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蔡云卓,潘云昆

(昆明贵金属研究所,昆明650221)

摘　要:根据制备Au,Ag和Pd基钎料钎焊不同母材的焊缝金相样品的特点,提出了可以得到清晰的贵金属合金钎料焊缝显微组织的方法,并给出了实验结果。

关键词:贵金属;钎焊缝;金相

1　引言

钎 焊技术是当代焊接领域重要组成部分之一,由于贵金属合金钎料(银合金、金合金及钯合金系)钎焊母材广泛,接头强度高、塑性好、耐蚀性强、耐热冲击性优良, 因此诸如AuNi18,PdAgMn,PdNi,AgCuZn及AgCuZnCd等系合金在航空发动机制造工艺中获得了广泛的应用。在钎焊接头质量检验 中,钎焊接头金相检验占有重要地位,有关贵金属钎料接头金相侵蚀方法尚未见系统的报道。本文针对斯贝发动机用贵金属钎料合金钎焊接头的金相样品的制备特点 及其规律做一探讨。

钎焊件典型的焊缝结构如图所示。由图可看出,焊缝由五层不同结构组成,由于贵金属合金的耐蚀性与母材差异较大,欲显示出五层结构皆清晰的金相组织,在金相样品制备中,应注意如下特点。

焊缝结构示意图

(1)贵金属钎料合金,特别是金基钎料较母材(非贵金属材料)耐腐蚀得多。

(2)从组织稳定性角度看,焊缝中的钎料是铸图1　焊缝结构示意图态,而两种母材在钎焊高温作用下基本处于退火状态,组织较稳定,因而焊缝中钎料易于腐蚀而两侧退火层母材难以腐蚀。

(3)为了节省贵金属,通常焊件样品较小,不易固定,必须用特种夹具或镶样机固定焊件,使之易于夹持,对不耐压的脆性及超薄的焊件还要考虑采用冷镶法。此外,在磨抛过程中要尽量避免焊缝处出现倒角和浮雕。

(4)很难选择出一种同时适合并能清晰显示出三种材料的金相组织结构的侵蚀剂。

根据制备金、银、钯基钎料合金钎焊接头焊缝金相样品的试验,我们找到了可以得到清晰的贵金属合金钎料焊缝显微组织的方法。

2　实验方法

(1)选择四种钎料,其成分为Ag24Cu43Zn33,Pd20Ag5Mn75,Ag71Cu28Ni1和AuIn复合钎料。

(2)钎焊母材为无氧铜、不锈钢、镀金可伐合金。

(3)侵蚀剂及其配方。因试验用合金均为含贵金属、耐腐蚀和多组元的钎料,因此侵蚀剂应选择含强酸强碱的配比。通过对化学侵蚀法,电解侵蚀法和不同类型的侵蚀剂进行筛选,从中选出表1所列的几种侵蚀剂及其配方。

3　试验结果与讨论

(1)由试验钎料合金和不同母材组成的焊缝金相侵蚀剂的选择结果列于表2,由上述侵蚀方法制备的金相组织示于图1～图5。试验结果表明,采用本试验选择的化学侵蚀方法可以获得较清晰的钎焊接头金相组织。

       图1 Ag24Cu43Zn33 钎料焊缝　10 × 图2 Pd20Ag5Mn75 钎料焊缝　23 ×

      图3 Ag71Cu28Ni1 钎料焊缝　120 × 图4 In/ Au/ In 复合钎料焊缝　120 ×

图5 AuIn 钎料焊缝　20 ×

  (2)贵金属钎料合金较耐腐蚀,一般需采用强碱、强酸、强氧化剂侵蚀以显示钎料微观组织,而母材为非贵金属材料,不耐腐蚀,在强酸强碱作用下易氧化发黑; 此外,焊缝中钎料为铸态,组织不稳定,而母材为退火态,组织较稳定。综合这些特点,侵蚀剂的选择应能较快显示钎料的微观组织,而又不使母材被氧化,同时显 示出其微观组织。

(3)在电解侵蚀法中,由于钎焊接头处钎料及母材均同时浸入电解液(侵蚀剂)中电解,因母材为非贵金属,电极电位低,对钎料贵金属形成保护,而自身消耗,故得不到清晰的焊缝金相,一般不采用此种办法

(4)在制备由贵金属钎料钎焊接头的金相样品时,由于焊缝结构的复杂性,需根据焊件的具体情况选用不同的金相镶嵌粉或采用特种夹具。对于较软的合金抛光时,抛光盘的转速应采用慢速,必要时不用抛光膏,尽量使焊缝表面在未侵蚀前光洁平整。

4　结论

(1)为了获得清晰的含有Au,Pd和Ag等贵金属合金钎料焊缝金相组织,金相样品的制备应采用化学法侵蚀。

(2)为了避免非贵金属母材侵蚀过度(发黑),应选择弱侵蚀剂,并应严格控制侵蚀时间。

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