【材料课堂】金相人必知的铜管焊缝金相制备宝典!

纯铜是一种重要的有色金属功能材料,具有优异的导电、导热、耐蚀和加工性能,但熔化温度过高极大地限制了其在焊接领域的应用。在铜中加入磷可以显著降低其熔化温度,提高其钎焊工艺性能,铜磷钎料被广泛用于钎焊铜及铜合金、银及银合金、钼及钼合金等。

01 切割
由于需要观察铜管的焊缝,故使用TableCUT-200 手自一体精密切割机沿其纵轴对半剖开;

TableCUT-200 手自一体精密切割机


设备
TableCUT-200 手自一体精密切割机
耗材
SiC砂轮切割片
参数
3000rpm,0.15mm/s
02 镶嵌-冷镶
按比例配制TJ2210压克力树脂粉末和固化剂,浇注后将试样置于ThetaMount 压力冷镶嵌机中加压固化;

ThetaMount 压力冷镶嵌机


压克力树脂
设备
ThetaMount 压力冷镶嵌机
耗材
TJ2210
参数
0.2MPa,15min
03 研磨
使用Alpha -600自动磨抛机研磨试样,砂纸P800→P2500;

Alpha-600自动磨抛机

金相砂纸
设备
Alpha-600自动磨抛机
耗材
砂纸:P800;P1200;P2000;P2500
参数
压力15N,转速130rpm,时间2min
04 抛光-粗抛
使用Alpha-600自动磨抛机抛光试样,使用YS抛光布配合3μm多晶金刚石抛光液粗抛;

YS-JP 白色纤维抛光布

金刚石抛光液
设备
Alpha-600自动磨抛机
耗材
YS-JP 白色纤维抛光布,3μm多晶金刚石抛光液
参数
压力20N,转速同向150rpm,时间3min
05 抛光-精抛
使用Alpha-600自动磨抛机抛光试样,使用ZN抛光布配合0.05μm二氧化硅抛光液精抛;

ZN-ZP 黑色阻尼抛光布

二氧化硅抛光液
设备
Alpha-600自动磨抛机
耗材
ZN-ZP 黑色阻尼抛光布,0.05μm二氧化硅抛光液
(添加25%氨水和3%过氧化氢)
参数
压力15N,转速同向120rpm,时间1~2min
06 观察

设备
MN 60 系列显微镜
耗材
参数
50×→500×倍观察
07 分析



铜磷焊缝 50×


铜磷焊缝 100×


铜磷焊缝 200×


铜磷焊缝 500×
铜管壁薄且强度较低,故不适用于热镶。
铜较软研磨时使用较低压力。
单纯的机械抛光很难将铜的划痕去除,故在精抛时应进行化学机械抛光,在二氧化硅抛光液中添加氨水和双氧水。
焊缝母材为纯铜,可见其含有孪晶的晶粒;铜磷焊料和母材的相互扩散层明显;焊缝组织为初生的Cu固溶体和Cu固溶体与Cu₃P的共晶组织。