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貴金屬釬料焊縫金相樣品的制備

http://www.zjgsdgs.cn 2015年09月19日

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蔡云卓,潘云昆

(昆明貴金屬研究所,昆明650221)

摘　要:根據(jù)制備Au,Ag和Pd基釬料釬焊不同母材的焊縫金相樣品的特點(diǎn),提出了可以得到清晰的貴金屬合金釬料焊縫顯微組織的方法,并給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

關(guān)鍵詞:貴金屬;釬焊縫;金相

1　引言

釬焊技術(shù)是當(dāng)代焊接領(lǐng)域重要組成部分之一,由于貴金屬合金釬料(銀合金、金合金及鈀合金系)釬焊母材廣泛,接頭強(qiáng)度高、塑性好、耐蝕性強(qiáng)、耐熱沖擊性優(yōu)良,因此諸如AuNi18,PdAgMn,PdNi,AgCuZn及AgCuZnCd等系合金在航空發(fā)動機(jī)制造工藝中獲得了廣泛的應(yīng)用。在釬焊接頭質(zhì)量檢驗(yàn)中,釬焊接頭金相檢驗(yàn)占有重要地位,有關(guān)貴金屬釬料接頭金相侵蝕方法尚未見系統(tǒng)的報道。本文針對斯貝發(fā)動機(jī)用貴金屬釬料合金釬焊接頭的金相樣品的制備特點(diǎn)及其規(guī)律做一探討。

釬焊件典型的焊縫結(jié)構(gòu)如圖所示。由圖可看出,焊縫由五層不同結(jié)構(gòu)組成,由于貴金屬合金的耐蝕性與母材差異較大,欲顯示出五層結(jié)構(gòu)皆清晰的金相組織,在金相樣品制備中,應(yīng)注意如下特點(diǎn)。

焊縫結(jié)構(gòu)示意圖

(1)貴金屬釬料合金,特別是金基釬料較母材(非貴金屬材料)耐腐蝕得多。

(2)從組織穩(wěn)定性角度看,焊縫中的釬料是鑄圖1　焊縫結(jié)構(gòu)示意圖態(tài),而兩種母材在釬焊高溫作用下基本處于退火狀態(tài),組織較穩(wěn)定,因而焊縫中釬料易于腐蝕而兩側(cè)退火層母材難以腐蝕。

(3)為了節(jié)省貴金屬,通常焊件樣品較小,不易固定,必須用特種夾具或鑲樣機(jī)固定焊件,使之易于夾持,對不耐壓的脆性及超薄的焊件還要考慮采用冷鑲法。此外,在磨拋過程中要盡量避免焊縫處出現(xiàn)倒角和浮雕。

(4)很難選擇出一種同時適合并能清晰顯示出三種材料的金相組織結(jié)構(gòu)的侵蝕劑。

根據(jù)制備金、銀、鈀基釬料合金釬焊接頭焊縫金相樣品的試驗(yàn),我們找到了可以得到清晰的貴金屬合金釬料焊縫顯微組織的方法。

2　實(shí)驗(yàn)方法

(1)選擇四種釬料,其成分為Ag24Cu43Zn33,Pd20Ag5Mn75,Ag71Cu28Ni1和AuIn復(fù)合釬料。

(2)釬焊母材為無氧銅、不銹鋼、鍍金可伐合金。

(3)侵蝕劑及其配方。因試驗(yàn)用合金均為含貴金屬、耐腐蝕和多組元的釬料,因此侵蝕劑應(yīng)選擇含強(qiáng)酸強(qiáng)堿的配比。通過對化學(xué)侵蝕法,電解侵蝕法和不同類型的侵蝕劑進(jìn)行篩選,從中選出表1所列的幾種侵蝕劑及其配方。

3　試驗(yàn)結(jié)果與討論

(1)由試驗(yàn)釬料合金和不同母材組成的焊縫金相侵蝕劑的選擇結(jié)果列于表2,由上述侵蝕方法制備的金相組織示于圖1～圖5。試驗(yàn)結(jié)果表明,采用本試驗(yàn)選擇的化學(xué)侵蝕方法可以獲得較清晰的釬焊接頭金相組織。

圖1 　Ag24Cu43Zn33 釬料焊縫　10 ×

圖2 　Pd20Ag5Mn75 釬料焊縫　23 ×

圖3 　Ag71Cu28Ni1 釬料焊縫　120 ×

圖4 　In/ Au/ In 復(fù)合釬料焊縫　120 ×

圖5 　AuIn 釬料焊縫　20 ×

(2)貴金屬釬料合金較耐腐蝕,一般需采用強(qiáng)堿、強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化劑侵蝕以顯示釬料微觀組織,而母材為非貴金屬材料,不耐腐蝕,在強(qiáng)酸強(qiáng)堿作用下易氧化發(fā)黑;此外,焊縫中釬料為鑄態(tài),組織不穩(wěn)定,而母材為退火態(tài),組織較穩(wěn)定。綜合這些特點(diǎn),侵蝕劑的選擇應(yīng)能較快顯示釬料的微觀組織,而又不使母材被氧化,同時顯示出其微觀組織。

(3)在電解侵蝕法中,由于釬焊接頭處釬料及母材均同時浸入電解液(侵蝕劑)中電解,因母材為非貴金屬,電極電位低,對釬料貴金屬形成保護(hù),而自身消耗,故得不到清晰的焊縫金相,一般不采用此種辦法

(4)在制備由貴金屬釬料釬焊接頭的金相樣品時,由于焊縫結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,需根據(jù)焊件的具體情況選用不同的金相鑲嵌粉或采用特種夾具。對于較軟的合金拋光時,拋光盤的轉(zhuǎn)速應(yīng)采用慢速,必要時不用拋光膏,盡量使焊縫表面在未侵蝕前光潔平整。

4　結(jié)論

(1)為了獲得清晰的含有Au,Pd和Ag等貴金屬合金釬料焊縫金

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