电阻焊弥散无氧铜电极材料的研制

中南T¨大学硕十学位论文第一章文献综述
表l一3弥散铜与无氧铜的性能比较
性能C15715C15760无氧铜
熔点,℃108310831083
密度,于20℃,g/cm38.848.848.94
电阻率,于20℃,uQ·ra18.622.117.1
导电率,于20℃,%IAcS9278101
导热率,于20℃,W/m.K365322391
硬度,HB12013045
抗张强度,MPa541541220
延伸率,%181650
软化温度,℃930930150
表l-4弥散铜与Cu-Cr的性能比较‘1
成分硬度导电率
电极材料(HV)(%IACS)
Al,O,CrCu
Cu-A1203O.71.剩余13985.2
吹管消声器
1.03.剩余14583.7
Cu.Cr.1.05剩余14685.O
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输送带接头设备
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中南T¨大学弼+学位论文
第一章文献综述
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图1-3弥散铜与cu≈r电极焊点数对电极粘着的影响㈨【”
I.4强化机理11I
完全没有晶格缺陷的理想晶体的强度。就是理论强度。而在工业实际应用中,金属总是存在着晶格缺陷。实际强度不到理论强度的百分之一。因此,要对材料进行强化处理。现在用的电投头合金普遍是通过周溶强化、加工硬化和时效硬化来强化的。
固溶强化是借助其它元素加入到基体金属中来完成的.添加元素的原子进入到基体金属晶格中,以形成固溶体。这些添加的原子阻止相邻原子面相互滑移,从而阻碍塑性变形。但固溶合金在绝对温标固相线温度的I/2左右,就将丧失它们的大部分强度。
加工硬化是在低于金属再结晶的温度下,将金属进行冷加工或塑性
变形,使强度、硬度提高。而大部分纯金属的再结晶温度皆位于其绝对温标熔点的I/3.I/2之间.将冷加工的金属加热到再结晶温度时,实质上,先前的全部强化皆将消失。
时效硬化是将元素添加于基体金属中。以形成亚稳固溶体;髓后进
行沉淀热处理时,在基体金属或基体中形成金属阃化合物原子偏聚团或颗粒。这些颗粒将阻止原子面滑移.但当加热刭比原来沉淀热处理的温
度高的温度时,这些金属间化合物颗粒长大.最终又形成固溶体。这就导致用沉淀热处理获得的强度完全丧失。
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中南Tqp_大学碗十学位论膏第一章文献综述
从上面可以看出,这几种强化机理,都是在相对较低温度下,强化效果就开始失效。因此,合金高温热稳定性方面仍不能完全满足要求,而问题实际在于它们本身的结构特点,即它们都是通过金属内部组织的某种畸变来强化,所以在实际使用中,当它们达到某一温度时,因畸变晶格的回复或再结晶而发生软化。
弥散强化是Irmarm于1949年最先在烧结铝制品中发现的[5]。机理是:在弥散强化材料中,弥散相是位错线运动的障碍,位错线需要较大的应力才能克服障碍向前移动,所以其强度高。因此,弥散相粒子稳定不长大是强化的前提之一。对于弥散强化铜,弥散体为Al:q,因为~:03熔点高,具有坚固、完整的晶格,化学性质极为稳定,不具有吸湿性,在铜中几乎不溶解,并与铜不发生化学反应,能较有效的制成细颗粒状。它虽在高温下有结构类型的变化(a§Y),但在1000℃以下仍是稳定的。因而,弥散体~:0,使弥散锕具有较高的热稳定性。
1.5弥敦铜电极的制各工艺
如果用常规的熔铸工艺制造弥散强化铜,由于熔融金属与氧化物间的界面能很高,这将会导致絮凝:另外,由予基体金属与弥散体的密度悬殊(铜=8.94孚『cm3,氧化铝=3.90咖13),这会导致熔体中产生偏析。所以,所有制造弥散强化材料的现行工艺,实质上,都是粉末冶金。常用的有:内氧化和机械合金化法。
红外线烤箱(1)内氧化法嗍
由于Cu与Al:O,的湿润性很差,用内氧化方法来制备。不仅可获得细小弥散分布的A|203粒子,而且制成的鹕还有较高的热力学稳定性。同时,颗粒分布十分均匀,所以含朋203的铜材最适于进行内氧化制备。
其工艺是:熔炼稀释的铜铝固溶合金,用氮之类的高压气体雾化熔体。将制成的粉末与氧化剂相混合。氧化剂主要是由细的氧化铜粉组成。将混合粒加热到高温:铜氧化物分解,同时生成的氧扩散到铜铝固溶合金的颗粒中。铝比铜易生成氧化物,因此,合金中的铝被优先氧化生成AI:O,。在全部铝都被氧化后,在氢或分解氨气氛中将粉末进行加热,以还原粉末中的过量氧。但是,该工艺过程较复杂,技术参数控制难度大,制造成本高。生产实际中,如控制不当,难以获得~203均匀、弥散的分
.了.
中南TqP丈学硕十学位论文第一章文献综述
图1-5是进口电极的金相组织,可以看出,除电极材料的原因外,进口电极还经过了很大的塑性变形,才有如此较好的高温性能。
(A)纵向(100×)(B)横向(100X)
图l一5:进121电极的金相组织(FeqCl,盐酸水溶液侵蚀)
从上面可以看出,电极的工作环境非常恶劣。彩显管防爆带焊接时,电流大,用普通电极,因寿命短,无法达到要求。目前,LG公司一直采用进口电极,不仅成本很高,而且需耗费大量外汇。因此,本文的目的就是要研制出一种新型的电极来代替它。
本文结合目前国内LG彩显像管防爆带焊接工艺,参考国外弥散铜电极制作的工艺,制定如下的工艺流程:
研究中.针对MA、压型、烧结、镦挤等工艺。选取适当的工艺参数。研究用MA制备弥散材料的弥散效果。通过对弥散铜材料高温压缩实验,提出了弥散铜材料流动方程的模型,并根据实验数据得到了该材料流动

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