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随着“铝代铜”成为必然趋势,Cu/Al钎焊用钎料得到了飞速发展,而锌铝钎料是钎焊Cu/Al异种金属时最常用的钎料。但Zn-Al钎料易发生晶间腐蚀、应力腐蚀以及Zn元素具有的密排六方晶格结构都使钎料在长时间的存储、运输和使用过程中容易出现脆化现象,尤其是在夏季高温多湿的环境下,严重影响钎料的润湿性及填缝能力,使钎焊无法顺利完成。 本文采用金相观察、扫描电子显微镜、能谱分析、X射线衍射分析的组织分析方法,以及熔化特性测试、湿热腐蚀试验、润湿试验、硬度测试、反复弯曲试验等性能测试手段,研究了 ZnAl2钎料添加不同含量的合金元素 Cu、Ag、Mg在湿热腐蚀前后的组织及性能变化规律,进一步分析Cu、Ag、Mg及其复合添加时对 ZnAl2钎料组织、耐蚀性以及韧性的影响机理,得到性能优良的锌铝钎料。这对Zn-Al钎料的生产和应用具有一定的参考价值。 结果表明,Zn-Al系钎料的主要成相为富锌η相、富铝β相、(η+β)共晶以及离异共晶β共晶相。在ZnAl2钎料中添加Cu元素,随Cu元素含量的增加,树枝晶发达并粗化,逐渐伴随有ε相(CuZn3)出现;ε相的耐蚀性要高于基体钎料,故钎料的耐蚀性随Cu含量的增加而升高,腐蚀深度最高比ZnAl2基础钎料降低了91.3%;钎料的铺展能力及硬度都有所升高,但韧性降低,钎料更易脆断。因此,Cu的最优添加量为2.0wt.%。在ZnAl2钎料中添加Ag元素,随Ag元素含量的增加,钎料组织逐渐变为粗大的树枝晶,耐蚀能力、润湿能力和韧性均增加,但钎料硬度降低。因此,Ag的最优添加量为1.5wt.%。在ZnAl2钎料中添加Mg元素,严重降低了钎料的韧性,经湿热腐蚀后的钎料甚至一折就断。因此选择Cu元素和Ag元素复合添加到锌铝钎料中来制备耐蚀性和韧性都较好的钎料。 在Zn-Al2钎料中复合添加2.0wt.%的Cu、1.5wt.%的Ag以及3.0wt.%的Cu、1.5wt.%的Ag。在Zn-Al-Cu钎料中加入1.5wt.%的Ag元素可以改善合金组织的均匀性,初生相组织大小均匀一致,出现了耐腐蚀的白亮相,白亮相是(Ag、Cu)Zn4以及CuZn3的混合物。因为Ag元素的添加加速了Zn元素的氧化,故湿热腐蚀后Zn-Al-Cu-Ag钎料的腐蚀深度稍大于相同Cu含量的Zn-Al-Cu钎料,但 Zn-Al-Cu-Ag钎料的腐蚀增重却减少了,表明Zn-Al-Cu-Ag钎料的耐蚀性增加。通过钎料的力学性能试验可知Zn-Al-Cu-Ag钎料的硬度处于Zn-Al-Cu钎料和Zn-Al-Ag钎料的硬度之间,但韧性却得到明显改善,其中 Zn-Al-Cu2-Ag1.5钎料的韧性最好。 综上所述,Cu含量为2.0wt.%、Ag含量为1.5wt.%的ZnAl2钎料的综合性能最优。