貴金屬釬料焊縫金相樣品的制備
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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,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,并給出了實驗結果。
關鍵詞:貴金屬;釬焊縫;金相
1 引言
釬焊技術是當代焊接領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,接頭強度高、塑性好、耐蝕性強、耐熱沖擊性優良,因此諸如AuNi18,PdAgMn,PdNi,AgCuZn及AgCuZnCd等系合金在航空發動機制造工藝中獲得了廣泛的應用。在釬焊接頭質量檢驗中,釬焊接頭金相檢驗占有重要地位,有關貴金屬釬料接頭金相侵蝕方法尚未見系統的報道。本文針對斯貝發動機用貴金屬釬料合金釬焊接頭的金相樣品的制備特點及其規律做一探討。
釬焊件典型的焊縫結構如圖所示。由圖可看出,焊縫由五層不同結構組成,由于貴金屬合金的耐蝕性與母材差異較大,欲顯示出五層結構皆清晰的金相組織,在金相樣品制備中,應注意如下特點。
焊縫結構示意圖
(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)從組織穩定性角度看,焊縫中的釬料是鑄圖1 焊縫結構示意圖態,而兩種母材在釬焊高溫作用下基本處于退火狀態,組織較穩定,因而焊縫中釬料易于腐蝕而兩側退火層母材難以腐蝕。
(3)為了節省貴金屬,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構的侵蝕劑。
根據制備金、銀、鈀基釬料合金釬焊接頭焊縫金相樣品的試驗,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 實驗方法
(1)選擇四種釬料,其成分為Ag24Cu43Zn33,Pd20Ag5Mn75,Ag71Cu28Ni1和AuIn復合釬料。
(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,因此侵蝕劑應選擇含強酸強堿的配比。通過對化學侵蝕法,電解侵蝕法和不同類型的侵蝕劑進行篩選,從中選出表1所列的幾種侵蝕劑及其配方。
3 試驗結果與討論
(1)由試驗釬料合金和不同母材組成的焊縫金相侵蝕劑的選擇結果列于表2,由上述侵蝕方法制備的金相組織示于圖1～圖5。試驗結果表明,采用本試驗選擇的化學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,一般需采用強堿、強酸、強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,在強酸強堿作用下易氧化發黑;此外,焊縫中釬料為鑄態,組織不穩定,而母材為退火態,組織較穩定。綜合這些特點,侵蝕劑的選擇應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,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,由于焊縫結構的復雜性,需根據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,拋光盤的轉速應采用慢速,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