0.1QSn4-3 余量余量—2.7~3.36~73.5~4.5————————P:0.1~0.25—~996~1046退火:500~620℃铝青铜QAl9-2QAl10-4-4 余量余量——————1.5~2.5—8~109.5~11———Fe:3.5~4.5~1061—退火:700~750℃;淬火880℃,回火400℃退火:700~750℃;淬火920℃,回火650℃铍青铜QBe2QBe1.7 余量余量——————————0.2~0.50.2~0.4Be:1.9~2.2Be:1.6~1.8865~956—淬火:800℃,时效300℃淬火:800℃,时效300℃硅青铜QSi3-1 余量———1~1.5 ——Si:2.75~3.5 971~1026 退火:600~680℃铜和铜合金的钎焊性主要取决于以下因素: 1.表面形成的氧化物的稳定性。
2.钎焊加热过程对材料性能的影响。
3.材料对应力开裂的敏感性。
纯铜表面可能形成Cu 2O 和CuO 两种氧化物。
室温下铜表面为Cu 2O 所覆盖;高温下的氧化皮分为两层,外层为CuO ,内层为Cu 2O 。
铜的氧化物容易去除,所以纯铜的钎焊性是很好的。
有氧铜是用火法精炼的铜以及电解韧炼级的铜。
它含有质量分数为0.02%~0.1%的氧。
氧以氧化铜的形式存在,并与铜形成共晶组织。
此共晶组织以小球形式分布在铜基体中。
有氧铜如果在含氢的还原性气氛中钎焊,氢迅速扩散到金属中,还原氧化物生产水蒸气。
此水蒸气在铜晶体内形成孔穴,并急速膨胀,从而产生氢脆。
严重时铜材会发生断裂。
如果气氛中含一氧化碳和水分,则一氧化碳能够将水蒸气还原成氢,然后扩散进入金属,形成氢脆。
所以有氧铜不能在分解氨、吸热型和放热型还原气氛内进行钎焊。
有氧铜在920℃以上长期加热会使氧化铜聚集在晶界上,降低了铜的强度和塑性,因此有氧铜钎焊时应避免材料长时间停留在920℃以上的温度。
铜材不能热处理强化,故常用冷加工的方法提高其强度。
冷作硬化的铜材在230~815℃温度下就会发生软化。
软化程度与温度及此温度下的停留时间有关,钎焊加热温度越高,冷作硬化的铜材变得越软。
无氧铜的含氧量低,铜内没有铜和氧化铜的共晶成分,它的电导率,冷加工性(如深拉延和旋压)均优于脱氧铜。
无氧铜可以在含氢的保护气氛中钎焊,不会发生氢脆。
冷作硬化的无氧铜在加热时同样会发生软化现象。
普通黄铜可划分为三类:低黄铜(锌的质量分数低于20%)、高黄铜(锌的分数高于20%)和合金黄铜。
当黄铜中锌的质量分数低于15%时,表面氧化物主要由Cu 2O 组成,其中含有ZnO 的微粒;当锌的质量分数大于20%时,其氧化物主要由ZnO 组成。
锌的氧化物也不难去除,所以黄铜的钎焊性也是很好的。
黄铜不宜在保护气氛中钎焊,特别不适合于真空中钎焊。
因为锌的蒸气压高(907℃时达105Pa ),在保护气氛中特别是真空钎焊时,黄铜中的锌发生挥发,表面变红,并影响其钎焊性和本身性能。
如必须在保护气氛和真空中钎焊,应预先在黄铜零部件表面电镀一层铜或镍,以防止锌的挥发。
但镀层可能影响钎焊接头的强度。
钎焊黄铜时必须使用钎剂。
锡黄铜中ω(Sn )约为1%。
锡的存在并不影响表面氧化物的组成。
锡黄铜的钎焊性与黄铜相当,容易钎焊。
铅黄铜中的铅在加热时会形成粘渣,破坏钎料的润湿作用和流动性,必须选用合适的钎剂以保证钎料的润湿作用。
铅黄铜加热时有应力开裂的倾向。
它对热裂的敏感性与含铅量成正比。
所以铅黄铜在钎焊时应尽量减少其内应力,如焊前退火以去除零件的加工应力;加热温度尽量均匀,以减小热应力等。
当ω(Pb )>3%时,钎焊效果就很差了。
对于ω(Pb )>5%的铅黄铜不建议进行钎焊。
锰黄铜的表面由锌的氧化物和锰的氧化物组成。
锰的氧化物比较稳定,比较难以去除,铬青铜 QCr0.5 余量 — — — — — — Cr:0.5~1.0 1073~1080淬火:950~1000℃时效:400~460℃镉青铜 QCd1 余量 — — — — — — Cd:0.9~1.21040~1076 退火:650℃ 锌白铜 BZn15-20 余量 18~20 — — — — 13.5~16.5 — ~1081 退火:700℃ 锰白铜BMn40-1.5余量———1~2—39~40—1261退火:1050~1150℃应采用活性强的钎剂以保证钎料的润湿性。
锡青铜QSn6.5-0.1表面形成两种氧化物,内层为SnO2,外层为铜的氧化物。
这些氧化物容易去除,合金的钎焊性是很好的,可以用包括气体保护钎焊和真空钎焊在内的各种方法钎焊。
在空气中钎焊时可选用常规钎剂钎焊。
在空气中钎焊时可选用常规钎剂钎焊。
为避免出现裂纹,含磷的锡青铜零件钎焊前应在约290~340℃下消除应力。
铝青铜含较多的铝(质量分数达10%),表面形成主要由铝的氧化物组成的氧化层,难于去除,所以铝青铜的钎焊相当困难。
铝的氧化物不能在保护气氛中被还原,真空加热也不能去除,必须采用专门的钎剂。
如果铝青铜零件在淬火和回火状态下钎焊,则钎焊温度不能超过回火温度。
例如QAl9-2的回火温度为400℃,钎焊温度超过400℃将使母材发生软化;如在高温下钎焊,则钎焊温度应与淬火温度(880℃)相适应,然后进行回火处理,使母材达到要求的;力学性能,这是在选用钎料时必须考虑的。
铍青铜表面虽形成较稳定的BeO氧化物,但用常规钎剂还能满足去除氧化膜的要求。
铍青铜常用于零件要求具有弹性的场合。
为了不降低此性能,要求钎焊温度或者低于它的时效温度(300℃),或者使钎焊温度与淬火温度相匹配,焊后自爱进行时效处理。
硅青铜主要是由ω(Si)约3%的QSi3-1合金表面的氧化物主要由氧化硅组成。
钎焊硅青铜时需使用与钎焊铝青铜时同样的钎剂。
处于应力状态下的硅青铜对热脆和熔融钎料作用下的应力开裂相当敏感。
为避免开裂,钎焊前合金应在300~350℃温度下消除应力。
钎焊时应选用熔点较低的钎料和加热比较均匀的钎焊方法。
铬青铜和镉青铜因含少量的铬或隔,对钎焊性影响不大。
钎焊铬青铜是应考虑母材的热处理制度,或者在低于时效温度(460℃)下钎焊,或者钎焊温度与淬火温度(950~1000℃)相匹配。
锌白铜和锰白铜。
白铜含镍,选用钎料时应避免采用含磷的钎料,如铜磷钎料和铜磷银钎料,因含磷的钎料于钎焊后在界面上容易形成脆性镍磷化合物,降低接头的强度和韧性。
白铜对热裂和熔融钎料作用下的应力开裂均甚敏感。
故零件在钎焊前应去除内应力,并选用熔点较低的钎料,尽量均匀地加热零件,同时使零件在加热和冷却时能自由膨胀和收缩,以减小钎焊时的热应力。
常用铜和铜合金的钎焊性合金铜T1无氧铜TU1黄铜锡青铜HMn62-2锰黄铜HMn58-2锡青铜铅黄铜HPb59-1 H96 H68 H62 QSn6.5-0.1 QSn4-3钎焊性优优优优优优良优优良合金铝青铜铍青铜硅青铜QSi3-1 铬青铜QCr0.5镉青铜QCd1锌白铜BZn15-20锰白铜BMn40~1.5QAl9-2 QAl10-4-4 QBe2 QBe1.7钎焊性差差良良良良优良困难。