1.2 异种有色金属焊接的材料种类及其焊接性
1.2.1 异种有色金属焊接的材料种类
(1)铜与铝的焊接。
铜与铝都是制造导电体的材料,铝的密度是铜的l/3,因此铜与铝的连接件可以降低成本,减轻构件的重量以及发挥各自的优点。但由于铝表面极易氧化,形成的氧化膜十分牢固,且电阻很大,采用机械连接是不可靠的。
电工产品以铝代替铜后,突出的问题是接头的连接问题。采用机械方法连接(如螺栓连接)是电工产品中常用的方法,但机械方法用于铝/铜连接后,在产品运行过程中接点的接触不稳定,常发生冒烟、放爆等现象,并会由此引起事故和造成火灾。实践证明,铝与铜用机械方法连接的电工产品在负荷较大的情况下,是极不可靠的。
铝是十分活泼的金属,在大气中,铝表面覆盖着一层坚固的氧化膜,这层氧化膜是电和热的绝缘介质。当铝与铜采用机械方法连接时,由于铝表面氧化膜的绝缘作用,连接处的接触电阻很大,在负荷较大的情况下接点处的温度升高,引起铝本身的蠕变。接点处的铝在室温下可以承受机械压力而不会产生塑性变形,但蠕变后的铝则可能在压力下发生“流动”,导致接点处温度继续升高,直至引起电弧放电,把接头烧坏。
铜的屈服强度较高,没有氧化膜的绝缘问题,因此铜与铜采用机械方法连接是可行的。在负荷较小的线路中,铝采用合理的机械连接并不是完全不可行。但在负荷较大的线路中,铝与铜应采用焊接方法连接。例如,电工产品的引出线或配电板上,为了保证连接处有良好的导电性能,可靠的办法是在铝导线的端部焊接一段铜导线,以便于铜导线之间用机械方法连接。
由于铝比铜轻、价格低、资源丰富,在制造导线和母线时,经常以铝代铜。生产中应用焊接方法连接铜与铝,以提高铜与铝连接件的综合性能。
(2)铜与钛的焊接。
钛及钛合金是一种优良的轻质结构材料,具有密度小、比强度高、耐热耐蚀好、可加工性较好等特点,钛与铜形成异质连接结构可应用于航空航天、化工、造船、冶金、仪表等领域。钛与铜由于物理化学性能上有较大的差异,焊接时易形成致密的氧化膜,给焊接带来了很大困难。
(3)铜与镍的焊接。
由于镍及镍合金强度高、韧性好,在高温和低温吋能保持良好的塑性,在冷、热状态下具有优良的加工性能,化学活泼性低,在大气中抗腐蚀性能好,因此在焊接结构中经常遇到铜或铜合金与镍及镍合金的焊接。
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